广播电视先进视频编解码（AVS+）
目 录1、引言.............................................. 11.1 背景............................................ 11.2 总体原则........................................ 11.3 适用范围........................................ 22、技术特点与典型产品................................ 32.1 技术特点........................................ 32.1.1 AVS+与H.264................................. 32.1.2 AVS+与AVS1-P2............................... 32.2 典型的AVS+产品................................. 42.2.1 编码器....................................... 42.2.2 转码器....................................... 42.2.3 专业解码器................................... 42.2.4 综合接收终端................................. 52.2.5 解码芯片..................................... 52.2.6 统计复用器................................... 53、基于AVS+的端到端系统解决方案...................... 63.1 方案1：源端AVS+压缩播出、终端AVS+接收........ 63.2 方案2：源端AVS+压缩播出、终端MPEG-2/H.264接收 73.3 方案3：源端MPEG-2压缩播出、终端AVS+接收...... 84、技术应用实施指南................................. 104.1 卫星传输分发数字电视.......................... 104.2 卫星直播数字电视.............................. 104.3 地面数字电视.................................. 114.4 有线数字电视.................................. 114.5 互联网电视与IPTV............................. 125、技术应用指导意见................................. 135.1 卫星传输分发数字电视.......................... 135.2 卫星直播电视.................................. 135.3 地面数字电视.................................. 135.4 有线数字电视.................................. 145.5 互联网电视和IPTV............................. 141、引言1.1 背景 2012年7月10日，国家广播电影电视总局正式颁布了《广播电视先进音视频编解码 第1部分：视频》行业标准，即GY/T257.1-2012，简称AVS+，在国标体系中，AVS+对应《信息技术先进音视频编码第16部分：广播电视视频》；在技术体系中，AVS+在AVS1-P2（即GB/T 20090.2—2006）的基础上，增加了若干关键技术，编码效率得到了显著地提高，更适合广播电视应用。目前，AVS+包括基准类和广播类，AVS1-P2只包括基准类，因此AVS+兼容AVS1-P2，而AVS1-P2不兼容AVS+。近年来，我国高清电视频道数量逐步增多，3D电视频道已经开播，无论是卫星、有线还是地面数字电视系统，随着开播频道的增多，传输带宽日趋紧张。AVS+是我国自主创新的视频编码技术，具有更高的编码效率，与同类国际标准H.264/AVC编码效率相当，用AVS+标准作为广播电视的视频编码，可解决广播电视行业面临的频道资源问题。为推动AVS+应用于卫星、有线、地面数字电视及互联网电视和IPTV等领域，特制定本实施指南。1.2 总体原则（1）快速推进、平稳过渡、增量优先、兼顾存量鉴于我国广播电视发展的历史背景和产业化现状，在推进AVS+的实施过程中，充分考虑广播电视运营服务中卫星、地面、有线等不同传输制式、不同接收终端发展的现实情况，在业务覆盖和终端支持方面，采用“增量优先、兼顾存量”的原则，针对不同终端和不同的传输方式分步骤、分批次的推进AVS+的规模化应用。在推进实施过程中，可采用多种编码格式互相转换的方式，有利于在产业化推进中保障平稳过渡，争取早日实现端到端应用的全覆盖。（2）保持AVS技术的持续演进积极推进AVS技术的持续演进，跟踪全球主流领先技术并保持同步；加快开发AVS2技术标准，为开展4K等新业务提供技术储备。1.3 适用范围本实施指南适用于卫星分发传输数字电视、卫星直播数字电视、地面数字电视、有线数字电视、互联网电视和IPTV。
2、技术特点与典型产品2.1 技术特点AVS+在兼容AVS1-P2的基础上，增加了4项技术，如表1所示。表1AVS+引入的增强技术
序号技术名称说明
1高级熵编码（AEC）算术编码，用于熵编码
2自适应加权量化（AWQ）自适应量化矩阵，用于DCT变换后系数的量化
3同极性跳过模式编码（PField Skip）隔行视频中P场skip宏块的运动矢量推导
4增强场编码技术（BField Enhanced）隔行视频中B场skip与direct宏块运动矢量推导
2.1.1AVS+与H.2642013年8月，国家广播电影电视总局广播电视计量检测中心对AVS+高清编码器的图像质量进行了主观评价，并与市场上主流的H.264高清编码器编码图像质量进行了对比。视频码率设置为12Mbps，采用8个国内外高清测试序列，图像质量相对于源图像的质量下降百分比平均值分别为9.0%（AVS+ Dualpass）、9.8%（AVS+ Singlepass）、8.8%（H.264）。测试结果表明，在编码效率上，AVS+与H.264基本相当。2.1.2AVS+与AVS1-P2 2012年5月，经国家广播电影电视总局广播电视计量检测中心测试，AVS1-P2基准类 、AVS+广播类 和H.264 High profile参考软件编码（平均码率约12Mbps）后的图像质量相对于源的图像质量下降百分比总平均值分别为：13.4%、12.3%和11.5%。测试结果表明，AVS+的编码性能相比AVS1-P2有明显提升。2.2 典型的AVS+产品2.2.1编码器AVS+编码器分为高清、标清2种。标清编码器（应支持到Level4.0）、高清编码器（应支持到Level6.0）均应具有SDI输入接口、ASI或IP输出接口，能够输出TS流。2.2.2转码器面向AVS+应用的转码器主要包括以下两种：（1）MPEG-2或H.264转AVS+转码器输入为MPEG-2或H.264格式的码流，能够自适应识别输入码流的编码格式，输出为AVS+格式的码流。转码器支持ASI或IP的输入输出接口。（2）AVS+或H.264转H.264转码器输入为AVS+或H.264格式的码流，能够自适应识别输入码流的编码格式，输出为H.264格式的码流。转码器支持ASI或IP的输入输出接口。2.2.3专业解码器AVS+专业解码器分为高清、标清2种。标清专业解码器（应支持到level4.0）、高清专业解码器（应支持到Level6.0），输入为TS流，输入接口至少具有ASI或IP，输出接口具有SDI接口。专业解码器还可以选配卫星信号解调模块，并配备相应的输入输出接口。2.2.4综合接收终端根据应用网络的不同，可分为卫星信号接收机顶盒、数字地面广播信号接收机顶盒、有线电视信号接收机顶盒等，根据解码视频信号格式不同，可分为高清机顶盒与标清机顶盒。机顶盒需支持AVS+、MPEG-2、H.264等多种解码，机顶盒应能对输入的各种码流格式自适应解码。2.2.5解码芯片AVS+解码芯片分为高清、标清2种。标清解码芯片应支持到Level4.0，高清解码芯片应支持到Level6.0。2.2.6统计复用器统计复用器能够在输出总码率固定的情况下，对多路AVS+编码格式的节目进行联合控制，通过为每一路节目合理地动态分配编码码率，提高总码率的利用效率。统计复用器应可与具有动态码率控制功能的AVS+编码器联合工作，其输入接口至少具有ASI或IP。
3、基于AVS+的端到端系统解决方案3.1 方案1：源端AVS+压缩播出、终端AVS+接收file:///C:/Users/asus/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image002.gif图1基于AVS+的端到端系统解决方案1方案1适用于源端AVS+压缩播出，终端AVS+接收解码，中间环节不需转码的情况。图1中“调制及信道传输”涵盖地面无线、有线、光纤和卫星信道传输的场景。方案1主要环节描述如下。1）音视频节目通过SDI接口输入给AVS+编码器；2）AVS+编码器将编码后形成的TS流通过ASI接口或IP方式输出给复用器；3）复用器将节目TS流以及业务信息发生器送来的节目信息复用形成TS流，进行节目加扰后，通过ASI接口或IP方式输出给调制器；4）TS流经调制后通过信道传输；5）AVS+接收解码器接收信道传输信号，进行解调、解复用、解扰、以及AVS+解码，并输出节目。3.2 方案2：源端AVS+压缩播出、终端MPEG-2/H.264接收file:///C:/Users/asus/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image004.gif图2基于AVS+的端到端系统解决方案2方案2适用于源端AVS+压缩播出，终端MPEG-2或H.264接收解码，中间环节需要转码（或解码再编码）的情况。方案2主要环节描述如下。1）音视频节目通过SDI接口输入给AVS+编码器；2）AVS+编码器将编码后形成的TS流通过ASI接口输入给复用器；3）复用器将节目TS流以及业务信息发生器送来的节目信息复用形成TS流，TS流经加扰后，通过ASI接口输入给调制器；4）TS流经调制后通过信道传输；5）接收机接收信道传输信号，进行解调，将TS流通过ASI接口或IP接口输入给转码器或解码器；如果使用解码器，则应以SDI接口输出基带信号；6）转码器对TS流进行节目解扰、解复用，对节目的AVS+基本流转码为MPEG-2或H.264基本流，并打包成节目TS流，通过ASI或IP接口，将转码输出的TS流输入给复用器；或者编码器接收到解码器发来的SDI基带信号，按照MPEG-2或H.264标准进行视频重编码；7）TS流经加扰后，以ASI或IP接口送往调制器后，通过信道传输；8）MPEG2/H.264的接收解码器接收信道传输信号，进行解调、解复用、解扰以及MPEG2/H.264解码，并输出节目。3.3 方案3：源端MPEG-2压缩播出、终端AVS+接收file:///C:/Users/asus/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image006.gif图3基于AVS+的端到端系统解决方案3方案3适用于源端MPEG-2压缩播出，终端AVS+接收解码，中间环节需要转码（或解码再编码）的情况。方案3主要环节描述如下。1）音视频节目通过SDI接口输入给MPEG-2编码器；2）MPEG-2编码器将编码后形成的TS流通过ASI接口或IP接口输入给复用器；3）复用器将节目TS流以及业务信息发生器送来的节目信息复用形成TS流，TS流经加扰后，通过ASI或IP接口输入给调制器；4）TS流经调制后通过信道传输；5）接收机接收信道传输信号，进行解调，将TS流通过ASI或IP接口输入给转码器或解码器；如果使用解码器，则应以SDI接口输出基带信号；6）转码器对TS流进行节目解析、解复用，对节目的MPEG-2基本流转码为AVS+基本流，并打包成节目TS流，通过ASI或IP接口，将转码输出的TS流输入给复用器；或者编码器接收到解码器发来的SDI基带信号，按照AVS+标准进行重编码；7）TS流经加扰后，以ASI或IP接口送往调制器后，通过信道传输；8）AVS+接收解码器接收信道传输信号，进行解调、解复用、解扰以及AVS+解码，并输出节目。
4、技术应用实施指南4.1 卫星传输分发数字电视卫星传输分发数字电视系统前端将电视台播出的节目直接进行AVS+编码，并将其再进行复用、加扰、调制和上星等环节处理，通过卫星信道传输分发；在相关数字电视网络前端，相应卫星节目信号由AVS+卫星综合接收解码器接收。基于AVS+的卫星传输分发数字电视系统方案参见图4。file:///C:/Users/asus/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image008.gif图4基于AVS+的卫星传输分发数字电视系统方案4.2 卫星直播数字电视卫星直播数字电视系统前端接收来自卫星或光纤的高清节目，如果节目源是AVS+码流，则将其直接进行复用、调制和上星，通过卫星信道传输；如果节目源是MPEG-2码流，则将其转码为AVS+码流，然后再将转码后的AVS+码流进行复用、加扰、调制和上星等环节处理，通过直播卫星信道传输。在系统终端，AVS+直播卫星高清机顶盒接收直播卫星数字电视信号并进行AVS+解码。基于AVS+的卫星直播数字电视系统方案参见图5。file:///C:/Users/asus/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image010.gif图5基于AVS+的卫星直播数字电视系统方案4.3 地面数字电视地面数字电视系统前端接收来自卫星或光纤的节目，如果节目源是AVS+码流，则将其直接进行复用、调制和地面发射等环节处理，通过地面无线信道传输；如果节目源是MPEG-2码流，则将其转码为AVS+码流，然后再将转码后的AVS+码流进行复用、调制和地面发射等环节处理，通过地面无线信道传输。在系统终端，AVS+地面电视机顶盒接收地面无线数字电视信号并进行AVS+解码。基于AVS+的地面数字电视系统方案参见图6。file:///C:/Users/asus/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image012.gif图6基于AVS+的地面数字电视系统方案4.4 有线数字电视AVS+技术在有线数字电视系统中的应用主要有以下两种情况。（1）有线网络中采用MPEG-2或H.264进行节目传输当有线电视前端接收的节目源为AVS+码流时，有线电视前端将对该码流进行转码，将其转码为MPEG-2或H.264码流，再将转码后的码流及该前端接收的MPEG-2节目码流进行复用、加扰、调制等环节处理，通过有线电视网络传输。在系统终端，MPEG-2/H.264有线电视机顶盒接收有线电视信号并进行MPEG-2或H.264解码。在这种情况下，基于MPEG-2或H.264的有线数字电视系统方案参见图7。file:///C:/Users/asus/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image014.gif图7基于MPEG-2或H.264的有线数字电视系统方案（2）有线网络中采用AVS+进行节目传输当有线电视前端接收的节目源为MPEG-2码流时，有线电视前端将对该码流进行转码，将其转码为AVS+码流，再将转码后的码流与该前端接收的AVS+节目码流进行复用、加扰、调制等环节处理，通过有线电视网络传输。在系统终端，AVS+有线电视机顶盒接收有线电视信号并进行AVS+解码。在这种情况下，基于AVS+的有线数字电视系统方案参见图8。file:///C:/Users/asus/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image016.gif图8基于AVS+的有线数字电视系统方案4.5 互联网电视与IPTV互联网电视与IPTV集成播控平台中，对直播节目源或其他播出素材先进行AVS+转码，经过网络传输后由网络终端进行AVS+解码。
5、技术应用指导意见5.1 卫星传输分发数字电视自2014年1月1日起，各电视台新上星的高清数字电视频道，视频应采用AVS+标准中的广播类（broadcast profile）、级6.0.1.08.60压缩编码方式，建议视音频总码率不低于12Mbps，音频支持环绕声，建议压缩码率不低于384Kbps。在2014年12月31日前，对于已上星的高清数字电视频道，视频应转换为采用AVS+标准中的广播类（broadcast profile）、级6.0.1.08.60压缩编码方式，建议视音频总码率不低于12Mbps，音频支持环绕声，建议压缩码率不低于384Kbps。5.2 卫星直播电视对于卫星直播高清数字电视频道，视频应采用AVS+标准中的广播类（broadcast profile），级6.0.1.08.60压缩编码方式，建议视音频总码率不低于12Mbps，音频支持环绕声，建议压缩码率不低于384Kbps。在2014年5月31日前，进行直播卫星高清频道开路技术试验。从2014年7月1日起，开始部署支持AVS+高清解码的直播卫星户户通机顶盒。5.3 地面数字电视从2014年7月1日起，除已批准的7个AVS地面数字电视试点城市地区外，地面数字电视高清视频应采用AVS+标准的广播类（broadcast profile），采用级6.0.1.08.60压缩编码方式。建议视音频总码率不低于12Mbps，音频支持环绕声，建议压缩码率不低于384Kbps。从2014年7月1日起，新部署的地面数字电视机顶盒应支持AVS+标准解码。5.4 有线数字电视从2014年7月1日起，有线数字电视网络内新部署的高清机顶盒应支持AVS+解码。从2014年7月1日起，有线数字电视网络中新增加的高清频道，视频应优先采用AVS+标准中的广播类（broadcast profile），级6.0.1.08.60压缩编码方式，建议视音频总码率不低于12Mbps，音频支持环绕声，建议码率不低于384Kbps。考虑到有线网络中现有H.264/MPEG-2有线高清机顶盒存量等因素，有线电视网络前端可使用AVS+转码为MPEG-2或H.264的方式，将AVS+高清节目码流转码为MPEG-2或H.264节目码流，以解决存量终端对新增高清节目的兼容接收问题。5.5 互联网电视和IPTV从2014年7月1日起，具有IPTV和互联网电视集成播控平台牌照的企业，应将自有平台的新增视频内容优先采用AVS+编码格式在IPTV网络和互联网（包括移动互联网）上传输、分发和接收。自有平台上存量视频内容应逐步转换为AVS+编码格式。IPTV和互联网电视终端应同步具备相关格式的接收和解析能力。
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