广播电视先进视频编解码（AVS+）

菜刀

目 录

1、引言.............................................. 1

1.1 背景............................................ 1

1.2 总体原则........................................ 1

1.3 适用范围........................................ 2

2、技术特点与典型产品................................ 3

2.1 技术特点........................................ 3

2.1.1 AVS+与H.264................................. 3

2.1.2 AVS+与AVS1-P2............................... 3

2.2 典型的AVS+产品................................. 4

2.2.1 编码器....................................... 4

2.2.2 转码器....................................... 4

2.2.3 专业解码器................................... 4

2.2.4 综合接收终端................................. 5

2.2.5 解码芯片..................................... 5

2.2.6 统计复用器................................... 5

3、基于AVS+的端到端系统解决方案...................... 6

3.1 方案1：源端AVS+压缩播出、终端AVS+接收........ 6

3.2 方案2：源端AVS+压缩播出、终端MPEG-2/H.264接收 7

3.3 方案3：源端MPEG-2压缩播出、终端AVS+接收...... 8

4、技术应用实施指南................................. 10

4.1 卫星传输分发数字电视.......................... 10

4.2 卫星直播数字电视.............................. 10

4.3 地面数字电视.................................. 11

4.4 有线数字电视.................................. 11

4.5 互联网电视与IPTV............................. 12

5、技术应用指导意见................................. 13

5.1 卫星传输分发数字电视.......................... 13

5.2 卫星直播电视.................................. 13

5.3 地面数字电视.................................. 13

5.4 有线数字电视.................................. 14

5.5 互联网电视和IPTV............................. 14

1、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1  AVS+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.264

2013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

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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

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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

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。