广播电视先进视频编解码AVS.docx
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广播电视先进视频编解码AVS
附件
广播电视先进视频编解码（AVS+）
技术应用实施指南
国家新闻出版广电总局
工业和信息化部
二〇一四年三月
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/T20090.2—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（PFieldSkip）
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（BFieldEnhanced）
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.264Highprofile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
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
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
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，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。
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，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。
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，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。
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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