浅谈4 K技术的现状及产业发展

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 楼主| 发表于 2021-8-28 16:08:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
4K家园:

2018年9月,国家广播电视总局批复同意广东广播电视台综艺频道调整为4 K超高清方式播出。央视4 K频道也于10月1日上星,并在各地省网陆续落地。4 K产业的发展正式拉开帷幕。在未来三年,中央广播电视总台将投入80多亿元,广东也将投入20亿元用于扶持4 K电视。

1 4 K编解码技术发展

4 K节目的制作播出最重要的技术基础是要有〖HJ2.5mm〗成熟的编码技术。由于4 K的码率非常大,这对广电运营商日益紧张的频点资源是一个挑战。如果用视频大部分的压缩格式H.264标准来编4 K,码率会比较大,非常占带宽,所以需要压缩率更大的编码格式。国际上H.265标准可以压缩出更低码率的节目,但是H.265的知识产权政策跟H.264有很大的不同,图1给出了目前已经知道的H.265的专利权所有者。

H.265专利权所有者图

浅谈4 K技术的现状及产业发展-1.jpg

H.265专利权所有者


图1里面有3个圈,这3个圈代表3个不同的专利池,每一个专利池作为一个整体来收取专利费。在MPEG-2和H.264时代只有一个MPEG LA专利池,专利使用者只要符合专利池的政策,按照专利池的政策收费标准来缴费就可以了,不用跟每个专利权人单独去谈。

但是到了H.265标准以后,有一些专利权人不满意对MPEG LA制订的收费政策,打算制定一套自己的收费政策,所以就出现了HEVC Advance,Velos Media两个新的专利池。除了这两个专利池以外,还有大概15家公司不在这三个专利池里,他们试图单独的来授权,但是在这么多专利拥有者中,只有MPEG LA,和HEVC Advance目前公开了他们的收费政策,Velos Media和另外15家公司始终没有公开他们的收费政策。从MPEG LA和HEVC Advance公开的收费政策看,他们的收费价格已经比H.264基本上高了一倍,剩下的还没有公布如何收费的,不知道应该交多少钱,也就造成了H.265专利收费的乱局,这在国际上引起了广泛的忧虑。

1.1 第一代AVS标准

对于音视频编码格式标准的问题,我国业内很早就注意到了这个问题,国家原信息产业部科学技术司于2002年6月批准成立了编解码技术标准工作组-AVS工作组。AVS工作组是数字音视频编解码技术标准工作组的简称。工作组的任务是面向我国的信息产业需求,联合国内企业和科研机构,制(修)订数字音视频的压缩、解压缩、处理和表示等共性技术标准,为数字音视频设备与系统提供高效经济的编解码技术,服务于高分辨率数字广播、高密度激光数字存储媒体、无线宽带多媒体通讯、互联网宽带流媒体等重大信息产业应用。

第一代AVS标准包括国家标准《信息技术 先进音视频编码 第2部分:视频》(简称AVS1,国标号:GB/T 20090.2-2006)和《信息技术 先进音视频编码 第16部分:广播电视视频》(简称AVS+,国标号:GB/T 20090.16-2016)。国家广电总局广播电视规划院主持的AVS视频标准测试显示:AVS1码率为MPEG-2标准的一半时,无论是标准清晰度还是高清晰度,编码质量都达到优秀,码率不到三分之一时,也达到良好到优秀的水平。AVS1标准视频部分于2006年2月颁布为国家标准。

2007年5月7日至11日,国际电信联盟(ITU-T)IPTV FG第四次会议明确AVS1成为与MPEG-2、H.264、VC-1并列的可供IPTV选择的标准之一。2013年6月4日,AVS1视频部分由国际电子信息领域影响最大的学术组织IEEE(美国电气和电子工程师协会)出版,标准号为IEEE1857-2013,标志着AVS系列标准在国际化的道路上迈出了重要一步。

AVS+是国家广播电影电视总局于2012年7月10日颁布的广播电影电视行业标准GY/T 257.1-2012《广播电视先进音视频编解码 第1部分:视频》,也是AVS1的增强版,在压缩效率上与国际同类标准H.264/AVC最高档次(High Profile)相当。

2013年3月18日,中央电视台采用AVS+标准的3D节目上星进行开路试验播出。同日,中古哈瓦那数字电视示范区建设竣工仪式在古巴首都哈瓦那举行,采用中国AVS标准的数字电视正式落户古巴。迄今为止,中国AVS标准已经在斯里兰卡、老挝、泰国和吉尔吉斯斯坦等国落地,全球已有上千套使用AVS+编码的高清内容上星播出。

1.2 第二代AVS标准

2008年12月起,AVS工作组开展新一代标准的需求分析,为下一代AVS标准(简称AVS2)确定了制定目标:在主流技术可实现的前提下,当重建视频主观质量相同时,至少在高清或更高分辨率下编码效率比AVS1的最好性能提高一倍以上;在主流配置下,编码效率优于最新的国际标准。

经过14次工作组全体会议、1次视频组加会、3次视频部分标准文本编辑会议,AVS工作组审议了收到的600余项技术提案,采纳189项,于2016年2月形成标准送审稿。2016年5月,AVS2被国家新闻出版广电总局颁布为广电行业标准《高效音视频编码 第1部分:视频》(GY/T 299.1-2016)。同年12月,AVS2被国家质检总局和国家标准委颁布为国家标准《信息技术 高效多媒体编码 第2部分:视频》(GB/T 33475.2-2016)。目前已提交IEEE国际标准(IEEE1857.4)申请。

AVS2首要应用目标是超高清晰度视频,支持超高分辨率(4 K以上)、高动态范围视频的高效压缩。测试结果表明:在数字电视广播(逐行)、实时通信和数字电影或静态图像领域,AVS2和HEVC的编码性能相似,但在数字电视广播(隔行)和视频监控的应用方面,AVS2的编码性能要明显高于HEVC。

1.3 AVS标准授权政策

AVS标准的一大创新是在标准制定之前先确立许可模式,有效避免类似HEVC收费乱局,凡是向AVS工作组提交技术和提案的单位都需要对其专利许可意向做出承诺,允许“免费使用”或者“加入AVS专利池”。 AVS专利池管理委员会出台《关于AVS2专利池许可的建议性规定》,在规定中指出,AVS2的专利授权采用一站式许可模式,只对设备象征性收费,不对内容服务收费,对互联网上的软件服务免收专利费。

1.4 AVS标准产品

随着编解码标准的颁布,参加标准制定的不少企业已经或正在实施开发AVS2产品。

北京大学深圳研究生院数字媒体研究中心研制成功首款基于AVS2标准的高清实时编码器uAVS2,性能大幅超越HEVC/H.265编码器x265,为AVS2标准进入产业应用扫清了技术障碍。随后AVS2超高清实时视频编码器和移动高清编码器也相继推出。

华为海思推出业界首颗支持AVS2.0的全4 K芯片Hi3796MV200,CPU处理能力达到4核1.6 GHz,28 nm工艺,助跑广电进入全4 K时代。

数码视讯开发出AVS2超高清专业级编转码器,具有分布式架构、异构协处理、全特性AVS2、统计复用、真4 K和虚拟云计算六大技术特点。

柯维新和上海国茂等企业正在开发广播级的AVS2超高清实时编码器,东华广信预计今年也将推出AVS2系列产品。

我国具有自主知识产权的AVS标准从无到有,从跟随国际标准到现在的领先和超越,正在一步步长大。目前,AVS工作组已经启动下一代编码标准AVS3的制定。AVS3将结合云计算时代的现状和需求,利用云计算的能力,实现更高效的编码。

除此之外,AVS工作组在国际音视频产业论坛暨AVS标准15周年年会宣布我国将制定虚拟现实(VR)系列国家标准和国际标准,同时启动有关人工智能相关标准的研究和制定工作。

AVS工作组正加快步伐,多面开花,相信凭借着国际领先的思路和势如破竹的动力,AVS标准将取得新的突破,为我国具有自主知识产权标准的发展添上浓重的一笔!

2 产业发展

随着4 K频道的落地,和4 K相关的产业也在迅速发展。4 K产业链包括三个环节:一是包括电影、电视剧、体育赛事、纪录片和综艺在内的内容生产环节;二是包括卫星和有线,IPTV和OTT在内的网络传输环节;三是包括LCD、OLED、LD、STB和家庭影院在内的终端收视环节。

代表着当今电子信息、网络技术和信息消费发展方向的4 K电视在全球快速发展,早在2012年,欧洲广播联盟(EBU)已布局未来超高清发展路线图,日本、欧美近几年也相继开播4 K电视。2018年平昌冬奥会、俄罗斯世界杯,主办国和赛事组委均制作并向全球提供4 K信号。截至2018年,全球已有近20个超高清频道通过卫星方式播出。Google、YouTube、亚马逊、葡萄牙沃达丰公司等多家欧美公司也同期开始提供联网4 K内容点播。

相对于电视台,国内的互联网公司、三大运营商和电视机生产商等4 K产业链的上下游企业布局更早,从2013年就开始出现基于有线电视或IPTV点播的网络4 K超高清内容。中国在整个4 K产业链上相当完备,从芯片到智能电视机都具备升级竞争能力。中国的网络在三大运营商的支持下建成了全球最好的网络,实现了光纤到家。据有关调查显示,消费者愿意为更好的体验付费,超过80%的消费者愿意支付额外的费用观看4 K超高清内容,并预计2020年全球4 K入户数将达到3.3亿户,而中国4 K用户将超过2亿,是日本和欧洲的1.3倍。

2017年,全球4 K超高清电视机出货量超过6 820万台,中国4 K电视机产量达到3 300万台,占全球电视机总量的42%。据中国工程院院士丁文华分析,中国4 K/UHD飞速发展,未来5年是中国超高清发展的黄金时期,中国将成为全球最大的4 K超高清市场。

发展4 K超高清电视,将有力带动影视机构、运营商、设备生产企业、图像信号处理企业和集成商等4 K超高清电视产业链各环节的发展。

2.1 4 K电视将是广电的历史新机遇

4 K超高清电视制播基于数字电影制作技术而发展,是目前电视传播最前沿的技术,在未来一段时期都将是传统电视传播技术的“天花板”。同时,全国广电行业技术迭代、产业升级极不均衡,除中央电视台标清向高清迭代的“同播率”较高外,近20年来,受到互联网冲击的传统电视,观众基数整体呈萎缩态势。即使身处第一集团版图的湖南和华东等省的电视传媒,受收视群体萎缩的影响,电视标清传播向高清传播的更迭也不尽如人意。这是一个短板,也是一个机遇。

以发展4 K电视作为抓手深化供给侧改革,广电媒体才能抢占制高点,重新赢得用户青睐,破解发展困局,在技术迭代的竞争中重新掌握主动权。因此,发展4 K超高清电视,既是广电深化供给侧改革的现实需求,也是应对新一轮竞争的现实需求,更是满足人民群众对美好生活需要的现实需求。

2.2 4 K内容制作是发力点

如果没有4 K超高清的内容,4 K电视机、4 K网络和4 K产品就不能体现出价值。在4 K分辨率基础上加上HDR,加上4 K相关因素,才能给观众带来革命性的视听体验。目前国内4 K超高清电视节目源供给匮乏,缺乏提供常态化节目制播能力的机构,4 K超高清电视直播频道还处于空白状态。

内容供给的短板,正是供给侧改革的发力点。提供破解4 K节目供给难题的全套方案,才能有效形成整个4 K产业发展的动员能力。

为此,工业和信息化部制定了《超高清视频产业发展行动计划》。广电总局出台《关于规范和促进4 K超高清电视发展的通知》后,各省、尤其是嗅觉敏锐的影视节目供应商闻风而动,积极部署4 K电视内容制作。

过去20年,网络媒体具有的非线性传播、视频碎片化、强调互动的自媒体特征,使之广接地气、迅速扩张,年轻受众从电视转向了手机。但是,大屏才是人机交互非常重要的界面,在未来智能家居环境中,大屏的沉浸式体验是小屏难以替代的,小屏与大屏间形成交互、无缝连接能产生更好的体验。

传统电视要吸引小屏用户重归客厅,就要扬长避短,牢牢抓住“内容为王”,借鉴超市守正出奇的货柜原理,针对大屏接收4 K节目信号时更为震撼的视听体验特征,聚集播出“别人没有”的4 K节目内容,才能形成引导观众进行4 K消费的动员能力。

2.3 4 K电视可持续性发展的商业模式探索

受新媒体冲击,传统电视的传播逻辑发生了深刻变化,家庭用户开机率和传统的硬广经营方式均呈现断崖式下滑态势。显而易见,在“技术迭代”的同时,如不进行“脑袋迭代”,仍按传统方式生产电视节目,传统电视将难从根本上改变窘况。同时,4 K产业前景虽然看好,但目前消费者对4 K电视的认知还集中于约占观众总数20%的少数发烧友、商端精英群体,依靠传统经营方式,短期内4 K电视难以形成实际收益。

未来三年,中央广播电视总台将投入80多亿元,广东也将投入20亿元用于扶持4 K电视,但只有在这个输血过程中快速形成造血功能,4 K电视才可持续发展。因此,传统电视必须放下身段,跳出频道办频道,借鉴小屏办大屏,着手从合作发展、版权运作、多元节目产品研发等方面入手,形成可持续发展的全套解决方案和新的商业模式。

一是重视4 K内容和版权交易的商业价值。中国电信、移动、联通三大运营商分别规划了到2020年和2025年智能家庭网关、智能网络重构、百兆千兆带宽、4 K视频等业务。中央广播电视总台将于2018年10月正式开播4 K频道,各省也在积极筹划4 K频道,在各类播出平台对4 K内容的吞吐需求和4 K内容供给短板这一反差中,潜藏着巨大的商机。

二是4 K电视套餐业务。4 K电视尝试增加IPTV和有线网络的4 K套餐业务,存在较大的可行性。此外,还可探索外输增值收费业务,以自制内容点播版权外输方式收取版权费或合作分成。4 K频道自制内容,可多元用于有线电视、IPTV、OTT、手机电视。

三是重视品牌与商机的关系。利用4 K电视机以植入和增设开机时4 K专区等形式,与电视机生产商等4 K产业上下游企业,乃至金融资本、跨界领袖企业及行业结成4 K产业集群联盟,合作经营频道时段,将频道打造成全国4 K产业集群和4 K产品的首发平台、推介平台、话语平台。

四是品牌植入。互联网、大数据、人工智能的快速发展,为4 K电视的品牌植入提供了硬件,根据语音交互、视频分享、场景化模式等特点,可深度介入网上政务、智能社区、线上服务、在线服务、数字政府、新数字家庭等创新性产品业态。

3 结语

随着我国自有4 K编解码标准的成熟和不断发展,政府和相关企业也在不断投入,以中央电视台和广东电视台的4 K节目制作播出为契机,我国的4 K技术和产业将得到长远和良性的发展。

来源:中国有线电视 文/蒋建平,仇应刚(云南广电网络集团瑞丽支公司)

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我只是路过打酱油的
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精华内容,楼主V5!
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强强强~~,太好了,谢谢
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