本文作者黄铁军博士，数字音视频编解码技术标准工作组秘书长，中国科学院研究生院网络多媒体研究中心主任，计算技术研究所研究员。

音视频编码压缩技术是包括数字电视和高密度激光视盘在内的数字音视频产业的基础共性技术，如果掌握了音视频编解码技术并将其标准化，不仅标志着我国在多媒体处理等领域的研究处于国际领先地位，还将创造可观的经济效益和社会效益。在多年参与国际标准制定的工作基础上，在信息产业部的支持下，成立了“数字音视频编解码技术标准工作组”。工作组联合国内从事数字音视频编解码技术研发的科研机构和企业，提出了我国自主的数字音视频编解码技术标准AVS（Audio Video coding Standard）。
文字、符号、图形、图像、音频、视频、动画等各种数据本身的编码通常称为信源编码，信源编码标准是信息领域的基础性标准。无论是数字电视、激光视盘机，还是多媒体通信和各种视听消费电子产品，都需要音视频信源编码这个基础性标准。

一. 制定AVS标准的产业背景
我国目前在音视频产业领域已经具备较强的产业基础，但由于不掌握核心技术标准，相关企业长期受制于国外持有标准化专利与技术的企业和组织。从去年发生的DVD专利收费事件，到最近日本厂商在媒体上透露的数码相机专利收费意向，再到国际上欧洲厂商向韩国企业征收GSM系统专利费，都在提醒我们关注国内数字音视频产业的潜在风险。
包括数字电视在内的数字音视频产业目前广泛采用的信源编码标准是MPEG-2。我国相关科研和使用部门在制定数字电视标准时也都考虑接受MPEG-2标准。然而这并非一个最好的选择。因为一方面，使用MPEG-2每台设备需要交2.5美元的专利使用费。据估计，2004年至2012年，中国国内将会销售4亿台数字电视机（含机顶盒）和激光视盘机，因此我国相关企业将会需要交10亿美元的专利使用费。另一方面，MPEG-2是1994年完成的，近10年的技术进步已经让MPEG-2技术越来越落后了。
国际上目前正在研究新的国际标准MPEG-4 AVC/H.264，欧洲DVB联盟已经考虑用MPEG-4 AVC取代MPEG-2。我国积极参与了新国际标准的制定并做出了一定的技术贡献，但是，新的标准仍是一个收费标准，其收费策略刚刚开始讨论，而且即使确定也肯定不会比MPEG-2初期的收费便宜（MPEG-2初期每台家电设备收费6美元）。
我们认为，信源编码技术和标准为我国数字音视频产业的发展提供了难得的机遇。首先，从国际标准来说，由于技术上需要平衡各方利益，并不一定是最好的技术组合，我国的AVS则不需要考虑这些因素，可以做得更好；其次，国际标准的知识产权问题能否有效解决，是影响产业应用的重要因素，在这方面，AVS标准具有自主知识产权，可以摆脱知识产权的牵制；第三，我国在MPEG-2标准上的开发和运营投入与发达国家相比，相对较少，采用AVS新标准，历史包袱相对较小。如果抓住这次机遇，我国在技术-专利-标准-芯片-系统-产业这个产业链条，就有可能具有全面的主动权。

二. 我国自主标准AVS的制定工作
1．基本思路
制定标准可以有几种做法。一种做法是翻译已有国际标准或工业标准，其特点是先进与开放。另一种做法是完全避开现有国际标准或工业标准，新制定一套，其特点是独立自主。最理想的做法是把两个方法的特点结合起来，既先进开放，又独立自主。当然，这一般是很难同时做到的。
我们在AVS活动中抓住了一个难得的历史机遇：国际上信源编码技术正处于更新换代的前夜，信源编码核心技术很多是公开发表的，另有一些相关专利已经过了保护期，国际上很多系统与硬件厂商都有意通过专利技术共享来推动技术变革的愿望，我国专家有参与国际标准的制定并做出了诸多贡献的经验。结合这些因素，我们有可能使AVS同时做到独立自主和先进开放。
开发AVS技术与标准的基本思路是：基于可以合法免费使用的开放技术和我们自主研发的专利技术，制定出一套自主的音视频编解码技术标准。到目前为止AVS已经历了三个阶段。第一阶段，准备阶段，主要是参与国际标准的制定工作。第二阶段，AVS标准自主制定阶段。第三阶段，AVS标准推广与应用阶段。
2．AVS标准制定
AVS工作组成立后，开始了标准的制定工作。工作组成员共同讨论确定了AVS标准应该满足如下几项原则：（1）先进性，即标准中所选择的技术应该代表国际前沿水平，通过国际联合等方式共享必须的知识产权；（2）现实性，即标准中采用算法的实现成本必须是市场和用户可接受的；（3）兼容性，即采用主流技术方案，制定的标准能够适应已经建设的节目制作、数字传输等系统；（4）独立性，即标准是独立制定的，在专利等知识产权上不受制于人。
目前工作组分为：需求组、系统组、视频组、音频组、实现组、测试组、安全与版权组等专题组开展工作。参加工作组的会员单位已经超过50家，覆盖了国内本领域的主要产品开发生产厂家与研究单位。AVS工作组成立以来，已经召开五次工作会议。
AVS工作组计划于2003年12月底完成AVS标准1.0版。AVS 1.0将包括三大部分：第一部分：系统；第二部分：视频；第三部分：音频，另外还包括一致性等标准支撑部分。

三．AVS的产业应用前景
AVS是一套适应面十分广阔的技术标准，优势表现在以下几个方面：(1) AVS是基于我国自主创新技术和国际公开技术所构建的自主标准；(2) AVS的编码效率比我国目前准备采用推广的MPEG-2国际标准高2～3倍(高清晰度电视可达到3倍或更多)；(3) AVS与正在制定ISO/IEC MPEG-4 AVC标准和ITU H.264标准编码效率相当，技术方案更简洁；(4) AVS可节省一半以上的无线频谱和有线信道资源，降低传输和存储系统的复杂程度，显著降低传输、存储设备与系统的经济投入；(5) AVS最直接的产业化成果是未来10年我国需要的3～5亿颗解码芯片，最直接效益是节省超过10亿美元的专利费，从而为我国数字电视等音视频产业的跨越发展提供难得契机。
AVS标准的产业化，直接产品有两个：AVS编码器和AVS解码芯片。前者能够把各种输入音视频信号编码压缩为AVS码流，用于数字电视节目播出。后者作为数字电视机顶盒或接收机中的核心芯片，嵌在其中。
下面从芯片、数字电视运营、数字电视制造业和激光视盘产业四个方面论述AVS产业实现的可行性。
1．芯片实现
AVS不仅性能与最新国际标准相当或更高，而且也比国际标准更精简，芯片和产品实现复杂度不会超过最新国际标准。与MPEG-2相比，AVS的复杂度提高了两倍以上，但明显低于10年来芯片集成度的提高，利用当前的芯片技术完全可以实现。
我国正在起步的芯片产业和音视频制造业也需要一个自主标准。目前的MPEG芯片技术和产业是在国外形成的，如果我国的数字电视标准采用MPEG标准，那么最得益的显然是已经拥有这些技术和产品生产能力的外国企业。如果采用我们自己的AVS标准，我们就可以重点扶持国内芯片设计和生产企业，我国企业在芯片、软件、整机、系统等产品就可以先行一步，4亿台设备将产生2000～3000亿人民币产值的芯片市场，利用该市场我国就可能培育出中国自己的具有核心竞争力的芯片产业。
2．数字电视运营业
数字电视运营系统的三个主要环节是：制作、播出、传输。其中制作（电视台演播室）和传输（数字电视传输网）是数字电视运营业投入最大的部分，但二者都与播出节目所采用的格式无关，因此采用AVS，不影响这些设备的既有投入。
AVS唯一要求修改的是播出环节。数字电视播出设备包括编码器、复用器以及信号调制设备等。对于已经开播数字节目的电视台/网，如果要换成AVS，需要替换编码器，其他设备不需要改变。具体方法是用AVS编码器替换MPEG-2编码器，或在MPEG-2编码器的基础上增加MPEG-2到AVS的转码模块，从而实现AVS码流播出。每路数字节目需要一台编码器，每台编码器费用大约10万元人民币。目前部分电视台在进行数字电视播出试验，采购的编码器数量并不庞大。
实际上，电视运营采用AVS得到的回报远大于替换编码器的投入：至少可以节省一半传输带宽资源。在“台网分离”之后，采用AVS，从电视台看，播出同样多的节目，可少租一半带宽。从电视网看，传输的节目容量扩大一倍。从国有资源看，地面广播中节省一半的无线频谱资源，意义十分重大。
3．数字电视制造业
在不同的国家和地区，数字电视会采用不同的“制式”。这包括三个层面：在信道标准方面，存在DVB、ATSC、ISDB和中国标准四种制式；在信源方面，会存在MPEG-2、MPEG-4 AVC 和AVS三种制式；在节目格式方面，美国曾定义18种格式，中国广电部门选择了其中的几种。数字电视接收机厂商不同的目标市场，需要开发符合该地区标准的产品。
仅就信源标准来说，无论AVS标准还是MPEG标准，物理实现都是一块解码芯片。这块芯片和整机其他部分的之间的接口可以是统一的，也就是说，可以通过更换解码芯片，来让一台数字电视接收机支持不同的信源标准。接收机制造商完全可以针对目标市场信源标准的不同，通过更换解码芯片的方式，出口销售。
AVS标准对接收机制造商的利益并不仅限于节省专利费。国外厂商可能会以多种技术贸易措施（TBT）对我国制造业进行牵制，AVS提供了一个互为准入、交叉许可的谈判筹码—只要外商接收机要进入中国，就必须符合AVS标准。即是说，AVS为国际国内两个市场的相互准入提供了技术手段。
如果在标准互为准入方面能够相互制衡，我国制造业的被动局面就可能改观。在标准制衡的情况，覆盖市场规模大的一方会占据相对有利地位。
4．下一代高清视盘机
我国正在发展自己的光盘和光盘机技术与标准（例如EVD），红光光学伺服系统和盘片已经较为实际可行。但是，需要3张甚至更多盘片才能存放一部MPEG-2编码的高清电影。
由于AVS压缩高清节目效率比MPEG-2高三倍，因此一张盘片就可以存放一部电影。AVS和EVD配合，就可以较为全面地摆脱3C、6C、1C的围堵。
新一代视盘机能否播放已有DVD光盘是产业界关注的一个重要问题。只要播放机厂商认为市场需要，会开发支持AVS和MPEG-2两种格式的播放机，并无技术障碍，我们现在已经考虑了公用模块的双制式芯片设计方案。只要有市场需求，而且只要产量大，例如超过500万颗芯片，一个制式和两个制式的芯片的成本，相差不会超过0.5美元。所以，即使将来需要出口并兼容其他格式的盘片，也完全没有问题。

AVS工作组有信心在掌握数字音视频编解码关键技术并妥善解决专利问题的基础上，在国际先进水平的研究开发工作基础上，制定出我国具有自主权的数字音视频编解码标准，推动音视频编解码芯片、整机和软硬件系统的开发，为数字音视频产业解决后顾之忧，为我国数字音视频产业的跨越式发展打开宽阔的大门。

来源：依马狮网