中国音视频编解码标准（AVS+） 认证体系研究

针对国内外相关音视频产业标准、认证技术进行研究，本文结合我国自主知识产权的广播电视先进音视频编解码标准（AVS+）产业发展，对AVS+产品的特点进行分析，确定认证要素：认证范围、认证特性、认证标准、认证模式、检测方法和检测平台、监督方式、认证标志等，建立AVS+产品认证体系。

人类获得的绝大部分信息都是通过视觉和听觉得到的，音视频信息在人类生活中发挥着重要作用，《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》明确将以视、音频服务为主体的数字媒体内容平台列入了优先发展的主题。

 

数字音视频信源编解码技术作为信息产业的核心和基础技术之一，长期被国外企业和研究单位垄断。近年来，在行业主管部门的大力扶持以及众多科研工作者的艰辛努力下，我国在自主知识产权的数字音视频编解码技术领域取得了跨越式的进展，已掌握了数字音视频编解码的核心基础技术，并在数字音视频编解码及应用标准制定工作方面取得突破，发布了系列国家标准和行业标准。广播电视先进视频编码（AVS+）作为可广泛应用于电子信息技术领域芯片、软件、整机、媒体运营的新一代信源编码标准，具有广阔的市场应用前景。

 

本文通过对国内外相关音视频编解码标准发展，以及对国内外相关音视频产业技术标准认证进行研究分析，调研我国相关产业现状的基础上，借鉴国内外已有的认证制度，研究确定认证要素，包括：认证范围、认证特性、认证标准、认证模式、检测方法和检测平台、监督方式、认证标志等，建立适合我国国情、符合产业发展特点的AVS+认证体系。

 

1 相关产业标准发展现状

 

1.1 国际音视频信源标准比较

 

目前全球可以选择的视频编码标准有五个：MPEG-2、MPEG-4、H.264、AVS、VC-1。从制订者分，前三个标准是由ISO/IEC运动图像专家组（Moving Pictures Experts Group，MPEG）和ITU-T VCEG专家组完成的，第四个是我国自主制定的，第五个是SMPTE的标准，由微软公司主导的。从发展阶段分， MPEG-2是第一代信源标准，MPEG-4可以算1.5代，其余三个为第二代标准。从主要技术指标——编码效率比较：MPEG-4是MPEG-2的1.4倍，H.264和AVS相当，都是MPEG-2两倍以上，根据国外测试，VC-1的效率稍低于H.264。

 

1.2 国内音视频信源标准发展现状

 

为推动我国具有自主知识产权的多媒体信源标准发展，2002年6月，“数字音视频编解码技术标准工作组”由原信息产业部批准成立，开始起草AVS系列标准。其中，视频标准GB/T 20090.2《信息技术 先进音视频编码 第2部分：视频》于2006年3月1日正式实施，标志着我国在数字音视频编解码领域的基础标准布局开始成形，长期受知识产权之苦的数字电视和数字音视频产业有了翻身和跨越发展的基础。

 

为加快自主创新AVS标准产业化和推广应用，工业和信息化部与国家新闻出版广电总局于2012年初共同成立了AVS技术应用联合推进工作组。经过两年多的努力，AVS+标准（AVS的优化标准）的相关技术和产品日趋完备成熟，基本形成了从芯片、前端设备、接收终端到应用系统的完整产业链。2012年7月10日，广电总局正式颁布了行业标准GY/T 257.1-2012《广播电视先进音视频编解码 第1部分：视频》，简称AVS+，于颁布之日起实施；从技术上讲，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+。

 

目前，中央电视台、湖南广播电视台、安徽广播电视台等已率先采用AVS+标准播出了高清电视节目，标志着AVS+标准的产业化和应用推广取得了阶段性重大突破。随着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，传输带宽日趋紧张。作为我国自主创新的视频编码技术AVS，具有更高的编码效率，在数字电视领域，AVS标准与MPEG-2及H.264相比具有节省带宽、节省投资、节省运营成本等优势，可解决广播电视行业面临的频道资源问题。

 

2 相关产业技术标准认证研究

 

国际普遍采用产品认证推动标准的实施，这是一种国际通行的做法。现例举相关技术标准认证进行介绍分析，为AVS+标准认证体系建设提供借鉴。

 

1）美国政府于2007年强制推广美国ATSC标准化委员会的数字电视技术标准，2009年ATSC与消费电子协会（CEA）合作，推出相关认证计划，ATSC为符合此标准的产品制定了一种移动数字电视认证标志“MDTV”。广电设备供应商和消费电子制造商通过认证标志标示其产品符合新A/153 ATSC移动数字电视标准。此计划主要基于业界成员的自我认证，也包括提供专家审查、独立实验室测试和检验以确定符合性。

 

2）DivX是一种数字视频格式，支持MPEG-4， H.264和最新H.265标准的视频，分辨率可高达4K超高清。DivX已于2013年9月推出全球第一款支持H.265标准，可进行4K超高清视频编解码的软件。DivX认证过程必须经过严格测试，测试要求包括：VIDEO、AUDIO及多媒体要求等，通过认证可满足高可视标准质量要求。DivX对消费电子设备进行认证，按照屏幕尺寸大小、所能支持的分辨率高低、是否可以联网流播，从手机、平板、DVD机、机顶盒、PS3到蓝光机、全高清（1080p）电视机，再到超高清（4K）电视机，DivX都有对应的认证等级与其匹配。图1列举了DivX认证由低到高的等级，高等级向下兼容低等级的功能。

 

图1 DivX认证等级和标志

 

 

3）杜比数字（Dolby® Digital）又称 AC-3，是一种先进的音频编码/解码技术，目前全球大约有近 6000 万个数字有线和卫星机顶盒，由配备了 5.1 声道杜比数字解码技术的 3000 多万个音频/视频接收器提供支持，杜比认证已经成为企业走向国际市场的必备的通行证，其标志见图2。杜比认证测试主要包括：主音轨听音、双音轨听音、主音轨电性能、双音轨电性能、推荐测试（频率响应和低音、信噪比等）。

 

杜比开发了商标和质量控制授权，1998年杜比开始在中国提供使用杜比技术的授权认证。隶属中国电子技术标准化研究院的国家数字音视频及多媒体产品质量监督检验中心（ADTC）可按照相关技术要求开展地面数字电视产品（机顶盒、一体机、接收模块等）的杜比认证测试服务。

图2 Dolby® Digital 标志

 

4）隶属中国电子技术标准化研究院（以下简称CESI）的北京赛西认证有限责任公司（以下简称CESI认证）针对音视频领域技术标准已经开展了多项产品认证，包括：数字电视清晰度、机卡分离、立体（3D）显示、DRA音频解码、地面数字电视接收等，以第三方的产品认证对我国产业标准实施起到了很好的推动作用。

 

MPEG-2等国际标准在制定的同时，支持该国际标准的国际大公司HP、Tektronix和Adherent等都推出了各自的码流分析仪等标准符合性测试系统，这极大地促进了MPEG-2标准的成功和产业化。因此，我国自主研发相关测试软件系统、测试码流和标准解码器等，尽快搭建成AVS+标准符合性测试平台，建立AVS+认证体系，对国内市场销售的AVS+产品进行测试认证，这对于推进我国自主标准AVS+的产业化，在与MPEG标准的竞争中取得主动，是至关重要的。同时，是在AVS+产业化过程中，保证AVS+标准的顺利实施、保证AVS+产品的兼容性、产品的普及推广及维护我国消费者权益的必要条件。

 

3 AVS+认证体系的研究

 

产品认证是证明产品符合标准和其他规范性文件规定要求的一种方式。采用国际上通行的产品认证制度开展AVS+标准符合性测试认证，推进AVS+标准化工作开展。建立AVS+标准认证体系需要研究确定认证要素，包括：认证范围、认证特性、认证标准、认证模式、检测方法和检测平台、监督方式、认证标志等，制定相应产品认证实施规则。

 

基于我国自主知识产权AVS+标准研发的芯片、编解码器、终端设备等已被广泛应用，相关技术和产品在高清电视、3D电视等广播电视新业务中的应用也在被积极推动。认证要素的确定要结合这些产品的特点来进行。

 

3.1 认证范围和特性

 

1）认证范围：

 

认证范围适用于采用了AVS+视频编解码技术的芯片、编码器、解码器、接收机、接收器等产品。

 

2）认证特性：

 

基于上述产品，认证特性确定应考虑如下因素：对于自主AVS+技术的应用，视频编解码性能、图像质量的符合性是必须的；对于终端设备，整机性能的符合性也是关键；同时，应关注各产品兼容性，才能充分保证AVS+产业化应用。

 

3）认证申请单元：

 

硬件产品的认证申请单元通常情况下按产品型号划分，同时需要控制对认证特性有重要影响的关键零部件。因此，AVS+产品认证申请时原则上按产品型号申请认证，产品关键件均相同的同类产品作为一个申请单元。同一制造商、同一型号、不同生产厂生产的产品作为不同申请单元。关键件包括编码芯片、解码芯片、编解码软件；获证后上述关键件的型号/版本号及制造商变更需要控制。

 

3.2 认证标准

 

产品认证需选择适宜的认证标准或制定技术规范，如国家标准、行业标准等。

 

我国在数字音视频编解码及应用标准方面发布了系列国家标准和行业标准，目前的标准可涵盖相应认证特性，适用于认证，又因AVS+兼容AVS，故本文研究的AVS+认证体系也包含AVS。

 

认证标准和型式试验标准可如下选择：

1）

Video Clarity视频质量测试系统支持采集、播放具有音频的SD/HD视频序列，并存储为YUV/V.210或RGB格式。支持视频的主/客观质量测量分析：

2） 芯片、编码器、解码器产品：

 

GY/T 257.1-2012 《国家广播电视先进音视频编解码 第1部分：视频》；GY/T 257.2-2014《广播电视先进音视频编解码 第2部分：视频符合性测试》；GY/T 271-2013 《AVS+高清编码器技术要求和测量方法》。

 

3） 接收机、接收器等终端设备：

 

GB/T 20090.16《信息技术 先进音视频编码 第16部分：视频》；

 

3.3 认证模式

 

认证模式反映了产品认证过程应包括的主要活动，包括对检测/检查、评价、复核、监督等认证活动的选择。AVS+应用于芯片、编解码器、终端等产品均为硬件产品，信息产品硬件设备的质量除设计开发外，与连续生产的过程紧密相关，因此，认证特性与相应标准的符合性，除样品检测外，对工厂质量保证能力和获证产品一致性同样需要确认，此类产品的认证模式通常为：型式试验 + 初次工厂检查 + 获证后的监督。

 

当前国家对产品持续加大质量监管力度，同时为兼顾时效性及经济性，可减少初次工厂检查，加强监督检查。因此，AVS+硬件产品的认证模式可以确定为：型式试验 + 获证后的监督。

 

3.4 产品检测

 

对我国自主知识产权的AVS+标准进行符合性测试，自主研发相关测试验证工具，建立AVS+测试验证平台，提供AVS+产品标准符合性、产品兼容性、整机性能、图像质量分析和主客观评价检测。AVS+标准测试平台搭建完成后由CNAS对AVS+标准符合性测试能力进行认可。

 

测试验证工具包括：AVS+标准解码器：支持HD-SDI输出接口、ASI输入接口或IP输入接口；AVS+标准符合性测试码流：码流至少应覆盖AVS+标准的基准档次和广播档次，满足标准的各种边界条件，支持各种分辨率、不同码率、不同编码参数配置（分辨率包括QVGA、标清、高清，码率包括从256K至200M之间的典型码率，编码参数配置包括场编码、帧编码、恒定码率等）；码流分析仪：针对AVS+标准的视频部分的测试分析系统，能够分析传送流和节目流的系统层和视频层数据。

 

3.5 监督方式

 

监督是有计划地重复初次认证所经历的有关活动，但不必重复初次认证时的全部活动，可以减少、也可以不同。通常，硬件产品认证特性的一致性与产品连续生产过程紧密相关，监督活动需在工厂现场进行监督检查，必要时要进行产品监督检测。这里的“必要时”一般指对获证产品认证特性的一致性有置疑时。

 

综上，AVS+认证监督采用：工厂质量保证能力监督检查和获证产品一致性检查+抽样检测（必要时）。

 

3.6 认证标志

 

认证标志应依照《中华人民共和国认证认可条例》、国家质检总局第63号文《认证证书和认证标志管理办法》设计。认证标志的式样（包括使用的符号）、文字、图案和名称的设计可标识出产品的认证特性，如AVS+，使用可被普遍理解的符号表示。在认证实施规则中明确认证标志样式及要求，报国家认监委备案。使用认证标志，对企业来说，可提高商品的竞争力，增强用户的信任度。带有认证标志的产品面对社会公众更加清晰明了。

 

4 结束语

 

通过上述研究，CESI遵循国际通行的产品认证制度，依据AVS+标准编写《AVS+产品认证实施规则》，并向国家认监委进行备案。

 

本文旨在通过对我国自主视频编码标准的研究和分析，及认证体系的研究和建立，以第三方认证检测机构的标准符合性检测和认证推动产品对技术标准的符合，推进AVS+标准贯彻实施的步伐，促进产业的健康快速发展。

本文转自《电视技术》