我國音視頻編解碼標準(AVS+)認證體系研究

蔡北方，張 紅，楊玉雯

(中國電子技術標準化研究院，北京 100007)

我國音視頻編解碼標準(AVS+)認證體系研究

蔡北方，張 紅，楊玉雯

(中國電子技術標準化研究院，北京 100007)

針對國內外相關音視頻產(chǎn)業(yè)標準、認證技術進行研究，結合我國自主知識產(chǎn)權的廣播電視先進音視頻編解碼標準(AVS+)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對AVS+產(chǎn)品的特點進行分析，確定認證要素：認證范圍、認證特性、認證標準、認證模式、檢測方法和檢測平臺、監(jiān)督方式、認證標志等，建立AVS+產(chǎn)品認證體系。

音視頻編解碼；AVS+標準；認證體系

人類獲得的絕大部分信息都是通過視覺和聽覺得到的，音視頻信息在人類生活中發(fā)揮著重要作用。《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020年)》明確將以視、音頻服務為主體的數(shù)字媒體內容平臺列入了優(yōu)先發(fā)展的主題。

數(shù)字音視頻信源編解碼技術作為信息產(chǎn)業(yè)的核心和基礎技術之一，長期被國外企業(yè)和研究單位壟斷。近年來，在行業(yè)主管部門的大力扶持以及眾多科研工作者的艱辛努力下，我國在自主知識產(chǎn)權的數(shù)字音視頻編解碼技術領域取得了跨越式的進展，已掌握了數(shù)字音視頻編解碼的核心基礎技術，并在數(shù)字音視頻編解碼及應用標準制定工作方面取得突破，發(fā)布了系列國家標準和行業(yè)標準。廣播電視先進視頻編碼(AVS+)作為可廣泛應用于電子信息技術領域芯片、軟件、整機、媒體運營的新一代信源編碼標準，具有廣闊的市場應用前景。

本文通過對國內外相關音視頻編解碼標準發(fā)展，以及對國內外相關音視頻產(chǎn)業(yè)技術標準認證進行研究分析，在調研我國相關產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀的基礎上，借鑒國內外已有的認證制度，研究確定認證要素，包括：認證范圍、認證特性、認證標準、認證模式、檢測方法和檢測平臺、監(jiān)督方式、認證標志等，建立適合我國國情、符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點的AVS+認證體系。

1 相關產(chǎn)業(yè)標準發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國際音視頻信源標準比較

目前全球可以選擇的視頻編碼標準有5個：MPEG-2，MPEG-4，H.264，AVS，VC-1。從制訂者分，前3個標準是由ISO/IEC運動圖像專家組(Moving Pictures Experts Group，MPEG)和ITU-T VCEG專家組完成的，第四個是我國自主制定的，第五個是SMPTE的標準，由微軟公司主導的。從發(fā)展階段分[1]， MPEG-2是第一代信源標準，MPEG-4可以算1.5代，其余3個為第二代標準。從主要技術指標——編碼效率比較：MPEG-4是MPEG-2的1.4倍，H.264和AVS相當，都是MPEG-2的2倍以上，根據(jù)國外測試，VC-1的效率稍低于H.264。

1.2 國內音視頻信源標準發(fā)展現(xiàn)狀

為推動我國具有自主知識產(chǎn)權的多媒體信源標準發(fā)展，2002年6月，數(shù)字音視頻編解碼技術標準工作組由原信息產(chǎn)業(yè)部批準成立，開始起草AVS系列標準。其中，視頻標準GB/T 20090.2《信息技術 先進音視頻編碼 第2部分：視頻》[2]于2006年3月1日正式實施，標志著我國在數(shù)字音視頻編解碼領域的基礎標準布局開始成形，長期受知識產(chǎn)權之苦的數(shù)字電視和數(shù)字音視頻產(chǎn)業(yè)有了翻身和跨越發(fā)展的基礎。

為加快自主創(chuàng)新AVS標準產(chǎn)業(yè)化和推廣應用，工業(yè)和信息化部與國家新聞出版廣電總局于2012年初共同成立了AVS技術應用聯(lián)合推進工作組[3]。經(jīng)過兩年多的努力，AVS+標準(AVS的優(yōu)化標準)的相關技術和產(chǎn)品日趨完備成熟，基本形成了從芯片、前端設備、接收終端到應用系統(tǒng)的完整產(chǎn)業(yè)鏈[3]。2012年7月10日，廣電總局正式頒布了行業(yè)標準GY/T 257.1—2012《廣播電視先進音視頻編解碼 第1部分：視頻》，簡稱AVS+，于頒布之日起實施；從技術上講，AVS+在AVS1-P2(即GB/T 20090.2—2006)的基礎上，增加了若干關鍵技術，編碼效率得到了顯著的提高，更適合廣播電視應用。目前，AVS+包括基準類和廣播類，AVS1-P2只包括基準類，因此AVS+兼容AVS1-P2，而AVS1-P2不兼容AVS+。

目前，中央電視臺、湖南廣播電視臺、安徽廣播電視臺等已率先采用AVS+標準播出了高清電視節(jié)目，標志著AVS+標準的產(chǎn)業(yè)化和應用推廣取得了階段性重大突破。隨著我國高清電視頻道數(shù)量逐步增多，3D 電視頻道已經(jīng)開播，無論是衛(wèi)星、有線還是地面數(shù)字電視系統(tǒng)，傳輸帶寬日趨緊張[4]。作為我國自主創(chuàng)新的視頻編碼技術AVS，具有更高的編碼效率，在數(shù)字電視領域，AVS標準與MPEG-2及H.264相比具有節(jié)省帶寬、節(jié)省投資、節(jié)省運營成本等優(yōu)勢，可解決廣播電視行業(yè)面臨的頻道資源問題。

2 相關產(chǎn)業(yè)技術標準認證研究

國際普遍采用產(chǎn)品認證推動標準的實施，這是一種國際通行的做法?，F(xiàn)例舉相關技術標準認證進行介紹分析，為AVS+標準認證體系建設提供借鑒。

1)美國政府于2007年強制推廣美國ATSC標準化委員會的數(shù)字電視技術標準，2009年ATSC與消費電子協(xié)會(CEA)合作，推出相關認證計劃，ATSC為符合此標準的產(chǎn)品制定了一種移動數(shù)字電視認證標志“MDTV”。廣電設備供應商和消費電子制造商通過認證標志標示其產(chǎn)品符合新A/153 ATSC移動數(shù)字電視標準。此計劃主要基于業(yè)界成員的自我認證，也包括提供專家審查、獨立實驗室測試和檢驗以確定符合性。

2)DivX是一種數(shù)字視頻格式，支持MPEG-4， H.264和最新H.265標準的視頻，分辨率可高達4K超高清。DivX已于2013年9月推出全球第一款支持H.265標準，可進行4K超高清視頻編解碼的軟件。DivX認證過程必須經(jīng)過嚴格測試，測試要求包括：VIDEO、AUDIO及多媒體要求等，通過認證可滿足高可視標準質量要求。DivX對消費電子設備進行認證，按照屏幕尺寸大小、所能支持的分辨率高低、是否可以聯(lián)網(wǎng)流播，從手機、平板、DVD機、機頂盒、PS3到藍光機、全高清(1 080p)電視機，再到超高清(4K)電視機，DivX都有對應的認證等級與其匹配。圖1列舉了DivX認證由低到高的等級，高等級向下兼容低等級的功能。

圖1 DivX認證等級和標志

鑒別一臺電子產(chǎn)品是否通過DivX認證，可以在機身、包裝盒、產(chǎn)品手冊、說明書上找DivX標識。截至2013年9月，已經(jīng)有超過30 000個型號的10億臺消費電子設備通過DivX認證——DivX功能是所有主流品牌DVD播放器的標配。

3)杜比數(shù)字(Dolby?Digital)又稱 AC-3，是一種先進的音頻編碼/解碼技術，目前全球大約有近 6 000萬個數(shù)字有線和衛(wèi)星機頂盒，由配備了 5.1 聲道杜比數(shù)字解碼技術的3 000多萬個音頻/視頻接收器提供支持，杜比認證已經(jīng)成為企業(yè)走向國際市場的必備的通行證，其標志見圖2。杜比認證測試主要包括：主音軌聽音、雙音軌聽音、主音軌電性能、雙音軌電性能、推薦測試(頻率響應和低音、信噪比等)。

圖2 Dolby?Digital 標志

杜比開發(fā)了商標和質量控制授權，1998年杜比開始在中國提供使用杜比技術的授權認證。隸屬中國電子技術標準化研究院的國家數(shù)字音視頻及多媒體產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗中心(ADTC)可按照相關技術要求開展地面數(shù)字電視產(chǎn)品(機頂盒、一體機、接收模塊等)的杜比認證測試服務。

4)隸屬中國電子技術標準化研究院(以下簡稱CESI)的北京賽西認證有限責任公司(以下簡稱CESI認證)針對音視頻領域技術標準已經(jīng)開展了多項產(chǎn)品認證，包括：數(shù)字電視清晰度、機卡分離、立體(3D)顯示、DRA音頻解碼、地面數(shù)字電視接收等，以第三方的產(chǎn)品認證對我國產(chǎn)業(yè)標準實施起到了很好的推動作用。

MPEG-2等國際標準在制定的同時，支持該國際標準的國際大公司HP、Tektronix和Adherent等都推出了各自的碼流分析儀等標準符合性測試系統(tǒng)，這極大地促進了MPEG-2標準的成功和產(chǎn)業(yè)化。因此，我國自主研發(fā)相關測試軟件系統(tǒng)、測試碼流和標準解碼器等，盡快搭建成AVS+標準符合性測試平臺，建立AVS+認證體系，對國內市場銷售的AVS+產(chǎn)品進行測試認證，這對于推進我國自主標準AVS+的產(chǎn)業(yè)化，在與MPEG標準的競爭中取得主動，是至關重要的。同時，是在AVS+產(chǎn)業(yè)化過程中，保證AVS+標準的順利實施、保證AVS+產(chǎn)品的兼容性、產(chǎn)品的普及推廣及維護我國消費者權益的必要條件。

3 AVS+認證體系的研究

產(chǎn)品認證是證明產(chǎn)品符合標準和其他規(guī)范性文件規(guī)定要求的一種方式[5]。采用國際上通行的產(chǎn)品認證制度開展AVS+標準符合性測試認證，推進AVS+標準化工作開展。建立AVS+標準認證體系需要研究確定認證要素，包括：認證范圍、認證特性、認證標準、認證模式、檢測方法和檢測平臺、監(jiān)督方式、認證標志等，制定相應產(chǎn)品認證實施規(guī)則。

基于我國自主知識產(chǎn)權AVS+標準研發(fā)的芯片、編解碼器、終端設備等已被廣泛應用，相關技術和產(chǎn)品在高清電視、3D電視等廣播電視新業(yè)務中的應用也在被積極推動。認證要素的確定要結合這些產(chǎn)品的特點來進行。

3.1 認證范圍和特性

1)認證范圍

認證范圍適用于采用了AVS+視頻編解碼技術的芯片、編碼器、解碼器、接收機、接收器等產(chǎn)品。

2)認證特性

基于上述產(chǎn)品，認證特性確定應考慮如下因素：對于自主AVS+技術的應用，視頻編解碼性能、圖像質量的符合性是必須的；對于終端設備，整機性能的符合性也是關鍵；同時，應關注各產(chǎn)品兼容性，才能充分保證AVS+產(chǎn)業(yè)化應用。

3)認證申請單元

硬件產(chǎn)品的認證申請單元通常情況下按產(chǎn)品型號劃分，同時需要控制對認證特性有重要影響的關鍵零部件。因此，AVS+產(chǎn)品認證申請時原則上按產(chǎn)品型號申請認證，產(chǎn)品關鍵件均相同的同類產(chǎn)品作為一個申請單元。同一制造商、同一型號、不同生產(chǎn)廠生產(chǎn)的產(chǎn)品作為不同申請單元。關鍵件包括編碼芯片、解碼芯片、編解碼軟件；獲證后上述關鍵件的型號/版本號及制造商變更需要控制。

3.2 認證標準

產(chǎn)品認證需選擇適宜的認證標準或制定技術規(guī)范，如國家標準、行業(yè)標準等。

我國在數(shù)字音視頻編解碼及應用標準方面發(fā)布了系列國家標準和行業(yè)標準，目前的標準可涵蓋相應認證特性，適用于認證，又因AVS+兼容AVS，故本文研究的AVS+認證體系也包含AVS。

認證標準和型式試驗標準可如下選擇：

1)芯片、編碼器、解碼器產(chǎn)品

GY/T 257.1—2012 《國家廣播電視先進音視頻編解碼 第1部分：視頻》；GY/T 257.2—2014《廣播電視先進音視頻編解碼 第2部分：視頻符合性測試》；GY/T 271—2013《AVS+高清編碼器技術要求和測量方法》。

2)接收機、接收器等終端設備

GB/T 20090.16《信息技術 先進音視頻編碼 第16部分：視頻》。

3.3 認證模式

認證模式反映了產(chǎn)品認證過程應包括的主要活動，包括對檢測/檢查、評價、復核、監(jiān)督等認證活動的選擇。AVS+應用于芯片、編解碼器、終端等產(chǎn)品均為硬件產(chǎn)品，信息產(chǎn)品硬件設備的質量除設計開發(fā)外，與連續(xù)生產(chǎn)的過程緊密相關，因此，認證特性與相應標準的符合性，除樣品檢測外，對工廠質量保證能力和獲證產(chǎn)品一致性同樣需要確認，此類產(chǎn)品的認證模式通常為：型式試驗+初次工廠檢查+獲證后的監(jiān)督。

當前國家對產(chǎn)品持續(xù)加大質量監(jiān)管力度，同時為兼顧時效性及經(jīng)濟性，可減少初次工廠檢查，加強監(jiān)督檢查。因此，AVS+硬件產(chǎn)品的認證模式可以確定為：型式試驗+獲證后的監(jiān)督。

3.4 產(chǎn)品檢測

對我國自主知識產(chǎn)權的AVS+標準進行符合性測試，自主研發(fā)相關測試驗證工具，建立AVS+測試驗證平臺，提供AVS+產(chǎn)品標準符合性、產(chǎn)品兼容性、整機性能、圖像質量分析和主客觀評價檢測。AVS+標準測試平臺搭建完成后由CNAS對AVS+標準符合性測試能力進行認可。

測試驗證工具包括：AVS+標準解碼器，支持HD-SDI輸出接口、ASI輸入接口或IP輸入接口；AVS+標準符合性測試碼流，碼流至少應覆蓋AVS+標準的基準檔次和廣播檔次，滿足標準的各種邊界條件，支持各種分辨率、不同碼率、不同編碼參數(shù)配置(分辨率包括QVGA、標清、高清，碼率包括從 256 kbit/s～200 Mbit/s之間的典型碼率，編碼參數(shù)配置包括場編碼、幀編碼、恒定碼率等)；碼流分析儀,針對AVS+標準的視頻部分的測試分析系統(tǒng)，能夠分析傳送流和節(jié)目流的系統(tǒng)層和視頻層數(shù)據(jù)。

3.5 監(jiān)督方式

監(jiān)督是有計劃地重復初次認證所經(jīng)歷的有關活動，但不必重復初次認證時的全部活動，可以減少、也可以不同。通常，硬件產(chǎn)品認證特性的一致性與產(chǎn)品連續(xù)生產(chǎn)過程緊密相關，監(jiān)督活動需在工廠現(xiàn)場進行監(jiān)督檢查，必要時要進行產(chǎn)品監(jiān)督檢測。這里的“必要時”一般指對獲證產(chǎn)品認證特性的一致性有置疑時。

綜上，AVS+認證監(jiān)督采用：工廠質量保證能力監(jiān)督檢查和獲證產(chǎn)品一致性檢查+抽樣檢測(必要時)。

3.6 認證標志

認證標志應依照《中華人民共和國認證認可條例》、國家質檢總局第63號文《認證證書和認證標志管理辦法》設計。認證標志[6]的式樣(包括使用的符號)、文字、圖案和名稱的設計可標識出產(chǎn)品的認證特性，如AVS+，使用可被普遍理解的符號表示。在認證實施規(guī)則中明確認證標志樣式及要求，報國家認監(jiān)委備案。使用認證標志，對企業(yè)來說，可提高商品的競爭力，增強用戶的信任度。帶有認證標志的產(chǎn)品面對社會公眾更加清晰明了。

4 結束語

通過上述研究，CESI遵循國際通行的產(chǎn)品認證制度，依據(jù)AVS+標準編寫《AVS+產(chǎn)品認證實施規(guī)則》，并向國家認監(jiān)委進行備案。

本文旨在通過對我國自主視頻編碼標準的研究和分析，及認證體系的研究和建立，以第三方認證檢測機構的標準符合性檢測和認證推動產(chǎn)品對技術標準的符合，推進AVS+標準貫徹實施的步伐，促進產(chǎn)業(yè)的健康快速發(fā)展。

[1] 風子.平板電視實施新視頻解碼標準均支持AVS[EB/OL].[2015-01-31].http：//www.pjtime.com/2011/10/75122857.shtml.

[2] GB/T 20090.2， 信息技術 先進音視頻編碼 第2部分：視頻[S].2006.

[3] 電子信息司.兩部門聯(lián)合發(fā)布《廣播電視先進視頻編解碼(AVS+)技術應用實施指南》 加快推進AVS+技術推廣應用[EB/OL].[2015-01-31].http：//www.miit.gov.cn/n11293472/n11293832/n12843926/n13917012/15961016.html?from=timeline&isappinstalled=0.

[4] 廣播電視先進視頻編解碼(AVS+)技術應用實施指南[S].2014.

[5] CNAS-CC02：2013 產(chǎn)品、過程和服務認證機構要求[S].2013.

[6] 國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局令 第63號，認證證書和認證標志管理辦法[S].2004.

張 紅(1975— )，博士，主要研究方向為音視頻領域標準化與檢測技術；

楊玉雯(1974— )，女，本科，主要研究方向為信息技術標準化與認證技術。

責任編輯：時 雯

Advanced Coding of Video and Audio Standard (AVS+) Certification System

CAI Beifang，ZHANG Hong，YANG Yuwen

(ChinaElectronicsStandardizationInstitute，Beijing100007，China)

In this paper，standards and certification technologies of audio and video industry at home and abroad is reviewed，characteristics and development of AVS+ industry is analized，certification factors including scope，characteristics，standards，model，testing method，testing platform，supervision and logo are determined，and certification system of AVS+ industry is established.

encoding and decoding of audio and video；AVS+；certification system

【本文獻信息】蔡北方，張紅，楊玉雯.我國音視頻編解碼標準(AVS+)認證體系研究[J].電視技術,2015，39(11).

電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金項目

TN941.3

B

10.16280/j.videoe.2015.11.011

蔡北方(1973— )，女，碩士，主要研究方向為標準化與合格評定、認證技術；

2015-04-01