新一代視頻編碼標準HEVC專利申請分析

楊哲

摘 要：文章首先對HEVC進行了介紹，然后通過對HEVC進行相關的檢索和分析，從全球歷年申請量趨勢、全球申請人、全球申請目標國、中國歷年專利量申請趨勢、中國專利申請人以及主要申請人等方面，橫向和縱向比較了國內外的發(fā)展趨勢以及差距。最后做了小結和展望。

關鍵詞：HEVC；專利分析；專利布局

中圖分類號：G306 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）20-0018-02

1 HEVC簡介

HEVC（High efficiency video coding）是由國際電信聯盟通信標準部（ITU-T）旗下的視頻編碼專家組（VCEG）以及國際標準化組織（ISO/IEC）旗下的運動圖像專家組（MPEG）于2010年初成立的聯合視頻工作組JCT-VC制定的新一代視頻編碼標準。與目前使用最廣泛的H.264一樣，HEVC仍采用了基于塊的混合編碼框架，但是在很多方面有了突破性變化，進行了大量的技術創(chuàng)新，這些新的技術使得HEVC更加適合高清視頻的壓縮，在保證了編碼質量的前提下，其壓縮效率相比H.264提高了一倍以上。

如今數字視頻正在向著高幀率、高分辨率和高壓縮率不斷發(fā)展，市場上甚至已經出現了4K電視產品，而HEVC正是這些產品背后不可或缺的技術支撐?？梢灶A見，在不遠的將來，HEVC必將替代H.264成為主流編碼標準。因此，從HEVC開始開發(fā)之初，各大科技公司已經進行技術研發(fā)，并開始就新的技術進行專利領域的長遠布局。本文通過HEVC的專利發(fā)展狀況來分析HEVC的目前發(fā)展狀況。

2 HEVC專利分析

針對HEVC，分別在中文文摘數據庫（CNABS）和德文特世界專利索引數據庫（DWPI）中進行了檢索，在全球和中國國內范圍內從申請量、申請人以及目標國角度進行了專利現狀和發(fā)展趨勢的分析，另外，還對幾個主要申請人進行了介紹和專利申請分析。

2.1 全球專利申請狀況

2.1.1 全球歷年專利申請量趨勢分析。圖1示出了HEVC從2010-2016年全球專利申請量情況。由圖中可以看出，從2010年開始就有少量涉及HEVC的專利申請，但是由于當時JCT-VC僅僅完成了HEVC測試模型版本以及相應的HEVC標準第1版草案，彼時的申請更多的只是涉及編碼框架等技術內容。從2010年之后申請量一路攀升，到2013年達到最大年申請量329件。與此同時，同年1月，HEVC標準的第一版修訂完成并正式公布?？梢钥闯龈鞔罂萍脊径荚诰o跟JCT-VC的步伐。2014-2016年申請量開始慢慢回落，說明該領域技術日益成熟。HEVC的各項關鍵技術，如分塊結構、幀間預測、幀內預測、變換量化編碼以及樣本自適應補償等以及相應的改進都體現在了近些年的專利申請中。

2.1.2 全球專利申請人分析。表1示出了HEVC全球專利申請人分布情況，為了便于分析，僅展示了申請量排名前十位的申請人。由表中可以明顯看出，HEVC的專利申請分別相對集中，排名前三位的三個申請人的申請量遠遠多余其他申請人，該三位申請人分別是來自美國、日本和臺灣的三家企業(yè)，說明美國、日本和臺灣對于HEVC的研究處于全球領先地位，尤其是美國，高通股份有限公司的申請量幾乎有一枝獨秀之勢，也反映了美國的創(chuàng)新能力之強。國內的2位申請人——華為技術有限公司和復旦大學也榜上有名，分別代表了國內企業(yè)和高校在該領域的研究成果，但是與排名前三位的申請人相比，兩位國內申請人的申請量還是有不小的差距，國內的企業(yè)和高校還需更加努力才能迎頭趕上。

2.1.3 全球專利目標國分析。圖2示出了HEVC全球專利申請目標國分布，為了便于分析，僅提取了申請人關注度排名前十位的十個國家或地區(qū)。由圖中可以看出中國是當之無愧的第一，其申請人關注度達到29%，足以說明中國作為全球最大的貿易市場，其強大吸引力甚至已經超過專利申請量最大的美國。美國排第二，一方面說明了申請人對于美國市場的持續(xù)看重，另一方面也與大部分高科技公司出自美國不無關系。另外，歐洲、日本、韓國和印度的申請人關注度也不容忽視，也從側面反映了這些國家或地區(qū)對于知識產權的重視程度以及創(chuàng)新能力。

2.2 國內專利申請狀況

2.2.1 國內歷年專利申請趨勢分析。圖3示出了2010-2016年HEVC國內專利申請量情況。由圖中可以看出，其申請量趨勢與全球專利申請量趨勢類似，2010年起開始有少量申請，2013年申請量達到峰值278件，隨后申請量緩慢下降。以上趨勢說明國內相關企業(yè)和高校也緊跟著HEVC在全球發(fā)展的步伐。

2.2.2 國內專利申請人分析。表2示出了HEVC國內專利申請人分布情況，為了便于分析，僅展示了申請量排名前十位的申請人。由表中可以明顯看出，申請人除了華為科技有限公司是企業(yè)之外，其他申請人都集中在高校，說明在國內HEVC的研究還處在起步階段，離實質的商業(yè)化模式還有一定的距離。另外，即使是國內申請量排第一位的華為技術有限公司，其申請量與全球專利申請人排名領先的其他國家的企業(yè)相比也還是有不小的差距。這說明在創(chuàng)新能力方面以及對知識產權的重視程度，我國企業(yè)和高校要想趕上發(fā)達國家的企業(yè)和高校的水平，還有很長的一段路要走。

2.3 主要申請人分析

2.3.1 高通股份有限公司。在視頻編解碼領域，高通股份有限公司是全球當之無愧的領軍企業(yè)，其總部設置在美國加利福尼亞州圣迭戈市。由上面的分析可以看出，不管是從全球專利申請人分析還是從中國專利申請人分析，其在HEVC領域的專利申請量都遙遙領先于其他企業(yè)的申請量。其申請的專利涉及的技術內容覆蓋了HEVC的多項關鍵技術，如分塊結構、幀間/幀內預測和熵編碼等。例如公開號為US20120189052A1的專利申請涉及一種解碼方法，該申請的解碼方法能夠達到可將差量量化參數（QP）語法元素適當地定位于位流內的技術效果。

2.3.2 華為技術有限公司。華為技術有限公司是一家生產銷售通信設備的民營通信科技公司，也是最重視知識產權保護和具有專利布局意識的國內企業(yè)之一，其專利申請量和專利擁有量在國內一直位于前列，其自主創(chuàng)新能力有目共睹，在這一點上，該企業(yè)一直是國內企業(yè)學習的榜樣。在視頻編解碼領域，該企業(yè)的研究人員也進行了大量的技術創(chuàng)新，從2011年就開始就HEVC各項技術申請專利。例如公開號為CN104581159A的專利申請涉及一種視頻編解碼中的塊分割方式，該方法能夠降低在視頻編碼、解碼過程中確定當前塊的塊分割方式的計算復雜度。公開號為CN104919798A的專利申請涉及一種量化矩陣（QM）的編碼方法，通過此方法能提高QM的壓縮效率、減少比特流中產生的比特數和QM重構誤差。

2.3.3 復旦大學。復旦大學是我國著名的高等學府，其在視頻編解碼領域也有較深入的研究。公開號為CN103327331A的專利申請涉及一種HEVC標準中8×8DCT變換的實現方法，此方法能夠以更快的速度、更小的硬件開銷來計算HEVC中的8×8二維整數離散余弦變換，減小了計算復雜度。公開號為CN104883566A的專利申請涉及一種適用于HEVC標準的幀內預測塊大小劃分的快速算法，該算法引入梯度算法，大致獲得當前預測單元（PU）的圖像復雜度信息，基于這一復雜度信息大致判斷最有可能的塊大小劃分方案。此快速算法可加速模式判決過程。

3 結束語

當下，數字視頻已經成為了人們生活中不可或缺的娛樂項目，隨著更多支持超高清分辨率的電子產品的上市，人們對于更高壓縮率、更強的穩(wěn)定性和更優(yōu)的網絡適應能力的視頻編碼標準的需求將更加強烈。HEVC正是當下最能滿足人們上述需求的編碼標準。本文對HEVC在全球和中國的專利申請情況進行了分析，全球專利申請量和國內專利申請量都在2013年達到峰值，之后穩(wěn)步發(fā)展。相比高通、索尼等國際巨頭企業(yè)對HEVC各項技術的研究成果，國內企業(yè)還是有不小的差距。然而值得欣慰的是國內高校有關HEVC的專利申請較多，在能否轉化為產業(yè)的驅動力上，我們還不得而知，但是卻非常值得期待。希望國內的企業(yè)能夠再接再厲，不斷提高自主創(chuàng)新能力，爭取在這場沒有硝煙的專利大戰(zhàn)中占有一席之地。

參考文獻：

[1]萬帥，楊付正.新一代高效視頻編碼H.265/HEVC[M].電子工業(yè)出版社，2014：12-18.

[2]沈燕飛，李錦濤，朱珍民.高效視頻編碼[J].計算機學報，2013，36（11）.

[3]劉昱，胡曉爽，段繼忠.新一代視頻編碼技術HEVC算法分析及比較[J].電視技術，2012，36（20）.