視頻編解碼技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析 產(chǎn)業(yè)將迎發(fā)展黃金期

• 2022年9月28日 ChenZeFang來源：互聯(lián)網(wǎng) 245 8
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視頻采集的端側(cè)設(shè)備類型越來越豐富，像素越來越高。攝像機(jī)的清晰度從200萬到800萬再到3200萬像素，各類媒體播放及超高分視頻服務(wù)器輸出的視頻源像素也已達(dá)到8K甚至更高級(jí)別，眾多顯示屏廠商推出了4K/8K的超高清顯示設(shè)備，安防行業(yè)逐步進(jìn)入超高清時(shí)代，超高清的體驗(yàn)來自

基于現(xiàn)有的視頻編解碼框架，編解碼標(biāo)準(zhǔn)的更新和優(yōu)化主要圍繞各個(gè)技術(shù)子模塊流程開展創(chuàng)新，編解碼技術(shù)主要圍繞：混合精度量化、幀內(nèi)/幀間的預(yù)測、變換/量化/反量化/反變換、環(huán)路濾波等流程中的關(guān)鍵模塊以及解碼工具和解碼算法開展自主提升。從近十年的專利角度看，熵編碼、塊劃分、環(huán)路濾波技術(shù)及預(yù)測、變換量化、碼率控制等傳統(tǒng)視頻編碼技術(shù)的專利積累最多，在碼率控制、率失真優(yōu)化技術(shù)上呈現(xiàn)逐步上升趨勢。從技術(shù)原理角度看，視頻編解碼主要圍繞幀采樣波形(空間及時(shí)間的相關(guān)性)和幀內(nèi)容差異(形狀及運(yùn)動(dòng)的差異性)兩個(gè)方向開展研究，常見的有預(yù)測編碼和變換編碼，以及融合兩種方案的混合編碼。

視頻采集的端側(cè)設(shè)備類型越來越豐富，像素越來越高。攝像機(jī)的清晰度從200萬到800萬再到3200萬像素，各類媒體播放及超高分視頻服務(wù)器輸出的視頻源像素也已達(dá)到8K甚至更高級(jí)別，眾多顯示屏廠商推出了4K/8K的超高清顯示設(shè)備，安防行業(yè)逐步進(jìn)入超高清時(shí)代，超高清的體驗(yàn)來自高清晰的圖像傳輸及顯示。因此視頻編解碼技術(shù)的應(yīng)用不僅需要實(shí)現(xiàn)高效的視頻壓縮效率，同時(shí)需要兼顧高清畫質(zhì)與超低編解碼及傳輸延遲，這是當(dāng)下安防領(lǐng)域視頻編解碼重點(diǎn)提升和優(yōu)化的方向。

目前，超高清視頻的畫面分辨率主要是4K和8K，4K超高清的分辨率為普通高清的4倍，8K超高清的分辨率為普通高清的16倍，除了分辨率，幀率、色深、色域、HDR高動(dòng)態(tài)范圍都是衡量超高清的主要維度。隨著5G即將正式商用，將為超高清視頻產(chǎn)業(yè)提供完善的網(wǎng)絡(luò)傳輸條件，成為移動(dòng)通信領(lǐng)域的新業(yè)務(wù)增長點(diǎn)，研究專利態(tài)勢為數(shù)字共享網(wǎng)絡(luò)傳輸及終端產(chǎn)業(yè)鏈提供技術(shù)發(fā)展創(chuàng)新保障。

超高清視頻產(chǎn)業(yè)主要包括超高清視頻前端拍攝、后期內(nèi)容制作、網(wǎng)絡(luò)傳輸、終端呈現(xiàn)等主要環(huán)節(jié)。超高清視頻產(chǎn)業(yè)潛力巨大，發(fā)展超高清產(chǎn)業(yè)將進(jìn)一步擴(kuò)大信息消費(fèi)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同發(fā)展，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)產(chǎn)品升級(jí)換代，尤其是超高清顯示面板及芯片、視頻拍攝制作設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備等。超高清數(shù)字視頻編解碼的目的將超高清視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成以便于傳輸?shù)母袷交曨l文件，主要設(shè)備包括含視頻壓縮編解碼芯片的硬件編碼器和軟件編碼服務(wù)器等，還涉及各類接口控制和數(shù)據(jù)輸入輸出通道等。

隨著超高清數(shù)字視頻技術(shù)的發(fā)展，其在4K、8K、VR、流媒體視頻等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，從技術(shù)的角度看，對(duì)傳統(tǒng)策略的改進(jìn)已經(jīng)無法滿足編碼性能需求，基于人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、自適應(yīng)全局優(yōu)化策略、將編碼與傳輸結(jié)合實(shí)現(xiàn)大跨度編碼效率提升備受關(guān)注。專利作為反映核心技術(shù)和研究動(dòng)態(tài)的風(fēng)向標(biāo)，專利方案和申請量反映了視頻編解碼領(lǐng)域的技術(shù)動(dòng)態(tài)和演進(jìn)趨勢。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院出版的《2022-2027年視頻編解碼技術(shù)發(fā)展研究及趨勢預(yù)測報(bào)告》顯示

視頻編解碼的主要目的是實(shí)現(xiàn)視頻壓縮效率，所以標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定碼流結(jié)果也意味著廠商可以自主設(shè)計(jì)編碼器，只要其編碼的碼流符合標(biāo)準(zhǔn)，但不同廠商開發(fā)的編碼器壓縮效率和碼流播放質(zhì)量等關(guān)鍵指標(biāo)成為廠商競爭的關(guān)鍵。解碼器可以不采用標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定方法，而采用等價(jià)方法來正確、有效地解析出碼流。

視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)更新?lián)Q代的技術(shù)驅(qū)動(dòng)力是編碼效率的提升：H.265/HEVC比H.264/AVC提升了一倍，H.266/VVC比H.265/HEVC提升了一倍。一種簡單的理解是：觀看同樣質(zhì)量的(例如HD)視頻，新一代標(biāo)準(zhǔn)比其前一代標(biāo)準(zhǔn)節(jié)省50%的編碼碼率;這樣等價(jià)于在相同的可用帶寬下提供相同質(zhì)量的(例如HD)視頻，使用新一代標(biāo)準(zhǔn)可以比使用其前一代標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)的用戶數(shù)翻倍。視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)更新?lián)Q代的產(chǎn)業(yè)驅(qū)動(dòng)力是消費(fèi)者對(duì)視頻體驗(yàn)的追求，或者說是服務(wù)提供商對(duì)視頻內(nèi)容升級(jí)換代的需求。從H.264/AVC、H.265/HEVC、H.266/VVC，在單路視頻所使用的傳輸帶寬基本不變的情況下，所能夠提供的視頻業(yè)務(wù)從SD發(fā)展到HD、UHD，從普通平面視頻到三維、立體、沉浸式視頻，從普通的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)范圍視頻發(fā)展到高動(dòng)態(tài)范圍、寬色域視頻，從普通幀率的視頻發(fā)展到高幀率視頻。

隨著視頻編解碼技術(shù)的發(fā)展，視頻顯示分辨率步入8k時(shí)代，未來甚至到16k，在保證圖像質(zhì)量的情況下，傳輸帶寬和視頻存儲(chǔ)空間之間始終存在平衡需求，隨著硬件層面計(jì)算芯片技術(shù)和軟件層面深度學(xué)習(xí)技術(shù)發(fā)展，基于人工智能深度學(xué)習(xí)算法的跨界，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能編碼技術(shù)的探求，我們相信中國在技術(shù)、專利、標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品、應(yīng)用五個(gè)環(huán)節(jié)的自主創(chuàng)新上能夠持續(xù)推進(jìn)自主產(chǎn)業(yè)鏈的形成，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，并在保障信息安全保密的要求下實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通開放性。面向AIoT全場景的各領(lǐng)域，基于視頻圖像的智能化應(yīng)用如火如荼發(fā)展，編解碼技術(shù)的發(fā)展不僅需要滿足越來越高的用戶體驗(yàn)需求，同時(shí)也會(huì)按照行業(yè)場景應(yīng)用實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新。

未來五年是我國超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇期，國家部委布局超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展頂層設(shè)計(jì)，加快發(fā)展腳步：2018年工信部組建了中國超高清視頻產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，并制定《超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(三年)》，推動(dòng)超高清產(chǎn)業(yè)內(nèi)容建設(shè)與發(fā)展應(yīng)用，支持北京、廣東等地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展先行示范，各地方政府積極響應(yīng)，發(fā)布多項(xiàng)措施助力超高清產(chǎn)業(yè)發(fā)展。通過重大任務(wù)計(jì)劃強(qiáng)力推動(dòng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)落地，圍繞重大活動(dòng)的4K/8K直播、拍攝、VR直播以及5G+視頻的創(chuàng)新應(yīng)用計(jì)劃目標(biāo)將成為“倒逼”產(chǎn)業(yè)技術(shù)落地的重要節(jié)點(diǎn)。

近十年來是視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的黃金期，和視頻相關(guān)的應(yīng)用，逐漸成為我們工作和生活不可或缺的組成部分。根據(jù)工信部在《超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)規(guī)劃(2019-2022年)》中明確指出，2022年中國超高清視頻產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模將超過4萬億元，國內(nèi)視頻服務(wù)生態(tài)將全面進(jìn)入超高清時(shí)代。視頻編碼技術(shù)，也就是通常所說的壓縮方式，是視頻編解碼器的技術(shù)核心，也是我們選擇網(wǎng)絡(luò)視頻編解碼設(shè)備的首要篩選。視頻編解碼技術(shù)是視頻監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)，視頻監(jiān)控在不斷發(fā)展的同時(shí)，對(duì)視頻編解碼技術(shù)的需求也在不斷提高。作為主要應(yīng)用領(lǐng)域之一，監(jiān)控行業(yè)已經(jīng)走在編解碼技術(shù)發(fā)展的前沿。安防行業(yè)的智能化已是發(fā)展的必然趨勢，那么，如何將視頻監(jiān)控智能化與視頻壓縮編解碼結(jié)合起來，也將是未來視頻編解碼發(fā)展的重要方向。

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  2021-2025年視頻編解碼技術(shù)發(fā)展研究及趨勢預(yù)測報(bào)告

  視頻編解碼的主要目的是實(shí)現(xiàn)視頻壓縮效率，所以標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定碼流結(jié)果也意味著廠商可以自主設(shè)計(jì)編碼器，只要其編碼的碼流符合標(biāo)準(zhǔn)，但不同廠商開發(fā)的編碼器壓縮效率和碼流播放質(zhì)量等關(guān)鍵指標(biāo)成為廠...

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