AVS
定义
AVS是中国具备自主知识产权的第二代音视频信源编码标准,全称为数字音视频编解码技术标准[1]。所谓信源,指信息的源头,信源编码技术要解决的核心问题是把数字音视频的巨量初始数据压缩成可传输、可存储的码流,因此也被称为数字音视频编解码技术[1]。
严格说来,AVS并不是单一标准,而是一套包含系统、视频、音频、数字版权管理四类主要技术标准和符合性测试等支撑标准的完整体系[1]。它与仅针对视频的MPEG、H.264等标准在覆盖范围上不同,可面向数字音视频产业提供更完整的解决方案[1]。
在中文语境中,AVS既可指这套标准,也可指负责制定标准的AVS工作组。后者由国家原信息产业部科学技术司于2002年6月批准设立,职责是联合国内企业和科研机构制修订数字音视频压缩、解压缩、处理和表示等共性技术标准[1]。
原理
AVS视频编码沿用经典的混合编码框架,即先做预测以去除时间或空间上的冗余,再对预测残差做变换、量化并熵编码[3]。编码以宏块为基本自适应单元,输入帧被存入帧缓冲以供多帧运动估计使用,运动补偿产生的预测值从当前帧中减去,残差经变换量化后送入码率缓冲[3]。
与国际同类标准相比,AVS在若干模块上作了取舍。它采用8×8整数正交变换而非浮点变换,使反量化与反变换的取整误差可控且运算可在16位内完成[4]。帧内预测使用基于空域纹理方向的多方向预测,亮度块设5种模式、色度块设4种模式,以提升帧内编码宏块的性能[4]。
在帧间处理上,AVS的P画面可参考前面两个相邻的I或P画面,从而在提升效率的同时保持与MPEG-2相当的参考缓冲占用;B画面则以对称模式取代插值模式,只编码前向运动矢量,逆向矢量由两者关系导出[4]。此外还设有加权预测,用于改善场景转换和光照变化情形下的编码效果,每个宏块可自行决定是否启用[4]。
熵编码方面,AVS采用0至3阶的指数哥伦布码,宏块编码模板、宏块模式和运动矢量使用0阶码,量化系数使用全部四种阶数并辅以二维变长编码,解码器无需存储庞大的编码表[4]。量化和熵编码之后再经环路滤波去除块效应,形成完整的编解码回路[5]。
发展历程
2002年6月,为打破境外专利对国内音视频产业的制约,原信息产业部批准成立数字音视频编解码技术标准工作组,开始自主制定标准的探索[2]。经过约千家单位、千余名专家近四年的工作,视频部分于2006年2月22日获批为国家标准,2006年3月1日起实施,国标号为GB/T 20090.2-2006,通常称为AVS1[6]。
2003年11月,工作组公布视频标准最终草案接受社会查阅,意在核实所采用技术是否涉及非会员单位的专利[7]。同期工作组设立专利池,计划仅对采用该技术的编解码产品收取约1元人民币的费用[7]。2005年5月25日,TCL、创维、华为、海信、海尔等12家企业发起成立AVS产业联盟[8]。
针对广播电视应用,2012年7月10日原国家广播电影电视总局颁布行业标准GY/T 257.1-2012,简称AVS+,以高清电视为突破口[2]。AVS+的压缩效率与国际同类标准H.264/AVC最高档次相当,其后有上千套AVS+高清内容上星播出[2]。
第二代标准AVS2的首要目标是超高清晰度视频,支持4K以上分辨率和高动态范围视频的高效压缩[2]。2016年5月,AVS2被颁布为广电行业标准GY/T 299.1-2016;同年12月被颁布为国家标准GB/T 33475.2-2016,并提交了IEEE国际标准申请[2]。
第三代标准AVS3的工作于2017年12月启动,2019年3月完成基准档次起草,2021年8月完成高画质档次,2021年10月正式发布[9]。2019年9月,海思、AVS产业联盟、当虹科技等联合发布首个基于AVS3的8K端到端方案,同时推出支持8K分辨率、120帧的超高清解码芯片[10]。
2020年5月13日,AVS3视频团体标准T/AI 109.2-2020发布并实施,归口中关村视听产业技术创新联盟,由北京大学、鹏城实验室等单位联合起草[11]。2022年7月8日,数字视频广播组织批准AVS3成为其下一代视频编解码标准之一,这是DVB首次吸纳中国视频标准[12]。
应用
数字电视广播是AVS最早也最主要的应用场景。2011年发布的GB/T 26683-2011和GB/T 26686-2011两项国家标准要求地面数字电视接收机和接收器应支持AVS视频解码[2]。从2007年起,AVS相继在杭州、上海、青岛、河北、山西、陕西、新疆、山东、湖南、四川等20多个省市获得规模化应用,并在老挝、泰国、斯里兰卡、吉尔吉斯斯坦、古巴等国得到应用[1]。
超高清直播是AVS3的主要落点。2021年2月1日,中央广播电视总台启动8K超高清电视频道播出试验,直播信号采用AVS3视频标准,除夕当晚通过8K试验频道直播春晚[13]。2021年1月发布的《中央广播电视总台8K超高清电视节目制播技术要求(暂行)》明确视频编解码采用AVS3标准[13]。
2022年北京冬奥会的8K超高清转播同样采用了AVS3。科技部国家重点研发计划「科技冬奥」专项中的「面向8K超高清视频应用的高效编码标准及编解码器」课题即基于AVS3开展[10]。除广播电视外,AVS3标准的适用范围还涵盖数字电影、网络视频、视频监控、实时通信和数字存储媒体等领域[11]。
局限
AVS的产业化程度与生态规模仍逊于同期国际标准。有研究指出,与H.264、MPEG-4、MPEG-2等国际标准相比,中国自主制定的音视频信源编码标准在某些方面还存在不足,其优势主要体现在专利授权费用低廉、实现成本低和复杂度低[14]。这意味着标准的推广更多依赖成本优势而非全面的技术与生态领先。
标准迭代带来的兼容压力也不可忽视。AVS1、AVS+、AVS2、AVS3分属不同代际,各自的档次面向数字电视、高清电影、视频监控、移动流媒体等不同用途,终端设备需要针对相应版本分别实现解码能力[15]。对存量设备的兼容因此成为部署中的现实约束。
从技术定位看,AVS解决的是信源侧的压缩与表示问题,并不涉及信道编码和传输环节,其性能也受限于所面向的应用档次。例如AVS+的压缩效率被定位于与H.264/AVC最高档次相当,而非超越[2]。标准文本本身规定的是解码过程与比特流语法,编码器的画质与速度仍取决于具体实现[11]。
参见
参考资料
- AVS-AVS 简介 [引用日期2026-10-29]
- 什么是AVS2 . 196.121 [引用日期2026-10-29]
- AVS - The Chinese Next-Generation Video Coding Standard [引用日期2026-10-29]
- AVS在视频监控系统中的应用 [引用日期2026-10-29]
- 变换/量化 [引用日期2026-10-29]
- Audio video coding Standard Workgroup of China . 196.121 [引用日期2026-10-29]
- 我国自主数字视频标准草案接受社会的“检阅”_业界_科技时代_新浪网 [引用日期2026-10-29]
- 网络电视标准与产业论坛 . 196.121 [引用日期2026-10-29]
- 中国4K/8K视频编码AVS3第一次成为世界标准!比H.265优秀40% [引用日期2026-10-29]
- AVS3助力科技冬奥超高清8K数字转播技术与系统项目有序推进 [引用日期2026-10-29]
- 信息技术智能媒体编码第2部分:视频 [引用日期2026-10-29]
- 喜讯!AVS3成为DVB下一代超高清视频编码标准 [引用日期2026-10-29]
- 采用AVS3标准的8K超高清电视频道成功试播 [引用日期2026-10-29]
- 信源编码标准AVS及其在数字电视中的应用 [引用日期2026-10-29]
- 2003年第2代视频编码技术标准出台 [引用日期2026-10-29]