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視頻云服務關鍵技術標準化建設現狀

  視頻編解碼和內容分發網絡是視頻云服務中的兩項關鍵技術。當前,視頻云服務的標準也主要是圍繞這兩個方面。

  一、視頻編解碼標準建設現狀

  數字音視頻信源編解碼技術作為信息產業的核心和基礎技術之一,長期被國外企業和研究單位壟斷。近年來,在行業主管部門的大力扶持以及眾多科研工作者的艱辛努力下,我國在自主知識產權的數字音視頻編解碼技術領域取得了跨越式的進展,已掌握了數字音視頻編解碼的核心基礎技術,并在數字音視頻編解碼及應用標準制定工作方面取得突破,發布了系列國家標準和行業標準。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。

  (一)相關產業標準發展現狀

日本一级理论av  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五個:MPEG-2、MPEG-4、H.264、AVS、VC-1。從制訂者分,前三個標準是由ISO/IEC運動圖像專家組(MovingPicturesExpertsGroup,MPEG)和ITU-TVCEG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。從發展階段分,MPEG-2是第一代信源標準,MPEG-4可以算1.5代,其余三個為第二代標準。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-2兩倍以上,根據國外測試,VC-1的效率稍低于H.264。

日本一级理论av  1.國內音視頻信源標準發展現狀

  為推動我國具有自主知識產權的多媒體信源標準發展,2002年6月,"數字音視頻編解碼技術標準工作組"由原信息產業部批準成立,開始起草AVS系列標準。其中,視頻標準GB/T20090.2《信息技術先進音視頻編碼第2部分:視頻》于2006年3月1日正式實施,標志著我國在數字音視頻編解碼領域的基礎標準布局開始成形,長期受知識產權之苦的數字電視和數字音視頻產業有了翻身和跨越發展的基礎。

  為加快自主創新AVS標準產業化和推廣應用,工業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技術應用聯合推進工作組。經過兩年多的努力,AVS+標準(AVS的優化標準)的相關技術和產品日趨完備成熟,基本形成了從芯片、前端設備、接收終端到應用系統的完整產業鏈。2012年7月10日,廣電總局正式頒布了行業標準GY/T257.1-2012《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/T20090.2-2006)的基礎上,增加了若干關鍵技術,編碼效率得到了顯著地提高,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+。

日本一级理论av  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目,標志著AVS+標準的產業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量逐步增多,3D電視頻道已經開播,無論是衛星、有線還是地面數字電視系統,傳輸帶寬日趨緊張。作為我國自主創新的視頻編碼技術AVS,具有更高的編碼效率,在數字電視領域,AVS標準與MPEG-2及H.264相比具有節省帶寬、節省投資、節省運營成本等優勢,可解決廣播電視行業面臨的頻道資源問題。

日本一级理论av  (二)相關產業技術標準認證研究

日本一级理论av  國際普遍采用產品認證推動標準的實施,這是一種國際通行的做法。現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標準化委員會的數字電視技術標準,2009年ATSC與消費電子協會(CEA)合作,推出相關認證計劃,ATSC為符合此標準的產品制定了一種移動數字電視認證標志"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品符合新A/153ATSC移動數字電視標準。此計劃主要基于業界成員的自我認證,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。

日本一级理论av  2.DivX是一種數字視頻格式,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、是否可以聯網流播,從手機、平板、DVD機、機頂盒、PS3到藍光機、全高清(1080p)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。

日本一级理论av  3.杜比數字(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6000萬個數字有線和衛星機頂盒,由配備了5.1聲道杜比數字解碼技術的3000多萬個音頻/視頻接收器提供支持,杜比認證已經成為企業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)。

  杜比開發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字音視頻及多媒體產品質量監督檢驗中心(ADTC)可按照相關技術要求開展地面數字電視產品(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開展了多項產品認證,包括:數字電視清晰度、機卡分離、立體(3D)顯示、DRA音頻解碼、地面數字電視接收等,以第三方的產品認證對我國產業標準實施起到了很好的推動作用。

日本一级理论av  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,這極大地促進了MPEG-2標準的成功和產業化。因此,我國自主研發相關測試軟件系統、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+產品進行測試認證,這對于推進我國自主標準AVS+的產業化,在與MPEG標準的競爭中取得主動,是至關重要的。同時,是在AVS+產業化過程中,保證AVS+標準的順利實施、保證AVS+產品的兼容性、產品的普及推廣及維護我國消費者權益的必要條件。

  二、流媒體分發技術標準建設現狀

  P2P技術因為充分利用邊緣設備,從而緩解視頻云服務中的高帶寬成本的痛點,因而被越來越多視頻云廠商運用到內容分發領域。P2P擴展性好,CDN可靠性高,P2P與CDN結合,兩者取長補短,尤其適用于流量較大、熱度集中且相同資源利用率高的應用場景。

  經過十幾年的發展,內容分發網(CDN)已經逐漸演變為互聯網重要的基礎設施,為確保全球互聯網服務質量發揮了重要作用。相比之下,我國CDN技術水平和服務能力還有待提高,產業發展仍然面臨一些不利因素。為破解我國CDN產業的這些問題,開展CDN的標準化,規范市場,減少重復投資,為產品管理奠定科學基礎,為產品質量提供檢驗規范,是十分必要的。

日本一级理论av  隨著CDN產業規模的擴大,CDN將面臨不同層面的互操作標準化需求。首先是CDN與內容提供者之間需要通過標準接口實現內容注入、管理、運維等功能;其次是不同CDN之間互聯以便擴大覆蓋范圍,需要CDN互聯標準;再次,為了優化CDN的分發和路由決策,更好地利用承載網資源,CDN需要與承載網實現信息交換與對接,需要制定CDN與承載網的接口標準;最后,隨著設備制造商和運營商的介入,未來可能需要采用多廠家設備組建CDN,為此也需制定不同CDN設備之間的互操作標準。

  而在技術架構方面,近幾年來,在P2P、云計算等新技術的帶動下,CDN的技術架構醞釀著重大變化。國內學術界和產業界對新型CDN架構(如P2P-CDN混合架構)的研究非常活躍,已經具備了孕育CDN技術變革的土壤。

日本一级理论av  國際上,IETF在CDN相關標準化方面的研究起步早,研究范圍廣,影響非常廣泛。IETF早在WebCache時代就制定了ICP協議(RFC2186和RFC2187),定義了相鄰緩存之間交換數據的機制。2000年,思科發起成立了內容聯盟(ContentAlliance),并在IETF下成立CDI(ContentDistributionInterworking)工作組,著手制定CDN操作標準。2003年,CDI互聯相關的三個RFC先后發布,包括CDN互聯場景(RFC3570)和互聯模型(RFC3466),以及主要的CDN請求路由機制(RFC3568)……然而由于技術和市場等多方面原因最終未能形成正式的RFC.隨著CDI在2003年關閉,IETF相關工作就此停止。

日本一级理论av  近年來,IETF相繼啟動了應用層流量優化(ALTO)和去耦合的應用和數據(DECADE)等與內容分發密切相關的研究。ALTO工作組主要對利用網絡信息優化應用層流量的問題進行研究。ALTO服務的目標是向P2P、NAT穿越等應用提供信息,以幫助其在節點選擇時進行更好的決策,在提高應用性能的同時降低底層網絡的資源消耗。2010年,ALTO工作組提出了CDN使用ALTO服務的草案,目前處于征求意見階段。ALTO向CDN服務提供更精確的承載網信息,有助于提高內容部署和請求路由的有效性,從而使得CDN與承載網的關系更為密切,網絡傳輸和分發效率也能得到提升。

  IETF的DECADE工作組的主要目標是定義開放的協議,解除各種P2P緩存技術與特定P2P協議的緊耦合,促進各種P2P系統對網絡中的存儲空間的充分利用,降低P2P對網絡帶寬的無序消耗。目前DECADE已經完成了需求分析草案。DECADE方案進一步將緩存功能與路由器、交換機等數據設備融合在一起,使得承載網絡部分地具有了CDN的能力,對未來CDN技術走向的影響值得關注。

  隨著三網融合的深入推進,高碼率的高清視頻內容承載將成為未來通信及互聯網的主要業務,這對大容量、高并發、標準化的CDN能力有很強的需求。目前通信標準化協會已經在內容分發網絡的標準化方面具備良好基礎,制定了IPTV媒體交付系統系列行標,制定了互聯網內容分發網絡安全防護標準,完成了互聯網內容分發網絡定義與基本指標的技術報告。下一步將適應行業發展趨勢,著眼于滿足構建多業務融合CDN的目標,完善內容分發標準體系,將在前期基礎上重點完成CDN級聯、CDN互操作標準,并將進一步細化負載均衡、存儲、流媒體、虛擬運營、安全防護、分析統計、互聯互通、服務質量等標準,為構建通用的融合內容分發平臺提供支撐。同時積極參加IETFCDNI工作組的工作,提交媒體交付系統互聯互通相關文稿。


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