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)設備類型越來越豐富，像素越來越高。攝像機的清晰度從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器輸出的視頻源像素也已達到8K甚至更高級別，眾多顯示屏廠商推出了4K/8K的超高清顯示設備，安防行業(yè)逐步進入超高清時代，超高清的體驗來自

基于現(xiàn)有的視頻編解碼框架，編解碼標準的更新和優(yōu)化主要圍繞各個技術(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(空間及時間的相關(guān)性)和幀內(nèi)容差異(形狀及運動的差異性)兩個方向開展研究，常見的有預測編碼和變換編碼，以及融合兩種方案的混合編碼。

視頻采集的端側(cè)設備類型越來越豐富，像素越來越高。攝像機的清晰度從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器輸出的視頻源像素也已達到8K甚至更高級別，眾多顯示屏廠商推出了4K/8K的超高清顯示設備，安防行業(yè)逐步進入超高清時代，超高清的體驗來自高清晰的圖像傳輸及顯示。因此視頻編解碼技術(shù)的應用不僅需要實現(xiàn)高效的視頻壓縮效率，同時需要兼顧高清畫質(zhì)與超低編解碼及傳輸延遲，這是當下安防領域視頻編解碼重點提升和優(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)絡傳輸條件，成為移動通信領域的新業(yè)務增長點，研究專利態(tài)勢為數(shù)字共享網(wǎng)絡傳輸及終端產(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)將進一步擴大信息消費，推動產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同發(fā)展，帶動產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)產(chǎn)品升級換代，尤其是超高清顯示面板及芯片、視頻拍攝制作設備、網(wǎng)絡傳輸設備等。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、流媒體視頻等領域的應用越來越廣泛，從技術(shù)的角度看，對傳統(tǒng)策略的改進已經(jīng)無法滿足編碼性能需求，基于人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡算法、自適應全局優(yōu)化策略、將編碼與傳輸結(jié)合實現(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)和研究動態(tài)的風向標，專利方案和申請量反映了視頻編解碼領域的技術(shù)動態(tài)和演進趨勢。

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)展研究及趨勢預測報告》顯示

視頻編解碼的主要目的是實現(xiàn)視頻壓縮效率，所以標準只規(guī)定碼流結(jié)果也意味著廠商可以自主設計編碼器，只要其編碼的碼流符合標準，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)鍵指標成為廠商競爭的關(guān)鍵。解碼器可以不采用標準所規(guī)定方法，而采用等價方法來正確、有效地解析出碼流。

視頻編碼標準更新?lián)Q代的技術(shù)驅(qū)動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，新一代標準比其前一代標準節(jié)省50%的編碼碼率;這樣等價于在相同的可用帶寬下提供相同質(zhì)量的(例如HD)視頻，使用新一代標準可以比使用其前一代標準服務的用戶數(shù)翻倍。視頻編碼標準更新?lián)Q代的產(chǎn)業(yè)驅(qū)動力是消費者對視頻體驗的追求，或者說是服務提供商對視頻內(nèi)容升級換代的需求。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，從普通的標準動態(tài)范圍視頻發(fā)展到高動態(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空間之間始終存在平衡需求，隨著硬件層面計算芯片技術(shù)和軟件層面深度學習技術(shù)發(fā)展，基于人工智能深度學習算法的跨界，神經(jīng)網(wǎng)絡智能編碼技術(shù)的探求，我們相信中國在技術(shù)、專利、標準、產(chǎn)品、應用五個環(huán)節(jié)的自主創(chuàng)新上能夠持續(xù)推進自主產(chǎn)業(yè)鏈的形成，實現(xiàn)跨越式發(fā)展，并在保障信息安全保密的要求下實現(xiàn)互聯(lián)互通開放性。面向AIoT全場景的各領域，基于視頻圖像的智能化應用如火如荼發(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需求，同時也會按照行業(yè)場景應用實現(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)略機遇期，國家部委布局超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展頂層設計，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)展行動計劃(三年)》，推動超高清產(chǎn)業(yè)內(nèi)容建設與發(fā)展應用，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，發(fā)布多項措施助力超高清產(chǎn)業(yè)發(fā)展。通過重大任務計劃強力推動產(chǎn)業(yè)技術(shù)落地，圍繞重大活動的4K/8K直播、拍攝、VR直播以及5G+視頻的創(chuàng)新應用計劃目標將成為“倒逼”產(chǎn)業(yè)技術(shù)落地的重要節(jié)點。

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)視頻服務生態(tài)將全面進入超高清時代。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)絡視頻編解碼設備的首要篩選。視頻編解碼技術(shù)是視頻監(jiān)控的實現(xiàn)基礎和關(guān)鍵技術(shù)，視頻監(jiān)控在不斷發(fā)展的同時，對視頻編解碼技術(shù)的需求也在不斷提高。作為主要應用領域之一，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。

想要了解更多行業(yè)專業(yè)分析請點擊中研普華產(chǎn)業(yè)研究院出版的《2022-2027年視頻編解碼技術(shù)發(fā)展研究及趨勢預測報告》。

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

  視頻編解碼的主要目的是實現(xiàn)視頻壓縮效率，所以標準只規(guī)定碼流結(jié)果也意味著廠商可以自主設計編碼器，只要其編碼的碼流符合標準，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)鍵指標成為廠...

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