视频编解码技术发展现状分析 产业将迎发展黄金期

基于现有的视频编解码框架，编解码标准的更新和优化主要围绕各个技术子模块流程开展创新，编解码技术主要围绕：混合精度量化、帧内/帧间的预测、变换/量化/反量化/反变换、环路滤波等流程中的关键模块以及解码工具和解码算法开展自主提升。从近十年的专利角度看，熵编码、块划分、环路滤波技术及预测、变换量化、码率控制等传统视频编码技术的专利积累最多，在码率控制、率失真优化技术上呈现逐步上升趋势。从技术原理角度看，视频编解码主要围绕帧采样波形(空间及时间的相关性)和帧内容差异(形状及运动的差异性)两个方向开展研究，常见的有预测编码和变换编码，以及融合两种方案的混合编码。

视频采集的端侧设备类型越来越丰富，像素越来越高。摄像机的清晰度从200万到800万再到3200万像素，各类媒体播放及超高分视频服务器输出的视频源像素也已达到8K甚至更高级别，众多显示屏厂商推出了4K/8K的超高清显示设备，安防行业逐步进入超高清时代，超高清的体验来自高清晰的图像传输及显示。因此视频编解码技术的应用不仅需要实现高效的视频压缩效率，同时需要兼顾高清画质与超低编解码及传输延迟，这是当下安防领域视频编解码重点提升和优化的方向。

目前，超高清视频的画面分辨率主要是4K和8K，4K超高清的分辨率为普通高清的4倍，8K超高清的分辨率为普通高清的16倍，除了分辨率，帧率、色深、色域、HDR高动态范围都是衡量超高清的主要维度。随着5G即将正式商用，将为超高清视频产业提供完善的网络传输条件，成为移动通信领域的新业务增长点，研究专利态势为数字共享网络传输及终端产业链提供技术发展创新保障。

超高清视频产业主要包括超高清视频前端拍摄、后期内容制作、网络传输、终端呈现等主要环节。超高清视频产业潜力巨大，发展超高清产业将进一步扩大信息消费，推动产业链上下游协同发展，带动产业链各环节产品升级换代，尤其是超高清显示面板及芯片、视频拍摄制作设备、网络传输设备等。超高清数字视频编解码的目的将超高清视频数据转换成以便于传输的格式化视频文件，主要设备包括含视频压缩编解码芯片的硬件编码器和软件编码服务器等，还涉及各类接口控制和数据输入输出通道等。

随着超高清数字视频技术的发展，其在4K、8K、VR、流媒体视频等领域的应用越来越广泛，从技术的角度看，对传统策略的改进已经无法满足编码性能需求，基于人工智能神经网络算法、自适应全局优化策略、将编码与传输结合实现大跨度编码效率提升备受关注。专利作为反映核心技术和研究动态的风向标，专利方案和申请量反映了视频编解码领域的技术动态和演进趋势。

根据中研普华产业研究院出版的《2022-2027年视频编解码技术发展研究及趋势预测报告》显示

视频编解码的主要目的是实现视频压缩效率，所以标准只规定码流结果也意味着厂商可以自主设计编码器，只要其编码的码流符合标准，但不同厂商开发的编码器压缩效率和码流播放质量等关键指标成为厂商竞争的关键。解码器可以不采用标准所规定方法，而采用等价方法来正确、有效地解析出码流。

视频编码标准更新换代的技术驱动力是编码效率的提升：H.265/HEVC比H.264/AVC提升了一倍，H.266/VVC比H.265/HEVC提升了一倍。一种简单的理解是：观看同样质量的(例如HD)视频，新一代标准比其前一代标准节省50%的编码码率;这样等价于在相同的可用带宽下提供相同质量的(例如HD)视频，使用新一代标准可以比使用其前一代标准服务的用户数翻倍。视频编码标准更新换代的产业驱动力是消费者对视频体验的追求，或者说是服务提供商对视频内容升级换代的需求。从H.264/AVC、H.265/HEVC、H.266/VVC，在单路视频所使用的传输带宽基本不变的情况下，所能够提供的视频业务从SD发展到HD、UHD，从普通平面视频到三维、立体、沉浸式视频，从普通的标准动态范围视频发展到高动态范围、宽色域视频，从普通帧率的视频发展到高帧率视频。

随着视频编解码技术的发展，视频显示分辨率步入8k时代，未来甚至到16k，在保证图像质量的情况下，传输带宽和视频存储空间之间始终存在平衡需求，随着硬件层面计算芯片技术和软件层面深度学习技术发展，基于人工智能深度学习算法的跨界，神经网络智能编码技术的探求，我们相信中国在技术、专利、标准、产品、应用五个环节的自主创新上能够持续推进自主产业链的形成，实现跨越式发展，并在保障信息安全保密的要求下实现互联互通开放性。面向AIoT全场景的各领域，基于视频图像的智能化应用如火如荼发展，编解码技术的发展不仅需要满足越来越高的用户体验需求，同时也会按照行业场景应用实现自主创新。

未来五年是我国超高清视频产业发展的战略机遇期，国家部委布局超高清视频产业发展顶层设计，加快发展脚步：2018年工信部组建了中国超高清视频产业联盟，并制定《超高清视频产业发展行动计划(三年)》，推动超高清产业内容建设与发展应用，支持北京、广东等地方产业发展先行示范，各地方政府积极响应，发布多项措施助力超高清产业发展。通过重大任务计划强力推动产业技术落地，围绕重大活动的4K/8K直播、拍摄、VR直播以及5G+视频的创新应用计划目标将成为“倒逼”产业技术落地的重要节点。

近十年来是视频产业发展的黄金期，和视频相关的应用，逐渐成为我们工作和生活不可或缺的组成部分。根据工信部在《超高清视频产业发展行动规划(2019-2022年)》中明确指出，2022年中国超高清视频产业总体规模将超过4万亿元，国内视频服务生态将全面进入超高清时代。视频编码技术，也就是通常所说的压缩方式，是视频编解码器的技术核心，也是我们选择网络视频编解码设备的首要筛选。视频编解码技术是视频监控的实现基础和关键技术，视频监控在不断发展的同时，对视频编解码技术的需求也在不断提高。作为主要应用领域之一，监控行业已经走在编解码技术发展的前沿。安防行业的智能化已是发展的必然趋势，那么，如何将视频监控智能化与视频压缩编解码结合起来，也将是未来视频编解码发展的重要方向。

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