根據(jù)思科公司發(fā)布的視覺網(wǎng)絡指數(shù)[1],2022年視頻數(shù)據(jù)將占據(jù)全球網(wǎng)絡流量的82%以上;2023年4K分辨率的家用電視機比例預計將達到三分之二,而這些更高分辨率的電視需要更高質(zhì)量的視頻內(nèi)容才能發(fā)揮其全部潛力。產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要新標準的支持。為了提高視頻壓縮效率、支持新應用,2020年7月聯(lián)合視頻專家組JVET發(fā)布新一代視頻壓縮標準——多功能視頻編碼H.266/VVC(Versatile Video Coding)。
什么是H.266/VVC
視頻信號的數(shù)據(jù)量很大,如果不進行壓縮就無法實現(xiàn)網(wǎng)絡傳輸和存儲。以一部時長100分鐘、分辨率1920*1080、幀率30fps的電影為例,該電影的大小為1920*1080*30*12*100*60=521GB,這么龐大的數(shù)據(jù)量還僅僅只是視頻數(shù)據(jù),不包含音頻數(shù)據(jù)。新一代視頻編碼技術及標準應運而生。
最新的視頻編碼標準H.266/VVC是當前最先進的視頻壓縮技術,較之于上一代標準H.265/HEVC,H.266/VVC的解碼效率提高了50%。也就是說,傳輸同樣一部90分鐘的電影,H.265/HEVC需要10GB的數(shù)據(jù),而H.266/VVC只需要5GB,節(jié)省了50%的帶寬和存儲空間,帶來了巨大的帶寬資源節(jié)省、傳輸和編解碼效率優(yōu)勢。
除了提高效率,H.266/VVC的另一個亮點在于“多功能”,其可以在很多應用上發(fā)揮作用。2003年H.264/AVC發(fā)布時,主要的應用是高清視頻,包括720p、1080p以及DVD大小的視頻。到了2013年H.265/HEVC發(fā)布時,主要的應用除了高清,還有4K視頻和立體3D視頻。2022年視頻行業(yè)已經(jīng)面向8K時代邁進,用戶對屏幕分辨率、幀率、流暢度的要求越來越高。但是H.264/AVC、H.265/HEVC對8K的支持是非常困難的,在4K的支持上又存在瓶頸,原因是需要的帶寬太多了,存儲及傳輸能力支持不了。而H.266/VVC則具有高度的通用性,能夠滿足當前和新興的主流媒體需求。其中包括具有SDR的超標清和高清視頻,包括8K、16K、HDR、WCG等更高分辨率的視頻;云游戲;用于沉浸式和增強現(xiàn)實的360°視頻;以及需要超低延遲的應用,例如無線顯示和在線游戲。
面向8K,助力元宇宙
2022年12月1日,中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院電子信息研究所首次發(fā)布《超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(2022年)》。白皮書顯示,2021年我國4K電視出貨量達2729萬臺,滲透率達71.1%;截至今年8月,我國千兆寬帶用戶數(shù)達7055萬戶,百兆以上寬帶用戶占比達93.8%。白皮書預計,2022年我國超高清視頻產(chǎn)業(yè)整體規(guī)模將超過3萬億元。[2]隨著視頻技術從高清到超高清演進、4K、360度全向視頻激增,芯片、內(nèi)容制作、顯示、傳輸?shù)犬a(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)都開始加快升級步伐,廣播電視、教育醫(yī)療、流媒體等以視頻業(yè)務為核心的行業(yè)也在力求轉(zhuǎn)型。
H.266/VVC的出現(xiàn)為已有和新興的視頻應用提供了更加強大的壓縮性能以及更加靈活易用的功能,其產(chǎn)品型態(tài)將廣泛觸及視頻產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié),包括視頻制作、視頻會議、直播、點播、HDR視頻、全向視頻,監(jiān)控視頻等,在設備上可以廣泛覆蓋手機、電腦、攝像頭、機頂盒、電視、頭戴式設備等多種終端設備。
H.266/VVC通過提高壓縮效率,可以降低用戶及中間各環(huán)節(jié)中廠家的存儲及帶寬成本,大幅度降低海量數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分發(fā)成本以及網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸壓力,并大幅改善了數(shù)據(jù)延遲問題。
這些技術優(yōu)勢都將有力推動包括如流媒體、云視頻等相關產(chǎn)業(yè)的應用發(fā)展。比如,未來AR/VR等沉浸式媒體應用需要有高分辨率、低延時和高質(zhì)量視頻的支持,這些應用將廣泛的分布在虛擬游戲、廣告、元宇宙等行業(yè)中;更完善的超高清產(chǎn)業(yè)鏈將進一步培養(yǎng)用戶的消費習慣,當前的直播電商在未來可能還會有更多的想象空間,比如更真實的試裝換裝體驗;不僅如此,遠程醫(yī)療、移動手術臺也可能大規(guī)模推行,幫助解決醫(yī)療擠兌問題。H.266/VVC為這些新型應用打下了實現(xiàn)基礎。
標準制定,從追隨到引導
國際主流的視頻編碼標準基本是由國際電信聯(lián)盟ITU,以及國際化標準組織ISO和國際電工委員會IEC聯(lián)合成立的專家組MPEG提出的。從20世紀90年代的第一代視頻編碼標準H.261/MPEG-1到最新標準H.266/VVC,已經(jīng)過去三十多年。
在標準制定過程中,全球企業(yè)、單位都可以通過提交技術提案方式來貢獻自己的創(chuàng)新技術方案,技術方案可能涉及到視頻編解碼實現(xiàn)過程的方方面面。全球參與標準制定的視頻領域?qū)<覍夹g提案中技術方案的包括實現(xiàn)復雜度、壓縮性能、硬件實現(xiàn)等方面綜合評估,評估通過后技術才會被采納到標準當中。進入21世紀后,中國互聯(lián)網(wǎng)視頻行業(yè)高速發(fā)展,中國企業(yè)有足夠的動力加入到標準的開發(fā)工作中。
首先參與到標準制定工作的中國企業(yè)是作為全球通信方案解決商和國內(nèi)最大的視頻會議研發(fā)機構——華為。
2010年,華為、高通、三星開始牽頭開展H.265/HEVC的制定工作。據(jù)統(tǒng)計,H.265/HEVC專利的主要權利人集中在歐美、韓國和日本等國家,排名第一的是三星,占比11%,第二是高通,占比8%,第五是華為,占比5%。[3]2013年6月,在H.265/HEVC標準正式公布后兩個月,優(yōu)酷土豆發(fā)布聲明稱將與高通合作開發(fā)H.265/HEVC技術,讓用戶在移動設備上看更高質(zhì)量的視頻內(nèi)容。到了H.265/HEVC時代,無論是標準的開發(fā),還是商業(yè)化產(chǎn)品的研發(fā),我國企業(yè)都開始慢慢走向上游。
近年來,H.265/HEVC編解碼器市場容量日趨增長。據(jù)報道,截至2020年12月,在超高清論壇發(fā)布的UHD服務追蹤器中確定的幾乎所有超高清電視服務都在使用H.265/HEVC。在網(wǎng)站上明確確定了編碼格式的60個此類服務中,有58個使用的是H.265/HEVC。[4]一方面,4K頻道的建設,同時刺激各地有線網(wǎng)絡以及IPTV頻道落地接收運營;另一方面,頭部互聯(lián)網(wǎng)視頻企業(yè)對于超高清版權賽事、大型綜藝活動等超高清直播運營的需求日益增長,全面助力H.265/HEVC編解碼產(chǎn)品市場的擴大。[5]隨著 H.265/HEVC的商業(yè)化落地,視頻產(chǎn)業(yè)正式進入超高清時代。
每一代視頻編碼標準的制定周期約為8-10年,作為H.265/HEVC的繼任者,2017年10月,H.266/VVC標準化工作正式開始,JVET發(fā)布了提案征集(call for proposal, CFP);2018年4月,JVET發(fā)布了H.266/VVC的第一版工作草案。根據(jù)H.264/AVC以及H.265/HEVC的市場滲透情況,未來H.266/VVC的應用推廣將是非常明確的趨勢。因此在H.266/VVC第一版草案發(fā)布之前,各國企業(yè)就開始盡可能的申請專利,以期在不久后擁有一項或多項標準必要專利。
根據(jù)2022年12月Managing IP發(fā)布的業(yè)界首個H.266/VVC專利數(shù)據(jù)統(tǒng)計報告,H.266/VVC專利的領頭申請者包括華為、高通、LG和字節(jié)跳動等創(chuàng)新公司。就H.266/VVC相關專利數(shù)量而言,華為專利占比17.31%排名第一,LG占比12.39%排名第二,高通占比10.9%排名第三,字節(jié)跳動、騰訊分別排名第四、第七。[6]
事實上從2015年開始,華為及國內(nèi)其他互聯(lián)網(wǎng)廠商字節(jié)跳動、騰訊、阿里巴巴、快手等就已經(jīng)積極參與到H.266/VVC的標準化制定過程中并做出了巨大貢獻,標準制定期間提交并被采納了大量H.266/VVC技術提案,推動了H.266/VVC標準化進程。以華為為例,華為H.266/VVC提案貢獻率排名第二,累計提交技術提案426件[8],其中126項技術被采納。其提出了包括:仿射運動補償技術(JVET-K0184)[9];幾何劃分模式(JVET-Q0059)[10]等技術工具。字節(jié)跳動也提出了如“基于歷史的運動矢量預測(JVET-K0104)[11]”等技術工具。上述提案都是被H.266/VVC標準采納的核心技術方案,有助于大大提高視頻編解碼效率和視頻質(zhì)量。
不僅如此,中國企業(yè)在標準制定組織中的話語權也有了顯著的提升。華為在H.266/VVC標準會議中獲得標準編輯、核心實驗組組長等多個重要職位,騰訊、阿里巴巴的專家也在標準組織中擔任重要席位。
從標準專利權利人及專利占比數(shù)據(jù)上看,高通、LG等企業(yè)專利占比一直位列前茅,華為、字節(jié)跳動、騰訊、阿里巴巴、快手也逐步成為新一代標準制定的主導者。多年來,以華為為代表的我國企業(yè)在不斷地進行視頻編碼技術研究,抓住時機去參與和制定符合產(chǎn)業(yè)兌現(xiàn)知識產(chǎn)權價值的策略和規(guī)則,努力地擴大國內(nèi)企業(yè)在國際標準制定和在標準實施推廣過程中的影響力。從H.264到H.266,我國企業(yè)的身份開始從“追隨”向“引導”進階,從單純的實施者轉(zhuǎn)變成為新標準制定的重要貢獻者,成為影響行業(yè)未來發(fā)展的創(chuàng)新者。
三流企業(yè)賣產(chǎn)品,二流企業(yè)賣品牌,一流企業(yè)賣標準。引領產(chǎn)業(yè)發(fā)展最重要的因素是確保世界各國日新月異的技術和設備能夠相互聯(lián)通的行業(yè)技術標準,誰的標準被認同,誰就是游戲規(guī)則的制定者。20世紀以來,視頻編碼技術在社會需求的催生下獲得快速發(fā)展,中國企業(yè)從后端逐漸走向前端,除華為外,字節(jié)跳動、騰訊、阿里等公司也開始加入到標準制定工作中,中國企業(yè)開始主導新一代標準制定和發(fā)展的方向。華為公司無線技術知識產(chǎn)權部部長汪昕曾表示:“視頻編解碼是ICT行業(yè)的基礎性平臺技術,華為積極參與視頻編解碼標準制定和推動視頻產(chǎn)業(yè)進步和升級,對視頻標準技術的研發(fā)創(chuàng)新和知識產(chǎn)權保護在全球處于領先地位?!?br>
2020年,我國超高清視頻產(chǎn)業(yè)總規(guī)模達1.8萬億元,其中超高清視頻核心環(huán)節(jié)直接銷售收入超過8100億元,行業(yè)應用規(guī)模超過9800億元,其硬件直接銷售收入約900億元,解決、集成方案等超過8900億元。超高清時代即將全面來臨,下一代視頻行業(yè)的競爭剛剛拉開序幕,值得欣慰的是,中國企業(yè)已經(jīng)在最開始就做好了準備。
注釋:
1.https://www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/executive-perspectives/annual-internet-report/white-paper-c11-741490.html
2.http://www.stcn.com/article/detail/746419.html
3.https://www.ipwatchdog.com/2018/07/11/high-efficiency-video-coding-video-ecosystem-evolving/id=99094/
4.“Deployment status of the HEVC standard”,Document: JVET-AB0020-v1
5. 《中國超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(2021 年)》
6.https://www.managingip.com/article/2b0daxa7pfkbvl9up8ruo/sponsored-content/the-versatile-video-coding-standard-is-now-open-for-business
7.https://www.iam-media.com/article/who-leading-the-vvc-technology-race
8.https://jvet-experts.org/
9.https://jvet-experts.org/doc_end_user/documents/11_Ljubljana/wg11/JVET-K0184-v1.zip
10.https://jvet-experts.org/doc_end_user/documents/17_Brussels/wg11/JVET-Q0059-v8.zip
11.https://jvet-experts.org/doc_end_user/documents/11_Ljubljana/wg11/JVET-K0104-v5.zip
(本文僅代表作者個人觀點,不代表知產(chǎn)財經(jīng)立場)