背景介紹：針對超高清視頻高效編碼問題，北京大學高文院士、馬思偉教授團隊以數字音視頻編解碼技術標準工作組為依託，通過產學研用深度協作，組織制定了第二代視頻編碼標準AVS2，2016年頒佈為廣播電視行業標準和國家標準，2018年頒佈為IEEE國際標準，並被全球超高清聯盟採納。圍繞AVS2標準，構建了從技術創新、專利許可、標準制定、芯片研製、系統開發和應用推廣的生態圈，從技術源頭上掌握了視頻產業發展的主動權。
一、感受更真實的世界，視頻信號壓縮不再是難題
中國教育和科研計算機網：首先，祝賀“視頻編碼國家標準AVS支撐中央電視臺播出超高清電視”項目入選2018年度“中國高等學校十大科技進展”。您能簡單通俗的介紹一下這項研究成果嗎？
馬思偉：我們知道視頻即通過影像記錄人們生活的自然世界，自從攝影技術誕生以來，人們從未停止過對更真實影像的追求。比如彩色電視的誕生，視頻從黑白變為彩色，讓人們感受到了更真實的世界。
而現在，電視尺寸越來越大，視頻畫面越來越清晰，也就是我們說的超高清的時代，幀率、色彩精度等視頻質量參數越來越高，但也意味著視頻的數據量變得越來越大。例如，1秒鐘50幀的4K超高清視頻原始數據量約為12G比特，存儲卡很快就存滿了。因此，數據壓縮是視頻存儲、傳輸非常重要的需求之一。
“第二代視頻編碼標準AVS2”主要面向4K超高清視頻的壓縮。壓縮效率可達到300倍，目前4K超高清廣播使用的碼率約36Mbps。更直觀的來說，使用AVS2技術進行壓縮的視頻所佔用的存儲容量，比上一代技術減少了50%。
中國教育和科研計算機網：“第二代視頻編碼標準AVS2”與4K超高清視頻的關係是什麼？這一研究成果的意義是什麼？
馬思偉：4K超高清視頻早先的應用是數字電影，因為不需要進行傳輸。而4K超高清視頻應用於廣播電視的關鍵技術難題就是視頻壓縮，“第二代視頻編碼標準AVS2”使這一難題得到了解決。
在“第二代視頻編碼標準AVS2”的支撐下，2018年中央電視臺4K超高清頻道開始試播，對於將來4K超高清視頻產業進一步發展具有重要的推動作用。
二、從受制於人到走向國際，中國視頻編碼標準的發展歷程
中國教育和科研計算機網：您當時為什麼會選擇視頻編碼作為您的方向？
馬思偉：我1999年到中科院計算所就讀研究生時，對視頻編碼還不太瞭解。當時，老師問，你知道DVD嗎？我說，我知道，對於這種應用技術比較有信心，從那時候開始選擇做這一領域的研究。
高文老師是AVS視頻編碼標準的靈魂人物，我受高老師影響很大。很多人做研究經常會換方向，但高老師說，做事情一定要堅持下去。所以，我十幾年都沒有換研究方向。
中國教育和科研計算機網：您從1999年開始進行視頻編碼領域的研究，能否講述一下中國在該領域的發展歷程？
馬思偉：我從1999年入學讀研究生開始學習研究這一領域， 2002年開始到現在做AVS標準，已經有16年了。
2002年，DVD產業在中國發展迅速，然而中國沒有自己的專利技術，應用的是國際標準技術。當時，一臺DVD售價約為200元人民幣，但一臺DVD的專利費就高達25美金，對產業遭受了很大的打擊。後來的數字電視、MP3產業都有同樣的問題，完全受制於人。從那時起，國家信息產業部科學技術司批准成立了AVS工作組，研發具有自主知識產權的國家標準，可以說是拉開了視頻編碼標準核心技術競爭的序幕。
之後幾年AVS進行了長期的攻堅工作，2009年我們已經開始在進行AVS高清電視廣播的嘗試，到2014年底，央視衛星高清頻道已經全部切換到我們自主研發的AVS+標準播出。如今我們越來越自信了，越來越多的4K超高清電視頻道、影視節目正在採用AVS2標準播出。
中國教育和科研計算機網：聽說您現在也在主持新一代國家視頻編碼標準，助力北京2022年冬奧會高清直播。與現在的技術相比，有哪些進步？
馬思偉：4K超高清視頻是超高清時代的起點，而不是終點。從人類對視覺信息的感受程度上來講，我們還可以看得更多更清晰些。比如8K，乃至16K全景都不為過，將來要傳輸的視覺信息量還會成倍的增長，壓縮技術還是有很大的壓力。
2022年北京冬奧會計劃採用8K超高清轉播，任務還是很艱鉅的。新一代AVS標準將再次提高壓縮效率，能夠將8K的碼率將控制在100兆以內，這就將涉及到技術標準、芯片實現、系統集成等等。目前AVS工作組正在加班加點的開展工作，國內的相關企業也在積極進行軟硬件產品的開發。
中國教育和科研計算機網：目前，“第二代視頻編碼標準AVS2”在國際上處於什麼水平？
馬思偉：“第二代視頻編碼標準AVS2”是處於國際前沿的，在某些技術上是非常有特色和創新性的，性能上與國際同期標準相比要相對領先，如場景視頻編碼。
中國教育和科研計算機網：日本、德國的音視頻產業發展的比較好，德國發展也不錯。目前，我們與這兩個國家相比，您認為是否還存在差距？
馬思偉：在一些硬件工藝上，差距還是比較明顯的，比如要看8K攝像機這樣的設備內部，在電子器件製造工藝、系統技術集成等方面我們還是有差距的，當然國內的企業也一直在追趕。在視頻壓縮技術以及視頻產業應用創新方面，我們問題不大，甚至有些方面可以說是領先的。
中國教育和科研計算機網：對於AVS標準走向國際，您有怎樣的見解？
馬思偉：以前，中國使用的都是國外的技術。以後，我們會做的越來越強，相信中國標準是會走出去的。在音視頻編碼標準上，國際上一定要有中國的聲音。未來，才能支撐中國產品在國際競爭中的發展，這是長遠的事情。
三、開源技術助力產業化，AVS產業聯盟推動全產業鏈發展
中國教育和科研計算機網：據瞭解，“第二代視頻編碼標準AVS2”是以開放源代碼形式向全社會開放的，這是基於什麼考量呢？
馬思偉：開放源代碼可以讓新的軟件技術受到更多關注和了解，對於技術產業化也是很有幫助的，像我們熟悉的Linux、安卓系統，都是開源系統。
AVS2開放源代碼後，大家可以快速熟悉 “第二代視頻編碼標準AVS2”， 更進一步地可以用來開發自己的視頻應用系統。
中國教育和科研計算機網：“第二代視頻編碼標準AVS2”開放源代碼的效果如何？
馬思偉：開源之後，“第二代視頻編碼標準AVS2”受到了很多關注，對AVS的產業化起到了很大的推動作用。目前，主要以國內公司應用為主，但也有一些國際產業聯盟接受了AVS2。正在規劃中的AVS3，定位是要走向世界的。
中國教育和科研計算機網：您怎麼評價AVS標準，乃至中國視頻編碼技術的發展？
馬思偉：AVS標準有比較好的管理理念。首先，技術創新一直都是第一位的；其次，擁有完善的專利池管理政策；第三，注重產業鏈建設。
關於中國視頻編碼技術的發展，剛剛講了過去16年的發展，如果再給我們16年，我們在這一領域一定會發展的更好。也曾有聲音說，有國際的視頻編碼標準，我們是不是可以不做了？但是，面對如今複雜的國際形勢，如果我們沒有自主知識產權，將來中國的視頻產業將面臨很大的風險。
中國教育和科研計算機網：目前“第二代視頻編碼標準AVS2”在產業中的應用情況如何？
馬思偉：AVS成立了產業聯盟，並且吸引了越來越多的公司加入了進來。目前，聯盟已有近百家成員，從硬件的芯片、終端集成到系統集成，到軟件的算法、視頻編輯處理，產品幾乎覆蓋了產業鏈的各個環節，為AVS2標準的應用提供了很好的支撐。前面說到央視開通了4K超高清廣播，目前廣東省還在IPTV等領域開展了多種4K超清視頻業務。
中國教育和科研計算機網：對於AVS視頻編碼標準未來的發展，您的期待是什麼？
馬思偉：一方面為人服務，即是通過編碼技術提高壓縮效率，使得人們可以觀看更高質量更高清的視頻，另一方面是為機器服務，朝著智能的方向發展，也就是AVS3提出的智能媒體編碼。因為有些視頻不是用來給人觀看的，而是提供給機器進行分析處理的，例如智慧城市、物聯網等行業應用對視覺信息的處理，期望未來AVS3的應用領域得到更進一步的擴展。
四、科學研究要堅持不懈，要與實際應用相結合
中國教育和科研計算機網：在高校科技成果轉化上，有專家提出“一項成果在科學家眼裡完成了，得到了科技同行認可、發表了論文、有高引用率，但這離實際應用、離隊經濟做出實質性的貢獻，還有相當的距離。”您是怎麼看的？
馬思偉： 成果轉化肯定是需要時間的，特別是像有些基礎研究，週期比較長，需要長期的堅持不懈的投入。有些應用型的技術轉化比較快，但需要開始做研究時就與實際應用結合在一起。
所以，我現在跟學生說，做研究時一定要想一想，到底自己的研究課題是不是一個科學問題，是不是真正存在的問題，解決後是否有助於實際應用或對實踐有指導意義。
中國教育和科研計算機網：您對現在的青年科學家有什麼建議？
馬思偉：我覺得，選擇一個方向，然後堅持做下去就好。當然，我是強調研究自由的，一開始可以嘗試很多方向，如果現有的研究方向都不行，也可以新開一個研究方向。但重要的是，最後選擇了一個方向，要堅持深入下去，才能看到成就，不要盲目地跟著熱門跑。
本文作者：中國教育和科研計算機網 袁玉凝
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