GBT 33475.2-2024 信息技术 高效多媒体编码 第2部分：视频标准立项发展报告

信息技术高效多媒体编码第2部分：视频标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:InformationTechnology—HighEfficiencyMultimediaCoding—Part2:Video摘要关键词：高效多媒体编码；视频编码；国家标准；HEVC；超高清视频；屏幕内容编码；高动态范围1引言1.1标准立项背景视频编码技术是数字视频产业的基础性共性技术，其编码效率和互操作性直接关系到视频传输、存储和呈现的各个环节。近年来，超高清视频（4K/8K）、高动态范围（HDR）、广色域（WCG）、高帧率（HFR）等新形态视频内容加速普及，视频分辨率从高清向超高清跃升，单帧数据量呈指数级增长，对编码压缩技术提出了更高要求。与此同时，远程办公、在线教育、视频会议、云游戏、智慧安防等新业态快速兴起，屏幕内容（如文字、图表、图形用户界面等）在视频通信中的占比显著增加，传统混合编码框架对这类内容的压缩效率存在明显不足。原国家标准GB/T33475.2-2016《信息技术高效多媒体编码第2部分：视频》发布实施以来，对我国数字音视频产业发展发挥了重要支撑作用，有效推动了高效视频编码（HEVC/H.265）技术的产业落地。然而，随着应用需求的变化和编码技术的进步，原标准在屏幕内容编码、高动态范围支持、并行处理能力等方面的局限性日益凸显，亟需修订升级。1.2标准修订的必要性（1）产业需求驱动：超高清视频产业已纳入国家战略性新兴产业范畴。工业和信息化部等部门联合印发的《超高清视频产业发展行动计划（2019-2022年）》明确提出推进超高清视频编码技术的标准化和产业化。8K超高清视频的原始数据码率高达数十Gbps，若无高效的编码标准支撑，将难以在实际系统中传输和存储。（2）技术驱动：自HEVC标准发布以来，视频编码界在屏幕内容编码（SCC）、增强动态范围（EDR）、并行编码工具等方面取得了大量研究成果，国际标准ITU-TH.265（2021版）已纳入相关新技术。我国国家标准有必要同步跟进，保持技术先进性和国际一致性。（3）应用场景扩展驱动：云桌面、远程协作、电子白板共享、游戏串流等新应用大量涉及屏幕内容视频编码，传统编码方式在对文字边缘、细线、周期性图案等屏幕内容进行编码时效率低下，专用工具的应用可有效提升编码效率3-5倍。2标准编制工作概况2.1编制原则本标准的修订严格遵循以下原则：（1）兼容性原则：保持与原GB/T33475.2-2016标准以及国际标准ITU-TH.265的一致性，确保存量编码码流和现有系统的兼容性，降低产业升级成本。（2）先进性原则：充分吸收近年来视频编码领域的最新研究成果，引入屏幕内容编码、增强动态范围编码等先进技术工具，确保标准的国际先进水平。（3）实用性原则：结合我国视频产业的实际需求和编码芯片、编码器产品的发展现状，合理选择技术方案和工具集配置，确保标准的技术可行性和经济合理性。（4）开放性原则：在编制过程中广泛征求产学研用各方意见，兼顾不同应用场景（广播、互联网、监控等）和不同复杂度的编码实现需求。2.2编制过程本标准修订工作由全国信息技术标准化技术委员会（TC28）归口管理，由中国电子技术标准化研究院等单位牵头组织起草。编制过程经历以下主要阶段：-前期预研阶段（2021年-2022年初）：对我国视频编码技术和产业现状进行系统调研，跟踪国际标准化组织在HEVC修订方面的工作进展，分析国内外相关标准的技术差异和产业需求，形成标准修订建议书和立项申请报告。-标准起草阶段（2022年-2023年）：成立标准起草组，完成标准草案的撰写工作。起草组对关键技术提案进行了多轮讨论和实验验证，重点就屏幕内容编码工具集的技术方案进行了深入论证，并通过国内多方联合测试验证了编码效率提升效果。-征求意见与审查阶段（2023年-2024年初）：通过全国标准信息公共服务平台向社会公开征求意见，同时定向征求了国内相关企事业单位、高校和科研院所的意见。起草组对征集到的反馈意见和建议逐条进行处理和分析，完善标准文本。全国信标委组织召开了多次标准审查会，对标准送审稿进行了技术审查和规范性审查。-批准发布阶段（2024年）：2024年5月28日，国家市场监督管理总局（国家标准化管理委员会）正式批准发布GB/T33475.2-2024，自2024年12月1日起实施。3标准主要内容和技术分析GB/T33475.2-2024规定了高效多媒体编码视频比特流的语法、语义及解码过程，适用于各类视频编码应用场景，包括但不限于广播电视、网络流媒体、视频会议、视频监控、屏幕共享和数字存储等。3.1标准框架本标准的总体框架与HEVC标准保持一致，编码器采用基于块（block-based）的混合编码架构，主要包含帧内预测、帧间预测、变换、量化、熵编码和环路滤波等核心模块。编码流程可概括为：将输入视频帧划分为编码树单元（CTU）并进一步递归划分为编码单元（CU），对每个编码单元选择帧内或帧间预测模式以去除空间或时间冗余，对预测残差进行变换和量化以去除频域冗余，最后通过熵编码将量化系数压缩为比特流输出。环路滤波中的去块效应滤波（DBF）和样本自适应偏置（SAO）在编码环路内对重建图像进行质量增强。标准规范了解码端的比特流语法结构和解码过程，编码器可依据率失真优化准则灵活选择具体的编码参数。3.2继承的高效编码技术本标准继承了HEVC标准的核心编码技术，主要包括：（1）灵活的块划分结构：采用编码树单元（CTU）/编码单元（CU）/预测单元（PU）/变换单元（TU）四层树形划分结构，支持从64×64到4×4的灵活块划分，可自适应匹配不同区域的内容特征，相比上一代标准在编码效率上实现了约50%的提升。（2）先进的帧内预测：支持多达35种帧内预测模式（33种角度模式+DC模式+平面模式），并支持帧内块复制（IBC）模式，有效提升了对图像纹理区域的预测精度。（3）高效的运动估计与补偿：支持1/4像素精度的运动补偿、多参考帧预测、合并模式（Merge）和高级运动矢量预测（AMVP）等工具，时域冗余去除效率显著提升。（4）自适应变换与量化：支持4×4、8×8、16×16和32×32等多种尺寸的离散余弦变换（DCT）以及4×4离散正弦变换（DST），采用基于上下文的自适应二进制算术编码（CABAC）实现高效的熵编码。3.3新增关键技术和主要改进针对新的应用需求，本标准在技术上进行了以下重要更新：（1）屏幕内容编码（SCC）增强这是本次修订的核心技术更新之一。针对文本、图形、图表等屏幕内容的特点，标准新增了以下编码工具：-帧内块复制（IntraBlockCopy,IBC）：在帧内编码中引入块匹配机制，允许从当前图像已重建区域中搜索匹配块作为预测信号，有效利用了屏幕内容中大量存在的重复图案结构。-调色板模式（PaletteMode）：对颜色数量有限的屏幕内容区域，采用主颜色索引表的方式进行编码，大幅减少了颜色信息的表示冗余。-自适应颜色变换（ACT）：在编码环路内部有选择地对残差信号进行颜色空间转换（RGB与YCgCo之间的转换），有效去除了颜色分量之间的相关性。（2）增强动态范围（EDR）和辅助增强信息支持为适应超高清视频和高动态范围内容的编码需求，标准扩展了对增强动态范围视频的支持，完善了辅助增强信息（SEI）消息的定义，能够有效传递HDR视频的亮度映射参数（如SMPTEST2084PQ曲线和HLG曲线）、色域信息等关键元数据信息，支撑HDR视频的高保真编码与呈现。（3）多视点和3D视频扩展支持标准补充了多视点视频编码相关技术内容，支持基于参考图像列表扩展的多视点预测结构，为立体视频和自由视点视频应用提供了标准化工具。（4）并行处理能力增强引入瓦片（Tile）和并行解码片（WPP）等并行编码工具，增强了对多核处理器、GPU等异构计算平台的适配性，有利于实现高性能实时编码解码。（5）其他改进与勘误标准对原文本中的技术错误进行了修正、对不一致的描述进行了澄清，并根据最新的国际标准修订情况更新了部分语法元素和语义表述。4标准实施的意义与效益4.1经济效益本标准的发布实施将产生显著的经济效益：（1）降低视频传输和存储成本：相比原有标准，屏幕内容编码工具可平均节省约30%-50%的码率，HDR工具可在保持主观质量不变的前提下节约约20%的码率。以全国每年数千亿小时的视频消费量估算，每年可节省大量的网络带宽和存储资源成本。（2）促进视频芯片和终端产业发展：标准为编码芯片、编码器、解码器、播放器等产品的研发提供了统一的技术规范，有助于降低产品开发风险，缩短研发周期，推动形成规模化市场。（3）带动相关产业升级：标准的发布将直接促进超高清视频设备、内容制作工具、分发平台的更新换代，带动上下游产业链的整体升级。4.2社会效益（1）提升信息惠民服务水平：超高清视频在远程医疗、在线教育、视频会议等领域的应用推广，将有效提升公共服务质量和效率。（3）助力数字经济发展：视频数据在网络数据流量中占比持续超过70%，高效视频编码标准是数字基础设施的重要组成部分。5标准实施推广与建议5.1实施推广建议（1）做好标准宣贯培训：建议全国信标委联合相关行业协会共同组织开展标准宣贯和培训活动，对视频编码领域的技术开发人员、产品测试人员和标准化工作者进行系统培训。（2）加快配套标准研制：加快推动与GB/T33475.2-2024配套的符合性测试标准、应用指南等系列标准的研制，为标准的落地实施提供完整的标准化支撑体系。（3）推进产业化落地：鼓励编码芯片厂商、软件编码器厂商尽快完成对新标准的支持，推进标准在超高清视频制作、智能安防、云桌面等领域的产品化应用。（4）加强国际合作与交流：持续跟踪国际标准化动态，积极参与ITU-T、ISO/IEC等国际标准组织的视频编码标准化工作，促进国内外标准的协调发展。6主要起草单位介绍本标准的主要起草单位包括中国电子技术标准化研究院、北京大学、清华大学、浙江大学、华为技术有限公司、海思半导体有限公司、中兴通讯股份有限公司、腾讯科技（深圳）有限公司等多家国内权威科研机构和龙头企业。以下介绍中国电子技术标准化研究院的基本情况。中国电子技术标准化研究院（工业和信息化部电子工业标准化研究院，简称CESI）是我国电子信息领域标准化的核心权威机构，直属于工业和信息化部，是从事电子信息技术领域标准化研究和应用的国家级科研机构。CESI自成立以来，长期承担全国信息技术标准化技术委员会（TC28）秘书处工作，在信息技术、音视频编码、智慧城市、人工智能等领域组织制定和修订了大量国家标准和行业标准，是我国电子信息领域标准化工作的核心支撑力量。7结论与展望参考文献[1]全国信息技术标准化技术委员会.信息技术高效多媒体编码第2部分：视频：GB/T33475.2-2024[S].北京：中国标准出版社，2024.[2]全国信息技术标准化技术委员会.信息技术高效多媒体编码第2部分：视频：GB/T33475.2-2016[S].北京：中国标准出版社，2016.[3]ITU-T.Highefficiencyvideocoding:H.265(V9)[S].Geneva:ITU,2021.[4]ISO/IEC.Highefficiencyvideocoding:ISO/IEC23008-2:2020[S].Geneva:ISO/IEC,2020.[5]ITU-T.Highefficiencyvideocoding—Amendment2:Enhancementsforscreencontentcodingandhighdynamicrange:H.265(V7)[S].Geneva:ITU,2017.[6]工业和信息化部，国家广播电视总局，中央广播电视总台.超高清视频产业发展行动计划（2019-2022年）[Z].2019.[7]SullivanG