摘要：結(jié)合超高清數(shù)字視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與標(biāo)準(zhǔn)化演進(jìn)情況，本報(bào)告對我國超高清數(shù)字視頻編解碼技術(shù)領(lǐng)域的專利申請進(jìn)行了針對性的檢索，并從專利態(tài)勢、重點(diǎn)技術(shù)專利布局、前沿技術(shù)發(fā)展趨勢等各個角度進(jìn)行了全方位的深入分析，也展示了部分重點(diǎn)專利，供國內(nèi)相關(guān)企業(yè)的技術(shù)研發(fā)和市場布局借鑒。

　　引言

　　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(luò)傳輸條件，成為移動通信領(lǐng)域的新業(yè)務(wù)增長點(diǎn)，研究專利態(tài)勢為數(shù)字共享網(wǎng)絡(luò)傳輸及終端產(chǎn)業(yè)鏈提供技術(shù)發(fā)展創(chuàng)新保障。

　   超高清數(shù)字視頻產(chǎn)業(yè)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

　　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(luò)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(jìn)一步擴(kuò)大信息消費(fèi)，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(shè)備、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備等。

　　(1)國際環(huán)境：

　　日韓引領(lǐng)全球超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展浪潮，日本發(fā)布《日本4K超高清及未來路線圖》，2020年東京奧運(yùn)會時全面推廣并普及4K/8K電視節(jié)目;日本廣播協(xié)會(NHK)計(jì)劃2025年電視家庭全面實(shí)現(xiàn)超高清;韓國2012年、2013年成功進(jìn)行了兩個階段的戶外超高清4K信號地面?zhèn)鬏攲?shí)驗(yàn);并率先在2014年開通全球第一個4K超高清電視節(jié)目頻道;美國引領(lǐng)超高清視頻內(nèi)容制作和核心技術(shù)的行業(yè)應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)體系，2015年多家美國OTT行業(yè)等領(lǐng)域企業(yè)共同組建成立UHD超高清聯(lián)盟;2017年，亞馬遜實(shí)現(xiàn)了4K直播NASA宇航員太空生活。

　　(2)國內(nèi)環(huán)境

　　未來五年是我國超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇期，國家部委布局超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展頂層設(shè)計(jì)，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(jì)劃(三年)》，推動超高清產(chǎn)業(yè)內(nèi)容建設(shè)與發(fā)展應(yīng)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(yīng)，發(fā)布多項(xiàng)措施助力超高清產(chǎn)業(yè)發(fā)展。通過重大任務(wù)計(jì)劃強(qiáng)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(yīng)用計(jì)劃目標(biāo)將成為“倒逼”產(chǎn)業(yè)技術(shù)落地的重要節(jié)點(diǎn)。

　　(3)標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

　　目前，超高清產(chǎn)業(yè)國際標(biāo)準(zhǔn)比較完備，基本涵蓋了產(chǎn)業(yè)的各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，我國在這些標(biāo)準(zhǔn)中也有一定參與度。國際上，國際電聯(lián)(ITU)、運(yùn)動圖像專家組(MPEG)、歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(ETSI)、電影和電視工程師協(xié)會(SMPTE)等多個標(biāo)準(zhǔn)組織均開展了超高清行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作，國內(nèi)也積極開展了超高清行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的研發(fā)、制定與推廣工作。超高清行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)涉及到了節(jié)目制作、終端接口、音視頻編解碼、基帶接口傳輸、實(shí)施應(yīng)用等多個超高清系統(tǒng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，下表1對超高清視頻領(lǐng)域各個環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域中，國際、國內(nèi)主流標(biāo)準(zhǔn)使用情況進(jìn)行梳理：　　

　　▲超高清產(chǎn)業(yè)國際國內(nèi)主流標(biāo)準(zhǔn)情況

　　高效的編碼是信號播出的關(guān)鍵因素，H.265、AVS2是超高清視頻編解碼選擇的主要標(biāo)準(zhǔn)。我國在H.265中專利權(quán)占比極低，存在較大風(fēng)險：從ITU的《許可聲明表》中看，我國大陸地區(qū)部分企業(yè)也提交了許可聲明，成為HEVC Advance的專利權(quán)人;國際標(biāo)準(zhǔn)專利池存在收費(fèi)亂象：MPEG LA提高了收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，使用H.265的廠商要向MPEG LA、HEVC Advance兩個組織分別繳納許可費(fèi)用，高昂的專利費(fèi)已阻礙國際標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用實(shí)施，免費(fèi)視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)越來越得到重視;GoogIe宣布收購視頻技術(shù)公司On2并將其VP8以開源免費(fèi)的方式公開，但也不排除放水養(yǎng)魚的嫌疑。企業(yè)積極尋找替代性標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行技術(shù)部署，分析平行標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢劣勢，權(quán)衡利弊，使用符合自身利益需求的標(biāo)準(zhǔn)，紛紛選取我國自主知識產(chǎn)權(quán)的公益性AVS標(biāo)準(zhǔn)。

　　超高清數(shù)字視頻編解碼專利分析

　　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(shè)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(wù)器等，還涉及各類接口控制和數(shù)據(jù)輸入輸出通道等。

　　從以下圖1中各技術(shù)點(diǎn)專利申請數(shù)量占比可看出，預(yù)測、變換量化、熵編碼、碼率控制等傳統(tǒng)視頻編碼技術(shù)的專利積累最多;從各技術(shù)點(diǎn)年度申請趨勢可看出，預(yù)測、變換量化、熵編碼、塊劃分、環(huán)路濾波技術(shù)逐件走向成熟，近十年專利申請量呈現(xiàn)下降趨勢，而在碼率控制、率失真優(yōu)化技術(shù)上雖然專利總量較低，呈現(xiàn)逐步上升的趨勢。

　　▲ 超高清數(shù)字視頻編解碼各技術(shù)點(diǎn)在華專利申請數(shù)量占比

　　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(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，從技術(shù)的角度看，對傳統(tǒng)策略的改進(jìn)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(luò)算法、自適應(yīng)全局優(yōu)化策略、將編碼與傳輸結(jié)合實(shí)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(fēng)向標(biāo)，專利方案和申請量反映了視頻編解碼領(lǐng)域的技術(shù)動態(tài)和演進(jìn)趨勢。

　　總結(jié)與建議

　　超高清視頻行業(yè)技術(shù)門檻高，技術(shù)集中度高，參與行業(yè)競爭需要一定的資金和技術(shù)實(shí)力。傳統(tǒng)領(lǐng)域布局空間有限，視頻行業(yè)傳統(tǒng)優(yōu)勢企業(yè)掌握該領(lǐng)域核心技術(shù),尤其是在傳統(tǒng)的視頻編解碼技術(shù)上，幀間幀內(nèi)預(yù)測、變換量化、熵編碼、濾波技術(shù)領(lǐng)域經(jīng)過將近二十年的發(fā)展已趨于成熟，行業(yè)巨頭已形成壟斷，專利布局空間有限。塊劃分、碼率控制技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠麢?quán)大都掌握我國申請人自己手中，風(fēng)險較小，具有一定的技術(shù)跟隨改進(jìn)型專利布局空間。率失真優(yōu)化技術(shù)格局尚未塵埃落定，技術(shù)創(chuàng)新空間大，在該領(lǐng)域我國大多數(shù)專利申請人為高?？蒲袡C(jī)構(gòu)，仍屬于專利規(guī)劃布局的較好時機(jī)，具有一定的專利布局、占位空間。因此，建議結(jié)合產(chǎn)業(yè)鏈上的我國企業(yè)的發(fā)展情況，引入擁有先進(jìn)技術(shù)的外國企業(yè)，或充分利用與高?；蚩蒲性核献?，提高我國企業(yè)自身的研發(fā)水平。

　　結(jié)合基于人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、自適應(yīng)全局優(yōu)化策略、編碼與傳輸結(jié)合實(shí)現(xiàn)大跨度編碼效率提升等前沿技術(shù)發(fā)展路線與演進(jìn)趨勢，建議企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注與自身產(chǎn)品規(guī)劃密切相關(guān)的前沿專利技術(shù)，例如：提取VR虛擬現(xiàn)實(shí)視頻特征的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提取特征并建模等技術(shù)方案，進(jìn)行編碼器優(yōu)化方案的研發(fā)借鑒，著重挑選現(xiàn)有專利中與研發(fā)內(nèi)容關(guān)聯(lián)性大的技術(shù)方案進(jìn)行具體分析，積極布局替代方案，對于不能繞開的方案開展外圍跟隨，形成可以制衡的專利組合，鞏固我國申請人的優(yōu)勢。

　　參考文獻(xiàn)

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　　[5] 張虹. 8K超高清電視技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢淺析[J].廣播電視信息.2019年3月刊

　  （本文作者徐丹,中國信息通信研究院知識產(chǎn)權(quán)中心工程師，北京交通大學(xué)信號與信息處理專業(yè)碩士，長期從事并擅長專利檢索分析、高價值專利培育與挖掘、專利侵權(quán)分析與風(fēng)險規(guī)避設(shè)計(jì)、專利質(zhì)量審核、專利價值評估、專利運(yùn)營管理等實(shí)務(wù)與研究工作。）