新一代视频编码标准HEVC专利申请分析

摘 要：文章首先对HEVC进行了介绍，然后通过对HEVC进行相关的检索和分析，从全球历年申请量趋势、全球申请人、全球申请目标国、中国历年专利量申请趋势、中国专利申请人以及主要申请人等方面，横向和纵向比较了国内外的发展趋势以及差距。最后做了小结和展望。

关键词：HEVC；专利分析；专利布局

中图分类号：G306 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）20-0018-02

1 HEVC简介

HEVC（High efficiency video coding）是由国际电信联盟通信标准部（ITU-T）旗下的视频编码专家组（VCEG）以及国际标准化组织（ISO/IEC）旗下的运动图像专家组（MPEG）于2010年初成立的联合视频工作组JCT-VC制定的新一代视频编码标准。与目前使用最广泛的H.264一样，hevc仍采用了基于块的混合编码框架，但是在很多方面有了突破性变化，进行了大量的技术创新，这些新的技术使得HEVC更加适合高清视频的压缩，在保证了编码质量的前提下，其压缩效率相比H.264提高了一倍以上。

如今数字视频正在向着高帧率、高分辨率和高压缩率不断发展，市场上甚至已经出现了4K电视产品，而HEVC正是这些产品背后不可或缺的技术支撑。可以预见，在不远的将来，HEVC必将替代H.264成为主流编码标准。因此，从HEVC开始开发之初，各大科技公司已经进行技术研发，并开始就新的技术进行专利领域的长远布局。本文通过HEVC的专利发展状况来分析HEVC的目前发展状况。

2 HEVC专利分析

针对HEVC，分别在中文文摘数据库（CNABS）和德文特世界专利索引数据库（DWPI）中进行了检索，在全球和中国国内范围内从申请量、申请人以及目标国角度进行了专利现状和发展趋势的分析，另外，还对几个主要申请人进行了介绍和专利申请分析。

2.1 全球专利申请状况

2.1.1 全球历年专利申请量趋势分析。图1示出了HEVC从2010-2016年全球专利申请量情况。由图中可以看出，从2010年开始就有少量涉及HEVC的专利申请，但是由于当时JCT-VC仅仅完成了HEVC测试模型版本以及相应的HEVC标准第1版草案，彼时的申请更多的只是涉及编码框架等技术内容。从2010年之后申请量一路攀升，到2013年达到最大年申请量329件。与此同时，同年1月，HEVC标准的第一版修订完成并正式公布。可以看出各大科技公司都在紧跟JCT-VC的步伐。2014-2016年申量开始慢慢回落，说明该领域技术日益成熟。HEVC的各项关键技术，如分块结构、帧间预测、帧内预测、变换量化编码以及样本自适应补偿等以及相应的改进都体现在了近些年的专利申请中。

2.1.2 全球专利申请人分析。表1示出了HEVC全球专利申请人分布情况，为了便于分析，仅展示了申请量排名前十位的申请人。由表中可以明显看出，HEVC的专利申请分别相对集中，排名前三位的三个申请人的申请量远远多余其他申请人，该三位申请人分别是来自美国、日本和台湾的三家企业，说明美国、日本和台湾对于HEVC的研究处于全球领先地位，尤其是美国，高通股份有限公司的申请量几乎有一枝独秀之势，也反映了美国的创新能力之强。国内的2位申请人――华为技术有限公司和复旦大学也榜上有名，分别代表了国内企业和高校在该领域的研究成果，但是与排名前三位的申请人相比，两位国内申请人的申请量还是有不小的差距，国内的企业和高校还需更加努力才能迎头赶上。

2.1.3 全球专利目标国分析。图2示出了HEVC全球专利申请目标国分布，为了便于分析，仅提取了申请人关注度排名前十位的十个国家或地区。由图中可以看出中国是当之无愧的第一，其申请人关注度达到29%，足以说明中国作为全球最大的贸易市场，其强大吸引力甚至已经超过专利申请量最大的美国。美国排第二，一方面说明了申请人对于美国市场的持续看重，另一方面也与大部分高科技公司出自美国不无关系。另外，欧洲、日本、韩国和印度的申请人关注度也不容忽视，也从侧面反映了这些国家或地区对于知识产权的重视程度以及创新能力。

2.2 国内专利申请状况

2.2.1 国内历年专利申请趋势分析。图3示出了2010-2016年HEVC国内专利申请量情况。由图中可以看出，其申请量趋势与全球专利申请量趋势类似，2010年起开始有少量申请，2013年申请量达到峰值278件，随后申请量缓慢下降。以上趋势说明国内相关企业和高校也紧跟着HEVC在全球发展的步伐。

2.2.2 国内专利申请人分析。表2示出了HEVC国内专利申请人分布情况，为了便于分析，仅展示了申请量排名前十位的申请人。由表中可以明显看出，申请人除了华为科技有限公司是企业之外，其他申请人都集中在高校，说明在国内HEVC的研究还处在起步阶段，离实质的商业化模式还有一定的距离。另外，即使是国内申请量排第一位的华为技术有限公司，其申请量与全球专利申请人排名领先的其他国家的企业相比也还是有不小的差距。这说明在创新能力方面以及对知识产权的重视程度，我国企业和高校要想赶上发达国家的企业和高校的水平，还有很长的一段路要走。

2.3 主要申请人分析

2.3.1 高通股份有限公司。在视频编解码领域，高通股份有限公司是全球当之无愧的领军企业，其总部设置在美国加利福尼亚州圣迭戈市。由上面的分析可以看出，不管是从全球专利申请人分析还是从中国专利申请人分析，其在HEVC领域的专利申请量都遥遥领先于其他企业的申请量。其申请的专利涉及的技术内容覆盖了HEVC的多项关键技术，如分块结构、帧间/帧内预测和熵编码等。例如公开号为US20120189052A1的专利申请涉及一种解码方法，该申请的解码方法能够达到可将差量量化参数（QP）语法元素适当地定位于位流内的技术效果。

2.3.2 华为技术有限公司。华为技术有限公司是一家生产销售通信设备的民营通信科技公司，也是最重视知识产权保护和具有专利布局意识的国内企业之一，其专利申请量和专利拥有量在国内一直位于前列，其自主创新能力有目共睹，在这一点上，该企业一直是国内企业学习的榜样。在视频编解码领域，该企业的研究人员也进行了大量的技术创新，从2011年就开始就HEVC各项技术申请专利。例如公开号为CN104581159A的专利申请涉及一种视频编解码中的块分割方式，该方法能够降低在视频编码、解码过程中确定当前块的块分割方式的计算复杂度。公开号为CN104919798A的专利申请涉及一种量化矩阵（QM）的编码方法，通过此方法能提高QM的压缩效率、减少比特流中产生的比特数和QM重构误差。

2.3.3 复旦大学。复旦大学是我国著名的高等学府，其在视频编解码领域也有较深入的研究。公开号为CN103327331A的专利申请涉及一种HEVC标准中8×8DCT变换的实现方法，此方法能够以更快的速度、更小的硬件开销来计算HEVC中的8×8二维整数离散余弦变换，减小了计算复杂度。公开号为CN104883566A的专利申请涉及一种适用于HEVC标准的帧内预测块大小划分的快速算法，该算法引入梯度算法，大致获得当前预测单元（PU）的图像复杂度信息，基于这一复杂度信息大致判断最有可能的块大小划分方案。此快速算法可加速模式判决过程。

3 结束语

当下，数字视频已经成为了人们生活中不可或缺的娱乐项目，随着更多支持超高清分辨率的电子产品的上市，人们对于更高压缩率、更的稳定性和更优的网络适应能力的视频编码标准的需求将更加强烈。HEVC正是当下最能满足人们上述需求的编码标准。本文对HEVC在全球和中国的专利申请情况进行了分析，全球专利申请量和国内专利申请量都在2013年达到峰值，之后稳步发展。相比高通、索尼等国际巨头企业对HEVC各项技术的研究成果，国内企业还是有不小的差距。然而值得欣慰的是国内高校有关HEVC的专利申请较多，在能否转化为产业的驱动力上，我们还不得而知，但是却非常值得期待。希望国内的企业能够再接再厉，不断提高自主创新能力，争取在这场没有硝烟的专利大战中占有一席之地。

参考文献：

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[2]沈燕飞，李锦涛，朱珍民.高效视频编码[J].计算机学报，2013，36（11）.

[3]刘昱，胡晓爽，段继忠.新一代视频编码技术HEVC算法分析及比较[J].电视技术，2012，36（20）.