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AVS工作组视频组组长马思伟:二十七年坚守,让更多人看到“超高清”世界

导语:从2002年到2006年,在无数个日夜攻关的不懈努力下,第一代AVS标准正式出台。

  2026年是北京大学博雅特聘教授、计算机学院党委副书记马思伟的“丰收年”。5月他获得北京市“最美科技工作者”称号,6月,他牵头团队的科研研究成果“视觉感知编解码关键技术及超高清视频产业化应用”获评国家科技进步二等奖——这些沉甸甸的成绩背后,是他二十七年如一日对视频编码技术夜以继日的坚守。

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马思伟近照

打破垄断,夺“标”之路筚路蓝缕

  2021年,中央电视台春节联欢晚会首次通过8K超高清电视试验频道,遍播神州万里,为全国人民送上了新年祝福。2022年北京冬奥会,冰雪竞技赛场上运动健儿的矫健身姿与美丽无暇的冰雪世界,通过8K超高清视频转播,让观众有了身临其境的视觉感受。

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CCTV8K 超高清频道

  足不出户,让眼睛捕捉无限美感——这是感官世界的表达,而在科学家眼里,这背后需要复杂的算法支持,也需要一整套完整的技术标准进行规范。

  马思伟的思绪回到了20世纪90年代末期。“那会儿我刚来到北京,在高文老师的引领下,开始接触视频编码领域。”20多年前人们重要娱乐方式是通过DVD看电影,但鲜有人知,这看似寻常的播放器竟然也是曾被“卡脖子”的:欧美早已在20世纪90年代中期就制定了DVD的国际标准。“规则定好了,我们才入局”,那时,中国一台售价几百元人民币的DVD机,仅专利费就需要向国外缴纳约20美元,这种掣肘之痛让中国的科学家决定奋勇直追。

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2002年6月AVS工作组成立

  2002年,香山饭店。一场主题为“宽带网络与安全流媒体技术”的香山科学会议第178次会议举行。面对外国专利费垄断、中国产业受损的状况,中国科学家一致认为要尽快制定掌握自主知识产权的行业技术标准,从根本上推动中国数字音视频技术的发展。一项由高文担任组长,联合众多知名高校、科研机构及企业组成的AVS工作组应运而生。

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高文与团队骨干成员合影(右一为时年25岁的马思伟)

  马思伟从一开始便是这个团队的骨干成员,在他的回忆中,AVS工作组无数次的开会讨论都是以“车轮战”的形式进行的。“从2002年起步,工作组每个月开一次会,24年从未间断,常常通宵达旦地进行技术争论与决策。”

  从2002年到2006年,在无数个日夜攻关的不懈努力下,第一代AVS标准正式出台,从“0到1”的披荆之旅最为艰难,又过了6年,我国正式推出基于AVS1的优化和演进技术AVS+,打造了从芯片、前端设备、接收终端到应用系统的AVS+技术标准完整产业链。2016年,马思伟开始担任AVS视频组联合组长,组织制定了面向4K超高清的第二代AVS标准;2019年,中央广播电视总台采用AVS2标准进行中华人民共和国成立70周年阅兵式直播。此后,马思伟又带领多家单位的数十名科研人员制定了第三代AVS标准,2021年,春节联欢晚会采用最新AVS3标准、通过8K超高清电视实验频道对春晚进行直播。

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AVS国家标准

  以彩色电视的标清为起点,画面清晰度不断“乘以4”,“高清”清晰4倍,“4K”清晰16倍,“8K”清晰64倍……以眼为舟,不断向视觉世界纵深挑战,三代AVS标准成为了这一技术跨越的见证者,AVS3也成为第一次领先国外标准制定完成的重大技术创新。“AVS打造了数百项专利的技术池,AVS3的问世标志着我国技术标准走到了全球最前列。”马思伟说道。

立于尖端,超高清设备体系日臻完善

  当观众们为冬奥会8K超高清直播的精彩瞬间为之震撼时,当国际奥委会奥林匹克转播服务公司盛赞其“为未来奥运转播建立了新标准”时,已站在“舞台中央”的中国的攻关团队却从未想过将这项已经领先世界的技术变成“摇钱树”。他们希望这项中国人主导的行业标准能够真正引领整个行业体系实现技术飞跃。“作为产业链上的一环,AVS标准的诞生也确实起到了促进产业协同发展的作用。”马思伟告诉记者。

  马思伟回忆起8K技术研发进入关键时期的一段往事。那时,有人认为,4K技术已经非常成熟,应该在4K标准上进行改造,将硬件厂商的升级成本降到最低;也有人认为要坚持重新制定8K标准,以面向未来为目标,让技术具有更强的适配性,兼容5G、6G、元宇宙、人工智能等未来新技术。争论进行了很久,马思伟和团队决定要坚持创新——方案确定后,2018年初,团队仅用不到50天的时间就完成了第三代AVS 8K解码技术的研发,并于3月12日成功解码世界上第一段AVS3 8K视频。

  技术的进步推动着超高清设备体系的日臻完善,从小小的超高清解码芯片,到能够处理70Gbps的8K超高清编解码器,再到与主流广电媒体合作推出8K超高清转播车等大型终端设备,马思伟团队融合高校与产业界的优势,打通了8K超高清“视界”全链条产业。

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编解码芯片

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8K超高清实时编解码器

  2021年初,中央广播电视总台8K超高清电视频道试验开播,采用了具有自主知识产权的P2.5mm户外真8K屏幕,首次实现了户外大屏基于第三代AVS标准的8K实时编码、传输、解码和渲染显示验证。8K技术的逐步推广,意味着春晚美轮美奂的视觉效果从电视中“走出来”,让越来越多的人能够在四海天地间享受到鲜活极致的视听体验。

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2021年央视春晚采用8K超高清直播

  超高清视频是新一代信息基础设施,支撑了网络视听、工业制造、低空经济等重点领域。目前马思伟的团队面向超高清产业核心关键器件研制和设备国产化等国家重大需求,研制了超高清摄录一体机、编解码器、显示驱动芯片和重大装置转播车,推动着视频制作设备的国产化全面升级,构建了“成像采集-编码传输-终端呈现”全链条技术体系。相关技术在中央广播电视总台、中移动咪咕、大疆、京东方等单位实现了规模化集成应用,为开创我国超高清产业国际领先作出了重要贡献。

沉潜科研,“贵在坚持把一件事做到极致”

  采访时,马思伟这样回忆科研攻关的难忘经历:“有时在开国际会议时,大家经常能够为了一个方案、一个细节从早上九点‘吵’到半夜。第二天早上起来继续‘吵’,各方都为了自己的利益不愿意退让,可以说谁能熬谁就跑到了最后。”

  这股认真钻研又不服输的劲头贯穿着马思伟从做学生到做老师的整个过程。从1999年进入中科院跟随高文读研,高文给整个师门立了规矩,要“做人、做事、做学问”。27年间,马思伟从这位科研引路人身上学到了于喧嚣中保持科研初心,始终坚持把科研做到极致的精神。

  让马思伟印象颇深的是高文曾经以武器装备来形容科研的等级:“鞭炮型”研究听着名头挺响亮却毫无实际研究价值;“手枪型”研究指哪儿打哪儿,能够解决某一具体问题,但缺乏整体思考;“大炮型”研究覆盖面广,已经具有较高层次的研究价值;最顶级的研究是“原子弹型”,能够产生从“0到1”的颠覆性科研创新。在老师的影响下,马思伟养成了“把一件事做到极致”的科学价值观,通过多年的磨砺,他希望能够带领团队立下“鸿鹄之志”,锚定最顶尖前沿的科学目标,为加快推进高水平科技自立自强作出属于北大人的贡献。

  在马思伟心目中,教学与科研是“一体两翼”、互相助力的作用,每一堂课、每一次实验,每一次组会讨论,他都希望能将自己对科研的热忱与期待言传身教给下一代青年学子。马思伟只要在办公室,他的门会一直向学生们敞开。“我可以‘多线程’处理每一个来找我的同学的问题,尽量让学生就跑一次。”马思伟笑着说。

  作为学院党委副书记,马思伟将相当一部分精力投入到整个学院的立德树人工作中。2021年,计算机学院师生率先入住新燕园校区,马思伟走访新校区学生宿舍,与学生们深入交谈,听取他们对学习与生活的期待,并鼓励学生们在北大的时光珍惜每一天,学有所得。马思伟以党建与思政为引领,带队深入调研地方与业界亟需解决的问题,也在繁重的科研工作与管理工作之余,长期坚持科普教育,参加科普宣讲,让更多人了解“超高清”背后的科学故事。

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马思伟作“AI视频技术赋能小学教育创新思考与实践”报告

  信息技术时代,马思伟深知自己所坐的是“热板凳”,与坐“冷板凳”相比,在喧嚣中保持清醒初心其实是更难。马思伟并不是那种希望学生“锁”在实验室中的导师,他既期待学生能够延续自己的学术传承、能够在学术界崭露头角,也鼓励大家走入产业界,在最需要的实践一线发现问题、解决问题,“只要符合自己的个性和志趣就好”。但他也始终谆谆教诲学生不要被资本所裹挟,做肤浅而仅有商业价值的工作。

  “做人一定要看长远,有大志向,做对国家发展实实在在有用的工作。‘为国效力’这四个字,其价值是无法用金钱衡量的,但却是让人生越来越有分量与意义的。”在采访的最后,马思伟如是说。

  马思伟,北京大学博雅特聘教授、IEEE Fellow、北京大学视频与视觉技术国家工程研究中心副主任,国家杰青基金、科学探索奖获得者。主要研究高效视频编码技术、感知失真优化编码和沉浸式媒体处理。已在国际权威期刊会议上发表论文300余篇,多次获国际最佳论文奖,谷歌学术被引用17,000余次,获得100余项国内外授权专利。主持承担多项国家自然科学基金、科技部、863计划、973计划、国家重点研发计划等项目,曾获北京市科技进步一等奖,IEEE 1857.10国际标准贡献奖、世界互联网领先科技成果、国家技术发明奖一等奖、中国电子学会技术发明特等奖、国家科学技术进步奖二等奖、全国百篇优秀博士论文奖、中国标准创新贡献奖一等奖、国家技术发明奖二等奖等奖项。

【责任编辑: 徐亚新 】

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