摘要：专业级音视频信号处理设备行业属于技术密集型行业，其技术体系具体可分为基础层及应用层技术，主要由编解码技术、调制解调技术、嵌入式架构硬件产品设计技术、应用软件开发技术等多个学科技术综合交叉组成。
专业级音视频信号处理设备行业属于技术密集型行业，其技术体系具体可分为基础层及应用层技术，主要由编解码技术、调制解调技术、嵌入式架构硬件产品设计技术、应用软件开发技术等多个学科技术综合交叉组成。
专业级音视频信号处理设备是针对各类基于听觉、视觉需求的非家用专业化需求对音视频信号采用数字信号及模拟信号处理技术，最终达到理想的显示效果，属于综合型专业技术产品，其包含了编解码技术、调制解调技术、功率合成放大技术、嵌入式架构硬件产品设计技术、应用软件开发技术、电子学应用技术、密码学应用技术、自动化技术、通信技术等诸多技术且要求较高。
（1）基础层
①编解码技术
音视频编解码指的是通过音视频编解码算法对音视频信息进行数据压缩和解压缩。初始采集后的图像、声音等音视频数据往往存在大量冗余信息，占据了大量的数据空间，不利于网络传输、存储和处理。在进行数据处理时可通过音视频编码算法对音视频数据进行压缩以提高传输效率，再通过音视频解码算法进行解压缩，以清晰地在视听终端设备上还原。
编解码技术的核心难点主要在于在满足音视频品质的前提下，尽可能提高压缩比的同时能够降低编码延时，提高处理效率。此外，视频经过压缩编码可能会产生信噪比下降、画面模糊、出现色块锯齿等问题，因此如何确保在尽可能高压缩率的情况下保持视频信号质量，也是编转码技术的核心难点。
高清、超高清视频对画面质量和压缩效率提出了很高要求，行业企业只有拥有较丰富的行业经验和技术积累，才能掌握高效的编解码技术。全球各个国家的编解码技术标准和使用习惯均有所不同，如：中国市场要求采用 AVS+视频编码格式；美国市场采用 MPEG2 视频编码格式，并要求支持隐藏字幕功能；欧洲市场采用 H.264/H.265 视频编码格式，并要求支持图文电视功能等，行业企业需要掌握 MPEG-x、H.26x、AVS+等多种编码标准。
②调制解调技术
调制解调技术的核心难点主要集中在信号的传输效率和抗干扰能力上。由于音视频信号在传输通道中需要以特定的频率、制式进行发送，要在有限的调制带宽范围内实现信号的有效传输，就需要实现更高的调制深度和更宽的频谱带宽，从而提高传输效率。同时，由于传输过程中存在干扰和衰落等现象，在传输前需通过调制算法进行纠错编码、时域频域交织、导频插入等信道编码处理，以提升传输稳定性和可靠性，传输至终端后再利用解调技术进行对应的解交织、纠错译码、信道估计等处理，以尽可能恢复原始信号，提高呈现效果。
LDPC（Low Density Parity Check Code，低密度奇偶校验码）是一种先进的信道编码技术，性能好、复杂度低、结构灵活，广泛应用于 DVB-S2、DVB-T2、DTMB、ATSC 3.0 等数字电视调制标准及 4G、5G 移动通信标准中，以满足高带宽和更强接收能力的市场需求。目前数字电视领域新一代的无线发射调制标准均采用先进的 OFDM（Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing 正交频分复用）调制技术，频率利用率最高、理论和技术成熟，也是4G、5G 移动通信中主要的调制方式。
③功率放大合成技术
大功率信号放大是将输入的小信号进行多级放大后输出大功率信号，功率合成是将多个大功率信号通过射频网络进行合成叠加，使输出功率增加的技术。该技术应用于移动通信基站、数字电视发射机、调频广播发射机、大功率音频功放和固态功率源等产品中，可以实现高功率输出、改善发射机输出信号的线性度、提高工作效率、降低能耗。
功率放大合成技术核心难点在于如何在将发射功率放大到足够大的水平的同时保持发射调制的高质量、精度和范围，同时要实现功率损失的最小化，其中涉及多个信号参数（包括信号幅度、相位、频率、带宽等）的综合控制，相关技术细节需要长期的技术积累才能掌握。
（2）应用层
①嵌入式架构硬件产品设计技术
专业级音视频信号处理设备产品主要依托嵌入式架构完成专用硬件产品设计，开发团队需要根据客户需求和产品定位自行解决电路设计、芯片通信、多芯片协同、数据复合和分割、总线转换、功耗设计等多方面硬件难题，对于开发经验、工艺技术要求较高，具有较高的技术门槛。
由于行业部分应用场景缺乏成熟的专用芯片（ASIC）解决方案，目前行业主流技术方案之一即是采用 FPGA 嵌入式架构进行产品开发对应实现相关功能和参数指标。FPGA 常被用于高速接口、逻辑控制、数字信号处理、视频图像处理和 AI 人工智能等高性能计算业务，相较于 CPU 类芯片，FPGA 可进行并行处理、执行效率更高、延时更低；相较于 GPU 类芯片，FPGA 具有更高的灵活性和更低的功耗；相较于 ASIC 等专用芯片，FPGA 具有可重复编程、功能可扩展的特性，灵活性更高，能够大幅缩短开发周期，节约成本。
FPGA 开发过程与集成电路设计（IC 芯片）前端流程相同，需要使用硬件描述语言进行编程，差异点则在于不需要流片量产，整体开发难度较大。由于国内 FPGA 人才十分匮乏、培养周期较长，企业掌握该项技术的门槛相对较高。因此，业内厂商只有拥有成熟、丰富的 FPGA 技术积累才具有市场竞争力。
②应用软件开发技术
专业级音视频信号处理设备产品的应用软件主要供用户使用系统和对系统进行控制、管理等，例如网络管理系统、监控管理系统、客户端软件等，其开发难度主要体现在程序的兼容性、稳定性、安全性以及用户界面友好程度等方面。经过多年的迅速发展，行业内企业的应用软件开发技术已达到相对成熟水平。随着行业不断发展，用户对应用软件的需求不断提高，从而对行业内企业的应用软件开发能力提出了更高要求。
来源：思瀚研究院
