杭州國科微：創(chuàng)新驅(qū)動4K超高清智能終端普及應(yīng)用

杭州國科微憑借其在超高清領(lǐng)域的技術(shù)積累和創(chuàng)新精神，成功研發(fā)出超高清視頻關(guān)鍵芯片及整體方案，并在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)了廣泛應(yīng)用

隨著科技的飛速發(fā)展，超高清視頻技術(shù)已成為信息時代的重要組成部分，對于提升人民群眾的生活品質(zhì)和文化體驗具有重要意義。近年來，工信部等國家相關(guān)部門多次發(fā)布文件，大力推進超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展和相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。在此背景下，杭州國科微電子有限公司（下稱“杭州國科微”）憑借其在超高清領(lǐng)域的技術(shù)積累和創(chuàng)新精神，成功研發(fā)出超高清視頻關(guān)鍵芯片及整體方案，并在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)了廣泛應(yīng)用，為超高清視頻產(chǎn)業(yè)的普及和發(fā)展做出了重要貢獻。

政策引領(lǐng)，產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展

2019年，工信部、國家廣電總局、中央電視總臺聯(lián)合下發(fā)了《超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃（2019—2022年）》，明確提出要加快發(fā)展超高清等新技術(shù)，實施4K/8K超高清入戶行動。2023年，工信部等七部門又聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于加快推進視聽電子產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》，進一步強調(diào)加快推進4K/8K超高清技術(shù)成熟落地。這些政策的出臺，為超高清視頻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有力的政策支持和市場導(dǎo)向。

然而，在超高清視頻產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的同時，也暴露出了一些問題，如自主4K超高清核心芯片與智能整體解決方案缺乏、規(guī)格不夠、性能不足、智能化程度低等。這些問題嚴(yán)重制約了超高清視頻技術(shù)的普及和應(yīng)用，無法滿足廣大人民群眾對高質(zhì)量視聽的需求。

針對上述問題，杭州國科微通過艱難的技術(shù)攻關(guān)，不斷創(chuàng)新視頻處理芯片中的視頻增強和語音增強技術(shù)、超高清泛智能終端芯片技術(shù)、超高清智能控制中樞技術(shù)、超高清視頻實驗平臺及場景技術(shù)等多項行業(yè)核心技術(shù)，成功研發(fā)了超高清泛智能終端芯片和超高清泛智能終端。

技術(shù)創(chuàng)新，突破行業(yè)瓶頸

杭州國科微超高清泛智能終端通過4K超高清視頻智能關(guān)鍵芯片的研發(fā)，創(chuàng)新開發(fā)了多項行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)，形成了一套穩(wěn)定有效的國產(chǎn)自主4K超高清解決方案。

視頻處理芯片中的視頻增強和語音增強技術(shù)

在視頻增強方面，杭州國科微采用了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的增強訓(xùn)練算法。在傳統(tǒng)的語音增強算法中，殘留的音樂噪聲難以去除，嚴(yán)重影響信號質(zhì)量。杭州國科微使用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬人腦結(jié)構(gòu)機制，使模型可以自學(xué)習(xí)相關(guān)特征，從而獲得更加高效的算法效率，在用帶噪信號對模型進行訓(xùn)練后，模型具有了抗噪能力，進而能去除噪聲，增強有用信號。同時，杭州國科微還將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)算法跨學(xué)科結(jié)合，以較低的硬件資源代價實現(xiàn)較好的性能。在用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練時，先用傳統(tǒng)算法對原信號進行預(yù)處理，提高信號質(zhì)量；然后將此預(yù)處理信號對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練，同時用干凈無噪的信號來進行擬合。經(jīng)過二次增強，視頻和語音信號的質(zhì)量得到了顯著提升。

超高清泛智能終端芯片開發(fā)技術(shù)

隨著芯片功能與應(yīng)用的復(fù)雜度提升，芯片規(guī)模不斷擴大，其復(fù)雜程度也不斷提高。當(dāng)芯片規(guī)模超過1億等效門時，需解決功耗與散熱等問題。為此，杭州國科微通過自主開發(fā)的PMU（Power Manage Unit，電源管理單元），實現(xiàn)先進的PMU電源管理，有效降低待機及特殊應(yīng)用場景下的功耗。同時，在系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線設(shè)計上創(chuàng)新性地采用時鐘門控技術(shù)，大大降低系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸過程中的功耗。此外，針對傳統(tǒng)視頻版權(quán)保護技術(shù)很難做到直播視頻的版權(quán)保護難題，杭州國科微在芯片中采用了硬核數(shù)字水印技術(shù)，通過算法優(yōu)化與實現(xiàn)，做到對每幀視頻插入數(shù)字水印，能在5分鐘時間內(nèi)提取到有效用戶信息，識別盜版源，有效防止對水印破壞，實現(xiàn)對直播視頻的版權(quán)保護。

超高清泛智能終端關(guān)鍵技術(shù)

在超高清泛智能終端方面，杭州國科微也取得了重要突破。其中，智能語音控制技術(shù)通過終端語音控制軟件，采用云端語音識別，通過語音轉(zhuǎn)換、語義理解，實現(xiàn)系統(tǒng)映射、直達操作等功能。當(dāng)用戶語音表述想看某視頻時，通過統(tǒng)一的語音SDK接口，系統(tǒng)可智能語音分析并打開推薦視頻資源供用戶語音選擇，然后識別并自動打開相應(yīng)的視頻進行播放。同時，杭州國科微在智能機頂盒中添加了高清攝像頭外設(shè)，結(jié)合本地存儲和云存儲技術(shù)，實現(xiàn)智能動態(tài)視頻識別。在用戶實施布放后，機頂盒利用芯片的AI性能實時分析識別，通過智能動態(tài)物體追蹤、聲音智能檢測警報將實時消息通知到用戶手機端，為用戶提供更加安全、便捷的智能家居體驗。

應(yīng)用廣泛，推動行業(yè)進步

杭州國科微的超高清泛智能終端搭載自研的超高清智能終端芯片，匯聚了AI＋UI、多維標(biāo)簽、互動定制、臉部識別、AI語音等優(yōu)秀技術(shù)，具有智慧直播、人群精準(zhǔn)定位、內(nèi)容推薦、互動游戲等功能，可實現(xiàn)更多元的場景、更先進的技術(shù)、更人性化的體驗。目前，超高清泛智能終端芯片及解決方案已經(jīng)被全國28個省區(qū)市以及超19個省網(wǎng)絡(luò)運營商導(dǎo)入，在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)了廣泛應(yīng)用。

這一成果在滿足廣大人民群眾對高質(zhì)量視聽需求的同時，還起到了引進集成電路人才，鍛煉一線研發(fā)人員研究開發(fā)能力的作用。特別是在解決國產(chǎn)真4K超高清視頻智能關(guān)鍵芯片和解決方案的不足方面，為國內(nèi)超高清產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)充分發(fā)揮各自優(yōu)勢、實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)聯(lián)動，共同達成應(yīng)用目標(biāo)提供了有力借鑒。

據(jù)統(tǒng)計，國科微4K超高清視頻智能終端芯片帶來了較高的直接和間接經(jīng)濟效益。這些經(jīng)濟效益的取得，不僅為杭州國科微的持續(xù)發(fā)展提供了有力支撐，還為8K超高清解碼芯片研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。

未來，隨著5G、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展和融合，超高清視頻產(chǎn)業(yè)將迎來更加廣闊的發(fā)展前景。杭州國科微將繼續(xù)秉承創(chuàng)新精神，不斷研發(fā)出更多、更好的超高清視頻技術(shù)和產(chǎn)品，為推動超高清視頻產(chǎn)業(yè)的普及和發(fā)展做出更大的貢獻。

（本文由杭州國科微電子有限公司供稿）