熟悉視頻壓縮技術的朋友們都知道MPEG-4, 現在國內已經把它炒得夠熱了。一些國內廠商甚至推出了自己的MPEG-4產品。但也有許多人聽說過ISMA 和H.264標準,據說它們也是MPEG-4。 同時還有些人是在用微軟的WMV的軟件編碼技術來實現類似的MPEG-4功能。這些到底是怎么一回事呢?
眾所周知,MPEG 是國際標準化組織ISO所屬的一個標準起草小組,英文原意為動態圖像專家組(Motion Picture Expert Group)。該組織制定的MPEG-1和MPEG-2視頻編碼標準就是我們所熟悉的用于制作VCD和DVD的格式標準。隨著網絡技術的發展,現在人們將視頻信號編碼壓縮后不再僅僅是存在硬盤里,刻錄在光盤上(VCD/DVD),人們越來越多地將編碼后的視頻流放到網絡上,從而實現很多網絡視頻傳輸的應用。如電視會議、網絡教學、視頻點播/廣播、視頻監控等等。而對MPEG-1和MPEG-2編碼后的碼流之大,視頻應用開發商們是越來越不能容忍了。這兩種視頻壓縮方式大量地消耗帶寬和存儲空間,而消耗帶寬和存儲空間都意味著用戶要付更多的錢,這可大大地影響了網絡視頻的應用普及。人們迫切地需要一種編碼方法,即可以確保圖像質量又可以最大限度地把壓縮后的碼流降到最低。MPEG-4就是在這樣的背景下提出來的。
MPEG-4的初衷是將DVD質量的圖像碼流從每秒6兆降低到1.5兆,將高清電視的碼流從每秒幾十兆降低到6~8兆。要實現這樣的編碼壓縮水平,就要用到一種叫AVC(Advanced Video CODEC)的技術。國際電聯(ITU)將這項技術命名為H.264標準,MPEG 把這項技術放到MPEG-4標準里的第10章(Part 10)。這就是MPEG-4和H.264的關系。
最近(2003年底)MPEG對這項技術剛剛完成測試,但要把它轉化為商業產品卻還有相當長的路程。首先AVC的技術非常復雜,其運算工作量是目前視頻編碼的10倍以上。目前的計算機芯片的運算能力還無法做到實時的編碼。所謂實時編碼就是一邊采集視頻信號一邊進行編碼運算,采集的速度和運算的速度一樣,采集完了編碼也結束了。這種實時編碼對視頻廣播、視頻監控和視頻會議等應用是極其重要的。另外,AVC只是視頻編碼運算部分,要把它變成產品標準還要規定好許多其它內容如視頻的分辨率層面劃分、音頻格式、傳輸協議等等。應該說MPEG-4 是一個包羅萬象,內容極其豐富、涉及面非常廣的大型技術文集。它涵蓋了很多諸如對象處理,動態監測等高新技術和概念。有許多技術到現在都還只是個概念而有待今后不斷地去實施和完善。一旦這些技術得以實施,轉化成產品,將大大推動視頻產業的發展。
由于MPEG-4的視頻產品存在著巨大的商機,所以很多相關的生產廠商都躍躍欲試地開發自己的產品。有些甚至等不得MPEG-4的標準發展,針對特定的應用系統,采用MPEG-4的小碼流概念自己搞自己的編解碼方案,反正是自己壓自己解。本來也沒打算和誰互通。更有甚者靠著自己的影響和實力,另辟蹊徑想自己打出一番天地來取代MPEG-4標準。微軟就是典型的代表。微軟依仗著自己的客戶群和自己的開發實力,決定拋開MPEG-4, 僅參照MPEG-4小碼流高畫質的概念來自己開發出類似的產品。微軟的WMV 也就是我們常說的WM9就是這種做法的產物。應該說微軟的WMV還是有影響力的。可是由于微軟本身的局限性其WMV的應用發展并不順利。第一, WM9是微軟的產品它必定要依賴著Windows,Windows 意味著解碼部分也要有PC, 起碼要有PC機的主板。這就大大增加了機頂盒的造價,從而影響了視頻廣播點播的普及。第二,WMV技術的視頻傳輸延遲非常大,通常要十幾秒鐘,這極大地限制了很多重要應用如視頻會議、視頻監控等等。正是由于這種局限性,目前WMV也僅限于在計算機上瀏覽WM9視頻文件。
微軟沒有看到大量的系統集成商采用WMV來開發產品還有一個重要原因,視頻產品畢竟是個互換性非常強的產品,每個廠商生產出來的產品必須要和其他廠商的產品相互兼容。這就需要有個主流產品標準,能把絕大部分的視頻應用系統格式統一起來。這就好比DVD生產出來后凡是符合DVD標準的播放機都保證能播放它。上述微軟本身的缺陷已經說明它不可能扮演秦始皇的角色將絕大部分的視頻應用都攬在自己旗下,所以它也不可能成為主流標準。但是與此同時另一方面,MPEG-4標準現在還是個發育不全的龐然大物,要是某個廠家從現在的MPEG-4里自取所需開發出產品,那可是要冒很大風險,一旦今后的主流MPEG-4產品和自己的不兼容,那損失可就大了。由此可見,將MPEG-4大框架具體為產品化標準勢在必行。
為了將已有的MPEG-4技術盡快轉化為產品,也為了最大限度地兼顧各個主要視頻產業公司的利益,2000年12月國際上的一些視頻產業的重要成員成立了一個組織,叫互聯網流媒體聯盟,簡稱ISMA(Internet Streaming Media Alliance)。在這個組織里有許多我們比較熟悉的公司如思科、IBM、Sony、Sun、NEC、蘋果、飛利浦、日立、杜比和以色列阿貝斯公司(Optibase)等等。到目前為止,該組織已經在產品標準化方面取得了一些進展。
由于社會上對MPEG-4,特別是ISMA的編碼方案等待的時間已經太長。所以有些參與標準制定的ISMA成員已經走在ISMA標準公布之前推出了包括FD1分辨率的編解碼產品。如以色列阿貝斯公司(Optibase)最近推出的MM400編碼卡,它可以是一個通道的FD1,也可以是兩個通道的HD1或兩個通道的SIF/QSIF。它壓縮出來視頻文件或視頻流可以用市面上通用的播放軟件MediaPlayer、RealOne或QuickTime解碼播放。在保證視頻質量與相應的DVD、VCD效果相同的情況下,輸出碼流大幅度降低。300~400ms的低延遲功能可以勝任許多交互性很強的應用系統。MM400動態偵測功能就是更專業化的高科技MPEG-4應用了。另外該公司已完全掌握了MPEG-4的最高技術AVC (H.264), 一旦工業化發展水平使得硬件價格降到人們所能接受的程度,阿貝斯將立即推出相應的H.264產品, 據估計有可能是在2004年底。