IPTV編解碼技術(shù)之惑

顧榮強(qiáng) 2006/06/05

圖 MPEG-4編碼方案

　　這在業(yè)界引起了軒然大波，并直接成為了促進(jìn)H.264市場(chǎng)步伐的一個(gè)外部因素。然而令人失望的是，2005年上半年，H.264專利池的擁有廠商們公布了將通過(guò)MPEG-LA和VIA Licensing 兩個(gè)授權(quán)代理商收費(fèi)的程序，并宣布將在2006年1月1日起正式收費(fèi)。希望通過(guò)H.264來(lái)回避MPEG4針對(duì)IPTV運(yùn)營(yíng)收費(fèi)的目的并沒(méi)有達(dá)到。更令人氣餒的是，兩個(gè)專利代理組織的存在也使得問(wèn)題更加復(fù)雜化，甚至可能導(dǎo)致專利使用者不得不同時(shí)面對(duì)這兩個(gè)組織，因?yàn)樗鼈兏髯源�表一部分專利擁有者�?

　　雖然芯片廠商已經(jīng)知道H.264專利錯(cuò)綜復(fù)雜，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程還有待時(shí)日，不過(guò)他們顯然沒(méi)有預(yù)料到國(guó)內(nèi)IPTV市場(chǎng)上運(yùn)營(yíng)商和終端廠商對(duì)H.264技術(shù)升級(jí)的渴求是那么迅速，從而顯得準(zhǔn)備不足。但是作為產(chǎn)業(yè)鏈的上游，芯片廠商們總是最早一批介入H.264領(lǐng)域的廠商，因此盡管他們自身并不情愿MPEG4芯片還未帶來(lái)足夠的利潤(rùn)就要被H.264芯片所替代的情況出現(xiàn)，但是還是加快了H.264芯片的開發(fā)進(jìn)程。

　　從芯片實(shí)現(xiàn)的角度來(lái)說(shuō)，H.264的高效性是建立在其實(shí)現(xiàn)的高復(fù)雜度基礎(chǔ)上的，就其Baseline而言，解碼器復(fù)雜度將是H.263解碼器的3倍左右，而編碼器的復(fù)雜度更是高達(dá)10多倍。另外由于視頻處理是一個(gè)以數(shù)據(jù)處理為主的系統(tǒng)，結(jié)合視頻處理算法，實(shí)現(xiàn)指令操作數(shù)裝載和并行運(yùn)算將大大提高數(shù)據(jù)處理效率。

　　在H.264中，運(yùn)動(dòng)估計(jì)采用了多幀參考技術(shù)，這要求處理器體系架構(gòu)對(duì)處理器的數(shù)據(jù)調(diào)度機(jī)制以及片內(nèi)外存儲(chǔ)器的組織等必須有新的考慮。H.264和以往標(biāo)準(zhǔn)一樣可以進(jìn)行基于圖（picture）、片（slice）和宏塊級(jí)的并行處理。H.264還采用了RD算法進(jìn)行模式選擇，所有的模式在計(jì)算時(shí)都不存在相關(guān)性，即可以并行操作。要適配H.264編碼器的可并行處理特性，以適應(yīng)高復(fù)雜度的H.264算法的實(shí)現(xiàn)，處理芯片架構(gòu)需要從處理能力不夠的單核架構(gòu)向雙核、多核的架構(gòu)發(fā)展，這將是未來(lái)幾年內(nèi)提升多媒體處理芯片性能的一個(gè)有效途徑。但是隨之而來(lái)的是多媒體處理芯片的軟件工作難度（如編譯器，操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度等）將會(huì)大大增加，延長(zhǎng)了H.264芯片的實(shí)現(xiàn)周期和產(chǎn)品成熟周期。

　　雖然現(xiàn)有的采用Ti DM642處理器的IPTV機(jī)頂盒可以支持H.264的標(biāo)清解碼，但是對(duì)于寬帶運(yùn)營(yíng)商一直期待的IPTV增值業(yè)務(wù)，如可視電話等這類需要機(jī)頂盒編碼的音視頻業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有多媒體處理芯片受到性能的限制并不能提供良好支持，從而使得這類業(yè)務(wù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)，為IPTV業(yè)務(wù)帶來(lái)相當(dāng)多的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。而且現(xiàn)階段支持H.264的機(jī)頂盒成本較高，大大提高了IPTV業(yè)務(wù)的市場(chǎng)投入成本，同時(shí)加大了IPTV業(yè)務(wù)市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。

　　反觀MPEG-4 ASP，自從MPEG組織于1998年11月初次公布MPEG-4技術(shù)到現(xiàn)在，已經(jīng)有相當(dāng)一段時(shí)間作為發(fā)展基礎(chǔ)，大量技術(shù)成熟的芯片已經(jīng)誕生并投入了大規(guī)模的應(yīng)用。這些應(yīng)用于MPEG-4的芯片大都經(jīng)過(guò)了相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期的技術(shù)檢驗(yàn)，擁有良好的兼容性和穩(wěn)定性。除了技術(shù)上的不斷完善，在價(jià)格方面，平均單價(jià)也逐漸降低。有了這些芯片支持，寬帶運(yùn)營(yíng)商可以盡快開展類似的增值業(yè)務(wù)。

　　正因?yàn)槿绱耍�如果�?guó)內(nèi)IPTV市場(chǎng)上H.264不能大規(guī)模地迅速應(yīng)用，在這期間MPEG4芯片相對(duì)于H.264芯片仍然具有軟硬件開發(fā)成本上的優(yōu)勢(shì)，H.264尚需巨大的成本投入。另外，芯片廠商目前還需要時(shí)間來(lái)穩(wěn)定和完善現(xiàn)有H.264芯片。正是成本和穩(wěn)定性上的考慮，讓H.264的大規(guī)模商用受到制約和影響。

　　市場(chǎng)決定出路

　　據(jù)預(yù)測(cè)，到2008年中國(guó)寬帶用戶將增加到1億戶，如果其中有20%成為網(wǎng)絡(luò)電視用戶，那么IPTV用戶數(shù)將會(huì)達(dá)到2000萬(wàn)戶；如果目前的有線電視用戶有20%在2008年之前成為網(wǎng)絡(luò)電視用戶，那么用戶數(shù)將會(huì)達(dá)到2000萬(wàn)戶；移動(dòng)用戶到2005年年底估計(jì)會(huì)超過(guò)4億，如果其中的5%在2008年之前成為網(wǎng)絡(luò)電視用戶，那么用戶數(shù)也將會(huì)達(dá)到2000萬(wàn)戶。在這個(gè)基礎(chǔ)上，估計(jì)到2008年IPTV總用戶數(shù)將會(huì)達(dá)到6000萬(wàn)。

　　讓我們?cè)賮?lái)看一看對(duì)音視頻編解碼產(chǎn)業(yè)化程度影響最大的國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的廣電市場(chǎng)編解碼技術(shù)的選擇情況。中央電視臺(tái)數(shù)字電視頻道使用了國(guó)外的MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)。究其原因，一是為了保證信號(hào)傳輸?shù)谋Ｕ娑龋琈PEG-2發(fā)展時(shí)間較長(zhǎng)，技術(shù)比較成熟; 二是為了版權(quán)保護(hù)，因?yàn)檠胍曇�引進(jìn)不少國(guó)外的數(shù)字電視節(jié)目?jī)?nèi)容，而對(duì)方比較認(rèn)同MPEG-2的編解碼標(biāo)準(zhǔn)，覺(jué)得這更能保護(hù)其版權(quán)。另外目前全國(guó)已有100多萬(wàn)戶的有線數(shù)字電視用戶，也是使用了MPEG-2的標(biāo)準(zhǔn)，如果更換成AVS標(biāo)準(zhǔn)必然存在著一個(gè)機(jī)頂盒更換的成本問(wèn)題。

　　從應(yīng)用的角度來(lái)觀察一下音視頻編解碼技術(shù)的市場(chǎng)狀況。在廣播和DVD應(yīng)用方面，MPEG2仍然處于主流，但是在移動(dòng)電視、視訊會(huì)議、視頻監(jiān)控以及可視電話方面，H.264、MPEG4的技術(shù)應(yīng)用較為廣泛。而從產(chǎn)品應(yīng)用層面來(lái)說(shuō)，DVD是目前編解碼最大應(yīng)用市場(chǎng)，而下一階段的增長(zhǎng)動(dòng)力有望發(fā)生在移動(dòng)終端的視訊應(yīng)用領(lǐng)域，如用手持設(shè)備收看數(shù)字電視、個(gè)人媒體播放器等等，在這些領(lǐng)域H.264相對(duì)于MPEG4將會(huì)有更加廣泛的應(yīng)用。

　　綜合來(lái)看，H.264得到了電信運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備提供商的支持，無(wú)論是在Internet還是其他應(yīng)用領(lǐng)域，H.264都具備了占據(jù)未來(lái)市場(chǎng)主流的地位。對(duì)于IPTV產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，H.264代替MPEG4已成定局，但是短期內(nèi)H.264的商用成本仍然會(huì)阻礙其大規(guī)模的應(yīng)用。而對(duì)于AVS來(lái)說(shuō)，由于其具有為國(guó)內(nèi)企業(yè)降低專利費(fèi)的優(yōu)勢(shì)，而且得到中國(guó)政府的支持，因此在中國(guó)的應(yīng)用情況值得期待。

　　從發(fā)展的角度來(lái)說(shuō)，音視頻編解碼技術(shù)總是處于不斷演進(jìn)的過(guò)程中。因此，放在IPTV設(shè)備提供商面前的并不是選擇哪一種音視頻編解碼技術(shù)的問(wèn)題，而是其IPTV系統(tǒng)和解決方案能否做到在媒體傳輸層與編解碼格式透明無(wú)關(guān)，在系統(tǒng)擴(kuò)展性方面可以迅速無(wú)縫升級(jí)支持當(dāng)前和未來(lái)的各種編解碼技術(shù)。

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