IPTV編解碼技術(shù)之惑

顧榮強 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H.264市場步伐的一個外部因素。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MPEG-LA和VIA Licensing 兩個授權(quán)代理商收費的程序，并宣布將在2006年1月1日起正式收費。希望通過H.264來回避MPEG4針對IPTV運營收費的目的并沒有達到。更令人氣餒的是，兩個專利代理組織的存在也使得問題更加復(fù)雜化，甚至可能導(dǎo)致專利使用者不得不同時面對這兩個組織，因為它們各自代表一部分專利擁有者。

　　雖然芯片廠商已經(jīng)知道H.264專利錯綜復(fù)雜，產(chǎn)業(yè)化進程還有待時日，不過他們顯然沒有預(yù)料到國內(nèi)IPTV市場上運營商和終端廠商對H.264技術(shù)升級的渴求是那么迅速，從而顯得準備不足。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芯片還未帶來足夠的利潤就要被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)進程。

　　從芯片實現(xiàn)的角度來說，H.264的高效性是建立在其實現(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10多倍。另外由于視頻處理是一個以數(shù)據(jù)處理為主的系統(tǒng)，結(jié)合視頻處理算法，實現(xiàn)指令操作數(shù)裝載和并行運算將大大提高數(shù)據(jù)處理效率。

　　在H.264中，運動估計采用了多幀參考技術(shù)，這要求處理器體系架構(gòu)對處理器的數(shù)據(jù)調(diào)度機制以及片內(nèi)外存儲器的組織等必須有新的考慮。H.264和以往標準一樣可以進行基于圖（picture）、片（slice）和宏塊級的并行處理。H.264還采用了RD算法進行模式選擇，所有的模式在計算時都不存在相關(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，這將是未來幾年內(nèi)提升多媒體處理芯片性能的一個有效途徑。但是隨之而來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）將會大大增加，延長了H.264芯片的實現(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機頂盒可以支持H.264的標清解碼，但是對于寬帶運營商一直期待的IPTV增值業(yè)務(wù)，如可視電話等這類需要機頂盒編碼的音視頻業(yè)務(wù)來說，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)無法實現(xiàn)，為IPTV業(yè)務(wù)帶來相當多的技術(shù)風險。而且現(xiàn)階段支持H.264的機頂盒成本較高，大大提高了IPTV業(yè)務(wù)的市場投入成本，同時加大了IPTV業(yè)務(wù)市場風險。

　　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)有相當一段時間作為發(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)過了相當長時期的技術(shù)檢驗，擁有良好的兼容性和穩(wěn)定性。除了技術(shù)上的不斷完善，在價格方面，平均單價也逐漸降低。有了這些芯片支持，寬帶運營商可以盡快開展類似的增值業(yè)務(wù)。

　　正因為如此，如果國內(nèi)IPTV市場上H.264不能大規(guī)模地迅速應(yīng)用，在這期間MPEG4芯片相對于H.264芯片仍然具有軟硬件開發(fā)成本上的優(yōu)勢，H.264尚需巨大的成本投入。另外，芯片廠商目前還需要時間來穩(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。

　　市場決定出路

　　據(jù)預(yù)測，到2008年中國寬帶用戶將增加到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)將會達到2000萬戶；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)將會達到2000萬戶；移動用戶到2005年年底估計會超過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)也將會達到2000萬戶。在這個基礎(chǔ)上，估計到2008年IPTV總用戶數(shù)將會達到6000萬。

　　讓我們再來看一看對音視頻編解碼產(chǎn)業(yè)化程度影響最大的國內(nèi)傳統(tǒng)的廣電市場編解碼技術(shù)的選擇情況。中央電視臺數(shù)字電視頻道使用了國外的MPEG-2標準。究其原因，一是為了保證信號傳輸?shù)谋Ｕ娑�，MPEG-2發(fā)展時間較長，技術(shù)比較成熟; 二是為了版權(quán)保護，因為央視要引進不少國外的數(shù)字電視節(jié)目內(nèi)容，而對方比較認同MPEG-2的編解碼標準，覺得這更能保護其版權(quán)。另外目前全國已有100多萬戶的有線數(shù)字電視用戶，也是使用了MPEG-2的標準，如果更換成AVS標準必然存在著一個機頂盒更換的成本問題。

　　從應(yīng)用的角度來觀察一下音視頻編解碼技術(shù)的市場狀況。在廣播和DVD應(yīng)用方面，MPEG2仍然處于主流，但是在移動電視、視訊會議、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)用層面來說，DVD是目前編解碼最大應(yīng)用市場，而下一階段的增長動力有望發(fā)生在移動終端的視訊應(yīng)用領(lǐng)域，如用手持設(shè)備收看數(shù)字電視、個人媒體播放器等等，在這些領(lǐng)域H.264相對于MPEG4將會有更加廣泛的應(yīng)用。

　　綜合來看，H.264得到了電信運營商、設(shè)備提供商的支持，無論是在Internet還是其他應(yīng)用領(lǐng)域，H.264都具備了占據(jù)未來市場主流的地位。對于IPTV產(chǎn)業(yè)來說，H.264代替MPEG4已成定局，但是短期內(nèi)H.264的商用成本仍然會阻礙其大規(guī)模的應(yīng)用。而對于AVS來說，由于其具有為國內(nèi)企業(yè)降低專利費的優(yōu)勢，而且得到中國政府的支持，因此在中國的應(yīng)用情況值得期待。

　　從發(fā)展的角度來說，音視頻編解碼技術(shù)總是處于不斷演進的過程中。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關(guān)，在系統(tǒng)擴展性方面可以迅速無縫升級支持當前和未來的各種編解碼技術(shù)。

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