音視頻編解碼技術(shù)經(jīng)過(guò)10多年的發(fā)展，目前該領(lǐng)域出現(xiàn)了多種互不兼容標(biāo)準(zhǔn)共存的現(xiàn)象，而且在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)這種局面都將繼續(xù)維持。本期音視頻標(biāo)準(zhǔn)特別報(bào)道從應(yīng)用角度出發(fā)，對(duì)當(dāng)前在中國(guó)受關(guān)注的幾種標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行梳理，并用不少筆墨探討了本土相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)AVS的產(chǎn)業(yè)化前景。 
       數(shù)字音視頻產(chǎn)業(yè)作為電子信息產(chǎn)業(yè)的重大組成部分之一，近年來(lái)的發(fā)展勢(shì)頭不容小覷。有數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，到2008年，中國(guó)數(shù)字音視頻產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值將達(dá)9,000億元，超過(guò)通信產(chǎn)業(yè)躍居信息業(yè)首位；而到2010年，音視頻產(chǎn)業(yè)更將達(dá)到1.5萬(wàn)億元，成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大支柱。 
       中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)的大踏步前進(jìn)，使得中國(guó)成為眾多數(shù)字音視頻產(chǎn)業(yè)巨頭的競(jìng)技舞臺(tái)，而以音視頻編解碼核心技術(shù)為基礎(chǔ)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，一直以來(lái)都是該領(lǐng)域的“兵家必爭(zhēng)之地”。當(dāng)前音視頻編解碼技術(shù)發(fā)展的理想方向，應(yīng)當(dāng)綜合現(xiàn)有壓縮編碼技術(shù)，制定全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，使信息管理系統(tǒng)具有普遍的互操作性并確保未來(lái)的兼容性。但現(xiàn)實(shí)情況卻是：音視頻領(lǐng)域存在多種互不兼容的標(biāo)準(zhǔn)，在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)這一局面仍將繼續(xù)維持。對(duì)此，湯姆遜(北京)集成電路研發(fā)中心的總監(jiān)王識(shí)霖表示：“從理論上講，音視頻領(lǐng)域不排除搞一個(gè)大一統(tǒng)的方案，把所有過(guò)去、未來(lái)的需求都考慮進(jìn)去的可能。但是從工業(yè)實(shí)踐來(lái)看，這樣的方案在實(shí)現(xiàn)的性價(jià)比上不會(huì)比那些雖然涵蓋面較窄但針對(duì)性強(qiáng)的方案更有效。”而杰得微電子的商務(wù)拓展經(jīng)理羅霖更是從商業(yè)角度一針見(jiàn)血地指出：“音視頻領(lǐng)域存在多種標(biāo)準(zhǔn)有其歷史原因，不同的標(biāo)準(zhǔn)代表了不同的利益。” 
       鑒于這種狀況，本文將從應(yīng)用的角度，梳理當(dāng)前在中國(guó)受關(guān)注的幾種音視頻標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展趨勢(shì)，并用不少筆墨探討本土相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)AVS的產(chǎn)業(yè)化前景。
應(yīng)用領(lǐng)域重疊，造成標(biāo)準(zhǔn)競(jìng)爭(zhēng)激烈 
       從1948年信息論之父C.E.Shannon在論文中次給出信息墑的數(shù)學(xué)表達(dá)式到現(xiàn)在，數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了近60個(gè)年頭。在這期間，各種算法層出不窮，尤其是近10多年來(lái)，音視頻壓縮算法的發(fā)展非常迅速，標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)也為激烈。 
       表1列舉了目前幾種受關(guān)注的音視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)，從這里我們不難看出，各標(biāo)準(zhǔn)在制定之初所計(jì)劃涵蓋的應(yīng)用領(lǐng)域出現(xiàn)了極大的重疊，而正是這種重疊，導(dǎo)致了目前音視頻領(lǐng)域存在的激烈競(jìng)爭(zhēng)。 
       從目前的情況來(lái)看，代音視頻標(biāo)準(zhǔn)MPEG-2由于建立時(shí)間長(zhǎng)、技術(shù)相對(duì)成熟、設(shè)備易用而且可靠性高，因而應(yīng)用范圍廣、影響。它不僅已被歐洲D(zhuǎn)VB-X、美國(guó)ATSC和日本ISDB數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)所采用，而且主導(dǎo)著全球的激光視盤市場(chǎng)，其它新標(biāo)準(zhǔn)很難在短期內(nèi)撼動(dòng)其地位。此外，現(xiàn)在也有一些消息表明，MPEG-2的支持者正在進(jìn)一步對(duì)該技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，努力提高其壓縮效率。例如近期美國(guó)的Digigami公司就表示，在對(duì)720p/1080p的電影內(nèi)容進(jìn)行編碼制成VBR文件的過(guò)程中，該公司的MPEG-2編碼器所需碼率僅為H.264編碼器的2/3到1/2。由此可見(jiàn)，在過(guò)去以至于今后一段時(shí)間內(nèi)，MPEG-2都將成為國(guó)際上為通行的音視頻標(biāo)準(zhǔn)。 
       由于無(wú)法撼動(dòng)MPEG-2在成熟市場(chǎng)中的地位，第二代編碼技術(shù)(例如MPEG-4、H.264等)在未來(lái)幾年將會(huì)集中在新型應(yīng)用領(lǐng)域中展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。中興通訊股份有限公司網(wǎng)絡(luò)事業(yè)部的沈燦博士表示：“視頻標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)在流媒體業(yè)務(wù)上將表現(xiàn)的為突出。”康佳集團(tuán)的工程師陶顯芳則認(rèn)為，包括VC-1在內(nèi)的新一代編解碼標(biāo)準(zhǔn)在網(wǎng)絡(luò)和手持電子產(chǎn)品中的競(jìng)爭(zhēng)將為激烈，而藍(lán)光與紅光DVD等音頻產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)也不容忽視。 
       毫無(wú)疑問(wèn)，各種標(biāo)準(zhǔn)競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)將會(huì)集中在目前還沒(méi)有形成單一標(biāo)準(zhǔn)壟斷，而且市場(chǎng)潛力巨大的領(lǐng)域。王識(shí)霖指出：“這些領(lǐng)域有一個(gè)共同的特征，那就是傳輸帶寬或存儲(chǔ)空間資源相對(duì)緊張。”以數(shù)字電視為例，目前標(biāo)清數(shù)字視頻的原始數(shù)據(jù)率超過(guò)了200Mbps，而高清則超過(guò)了1Gbps，因此，壓縮比就成為衡量某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的“基本指數(shù)”。對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，采用新一代編碼標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)比采用老標(biāo)準(zhǔn)更具吸引力。 
       那么各種新標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展究竟如何呢？微軟的WMV9格式在網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品中一直頗為流行，而且藍(lán)光光盤協(xié)會(huì)和DVD論壇也將其列為下一代高清晰度DVD格式的三大強(qiáng)制視頻壓縮格式標(biāo)準(zhǔn)之一，但是由于基于WMV9的SMPTE標(biāo)準(zhǔn)VC-1遲遲未獲批準(zhǔn)，所以產(chǎn)業(yè)化程度還無(wú)法與MPEG-4和H.264這兩種成熟的專利標(biāo)準(zhǔn)相比。對(duì)于后兩者的發(fā)展，業(yè)界目前普遍存在一種共識(shí)，那就是由于H.264在同等圖像質(zhì)量下，有較高的數(shù)據(jù)壓縮比(比MPEG4高1.5倍)，而且在傳輸?shù)倪^(guò)程中加入了差錯(cuò)技術(shù)，能夠盡量彌補(bǔ)誤碼造成的影響，因此將替代MPEG-4，在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。LSI Logic公司消費(fèi)類產(chǎn)品部門的營(yíng)銷副總裁Tim Vehling就表示：“我們的Zevio平臺(tái)支持MPEG-1/2/4和H.264視頻編解碼，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度考慮，我更看好H.264的表現(xiàn)。” 
       沈燦也表示：“在流媒體領(lǐng)域，H.264、MPEG4以及中國(guó)的AVS都是潛在的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。中國(guó)目前得到認(rèn)可的算法是H.264，因?yàn)?M的碼流能帶來(lái)DVD的效果，是目前網(wǎng)絡(luò)上能普遍提供的帶寬，達(dá)到了商用的要求。當(dāng)然AVS、WMV9也能達(dá)到同樣的效果，但是從目前的市場(chǎng)上看，H.264的使用者多，是事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。”

表1：倍受關(guān)注的音視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)/建議

確立國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)地位，AVS披掛上陣 
       AVS標(biāo)準(zhǔn)自去年12月6通過(guò)信產(chǎn)部批準(zhǔn)后，其視頻部分已于近期通過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)審批，正式成為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，而音頻、移動(dòng)視頻、系統(tǒng)、數(shù)字版權(quán)管理等部分也將相繼得到審批。下一步AVS成功與否，關(guān)鍵就要看能夠吸引多少內(nèi)容供應(yīng)商和芯片制造商的支持。
與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)相比，AVS在產(chǎn)業(yè)化實(shí)現(xiàn)上主要具備兩大基本優(yōu)勢(shì)： 
       1. 建立時(shí)間較MPEG和H.26X系列晚，因此能夠在仔細(xì)研究MPEG2和H.264等缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)(參見(jiàn)表2)。也正因?yàn)槿绱耍珹VS具有編碼效率高、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低的特點(diǎn)。目前AVS高清視頻標(biāo)準(zhǔn)(AVS-P2)的編碼效率與H.264相當(dāng)，比MPEG-2高2倍；技術(shù)方案更為簡(jiǎn)潔，編碼復(fù)雜度相當(dāng)于H.264的30%，解碼復(fù)雜度則相當(dāng)于H.264的70%。此外，AVS所用的存儲(chǔ)器更少，而內(nèi)部處理帶寬也更低。 
       2. 許可費(fèi)用低。AVS標(biāo)準(zhǔn)提出的初衷就是為了回避國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)高額的專利費(fèi)用，保護(hù)中國(guó)廠商的利益。因而與解碼設(shè)備2.5美元/臺(tái)的MPEG2、0.25美元/臺(tái)的MPEG-4以及每點(diǎn)播一個(gè)節(jié)目收取0.02美元的H.264相比，每臺(tái)解碼器1元(0.12美元)的專利費(fèi)用相信對(duì)眾多廠商和設(shè)備運(yùn)營(yíng)商而言極富吸引力。 
       除此之外，據(jù)AVS標(biāo)準(zhǔn)組相關(guān)人士介紹，AVS還兼容現(xiàn)有的MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)，如果電視臺(tái)采用該標(biāo)準(zhǔn)，那么基于MPEG-2的編輯和傳輸系統(tǒng)都無(wú)需進(jìn)行改變。再者，AVS能夠?yàn)橐粢曨l產(chǎn)業(yè)提供完整的信源編碼技術(shù)方案，與H.264這種單一的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)相比，是一套包含系統(tǒng)、視頻、音頻、媒體版權(quán)管理在內(nèi)的完整標(biāo)準(zhǔn)體系。 
       但是通過(guò)分析我們發(fā)現(xiàn)，AVS的發(fā)展之路仍存在一些障礙。首先，AVS雖然在技術(shù)上有所創(chuàng)新，但是在編碼效率上并沒(méi)有突破。一些業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為：從技術(shù)上看，目前AVS 標(biāo)準(zhǔn)的視頻部分可以算及格，因?yàn)樗纠@開(kāi)了相關(guān)IP又不明顯犧牲性能，但不能說(shuō)有突破，還可以有更大的發(fā)展空間。 
       第二，產(chǎn)業(yè)參與度較低，產(chǎn)業(yè)化腳步緩慢。雖然AVS標(biāo)準(zhǔn)組希望借助開(kāi)放解碼IP核的方法吸引更多IC廠商，但是據(jù)了解，除了ST和少數(shù)幾家本土IC公司正在進(jìn)行相關(guān)研究，更多國(guó)際和中國(guó)的IC企業(yè)仍在觀望之中。究其原因，一些本土IC企業(yè)表示，目前AVS沒(méi)有實(shí)物應(yīng)用參考，廠商對(duì)該新標(biāo)準(zhǔn)在穩(wěn)定性和兼容性上的表現(xiàn)存在顧慮，企業(yè)投入風(fēng)險(xiǎn)大。 
       繼AVS101和鳳芯2號(hào)后，AVS專有芯片市場(chǎng)(尤其是編碼器)一直未傳來(lái)新的消息，而系統(tǒng)廠商在采用AVS芯片方面的工作似乎也沒(méi)有什么新的進(jìn)展。據(jù)一位AVS聯(lián)盟衛(wèi)星電視項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人透露，目前衛(wèi)星電視系統(tǒng)仍然采用‘轉(zhuǎn)碼器＋DSP’的實(shí)現(xiàn)方案，并未采用專有芯片。針對(duì)此種現(xiàn)象王識(shí)霖指出：“產(chǎn)業(yè)參與度低對(duì)AVS的產(chǎn)業(yè)化極其不利。產(chǎn)生這一結(jié)果的原因有二：一是傳統(tǒng)慣性，二是政府還可以做更多工作。” 
       第三，推廣力度有待加強(qiáng)。AVS標(biāo)準(zhǔn)組織在向運(yùn)營(yíng)商主動(dòng)推廣AVS技術(shù)、盡快推出成熟產(chǎn)品、演示AVS技術(shù)等方面做得還不到位。目前，不僅一些相關(guān)的本土系統(tǒng)廠商不知AVS為何物，而且很多在中國(guó)表現(xiàn)活躍的國(guó)際大型IC公司也表示對(duì)AVS標(biāo)準(zhǔn)知之甚少。雖然AVS標(biāo)準(zhǔn)組織成員普遍認(rèn)為，當(dāng)前重要的是踏實(shí)做技術(shù)，產(chǎn)業(yè)化的工作應(yīng)該交給行業(yè)自己完成。但是我們必須認(rèn)識(shí)到，的技術(shù)未必能夠成功商業(yè)化，在算法本身不存在問(wèn)題的前提下，市場(chǎng)接受度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的推動(dòng)起到了舉足輕重的作用。 
       因此，一些業(yè)內(nèi)人士對(duì)AVS表示擔(dān)憂，陶顯芳用詞犀利的說(shuō)：“如果中國(guó)采用AVS標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)產(chǎn)生兩種結(jié)果：，中國(guó)的音視頻技術(shù)產(chǎn)品發(fā)展速度會(huì)變慢，中國(guó)的AVS芯片制造商將會(huì)長(zhǎng)期靠政府‘眷養(yǎng)’，中國(guó)的音視頻技術(shù)產(chǎn)品也將無(wú)法出口；第二，不利于中國(guó)企業(yè)與國(guó)外企業(yè)進(jìn)行技術(shù)交流與合作，使國(guó)人失去一次與外國(guó)人競(jìng)爭(zhēng)和學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。” 
       但是無(wú)論如何，AVS國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)身份的確定，無(wú)疑為AVS今后的發(fā)展起到了推波助瀾的作用。AVS標(biāo)準(zhǔn)工作組的秘書長(zhǎng)黃鐵軍就表示：“相關(guān)行業(yè)在選擇標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)首先考慮引用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。”而面對(duì)市場(chǎng)的多標(biāo)準(zhǔn)壓力，黃鐵軍則認(rèn)為：       “MPEG-2等標(biāo)準(zhǔn)雖然對(duì)某些應(yīng)用領(lǐng)域存在影響，但是從總體上講，目前中國(guó)的音視頻產(chǎn)業(yè)還處在啟動(dòng)階段，許多有關(guān)音視頻應(yīng)用的領(lǐng)域還沒(méi)有展開(kāi)，因此AVS標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展空間很大。接下來(lái)，我們馬上會(huì)看到AVS在新一代光盤、網(wǎng)絡(luò)電視、直播衛(wèi)星以及手機(jī)視頻這四個(gè)領(lǐng)域所取得的進(jìn)展。” 
       總體而言，AVS的出現(xiàn)為整個(gè)中國(guó)音視頻產(chǎn)業(yè)提供了一個(gè)本土標(biāo)準(zhǔn)，而且通過(guò)與國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)組織的溝通，AVS很可能會(huì)走出國(guó)門，所有這些都為中國(guó)今后的研發(fā)創(chuàng)新開(kāi)了一個(gè)好頭。不過(guò)，AVS能否取得終的成功，還要看其是否能夠被行業(yè)接受，成為行業(yè)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。
中國(guó)本土A/V芯片偏向支持單一標(biāo)準(zhǔn) 
       在當(dāng)前音視頻新舊標(biāo)準(zhǔn)交替、市場(chǎng)不明朗的情況下，國(guó)際芯片廠商推出的編解碼芯片，往往支持多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。這些芯片的實(shí)現(xiàn)方案大概分為兩種：一種是傳統(tǒng)的ASIC/ASSP硬解碼方案；另一種則是借助DSP處理器實(shí)現(xiàn)的軟解碼方式。兩種方案可謂各有千秋，前者在計(jì)算速度上占有優(yōu)勢(shì)，后者則在靈活性方面更勝一籌。由于種類繁多，此處就不一一枚舉。 
       而仔細(xì)觀察中國(guó)的芯片設(shè)計(jì)業(yè)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)很明顯的現(xiàn)象，一是音視頻IC多采用硬解碼方式；二是雖然其中不乏支持多標(biāo)準(zhǔn)者，但是更多的產(chǎn)品主要支持單一標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用針對(duì)性強(qiáng)、性價(jià)比好。從這些芯片的定位出發(fā)，我們也可以清楚的看到中國(guó)目前不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ω鞣N標(biāo)準(zhǔn)的支持情況。
1 高清數(shù)字電視芯片仍以MPEG-2為主導(dǎo) 
       以下兩個(gè)例子可以說(shuō)明這一現(xiàn)象。北京海爾集成電路設(shè)計(jì)有限公司已經(jīng)大規(guī)模量產(chǎn)的“愛(ài)國(guó)者III號(hào)”解碼芯片Hi2010，內(nèi)部就集成了MPEG-2解碼器、數(shù)字信號(hào)處理器、微控制器、條件接收標(biāo)準(zhǔn)解擾電路、視頻編碼器等。而上海交大業(yè)也針對(duì)高清數(shù)字市場(chǎng)，推出符合MPEG-2 MP@HL高清級(jí)別的視頻解碼器專用芯片HD2201A，該芯片基于完全的硬件解碼處理結(jié)構(gòu)，解碼速度高達(dá)80Mbps，并在硬件VLD譯碼、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和多級(jí)SDRAM控制等算法方面有所創(chuàng)新。
2 移動(dòng)多媒體芯片擁躉MPEG-4 
       目前，中國(guó)本土IC廠商對(duì)移動(dòng)多媒體領(lǐng)域的關(guān)注度很高，包括深圳安凱、上海杰得微電子、智多微電子以及方泰電子等在內(nèi)的IC公司，都相繼推出了支持MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。例如杰得微電子的Z228應(yīng)用處理器在內(nèi)部集成了一個(gè)支持MPEG-4格式的硬件視頻編解碼器，硬件MPEG4全雙工編解碼器達(dá)到VGA(800x600)、每秒60幀，支持高達(dá)XGA(1024x768)分辨率的24位真彩雙屏顯示，并具有PMP功能；而西安聯(lián)圣公司的ML-M0101系列MPEG4芯片，內(nèi)部則以32位RISC為核心，集成了硬件解碼電路，可硬件實(shí)現(xiàn)MPEG4格式碼流的解碼，并配合芯片內(nèi)部集成的LCD顯示?RGB輸出?ISA接口等非常方便的實(shí)現(xiàn)MPEG4圖像的解碼與輸出。
3 IP機(jī)頂盒領(lǐng)域H.264芯片逐漸成熟 
       正如前文沈燦所介紹，H264在流媒體領(lǐng)域被廣泛認(rèn)可，因而目前該領(lǐng)域的設(shè)備普遍支持H.264算法，國(guó)際芯片廠商的支持情況也很好。中國(guó)從事H.264編解碼研究的IC公司從去年才開(kāi)始展露頭腳，現(xiàn)在正在從起步走向成熟。它們的產(chǎn)品目前主要面向IP機(jī)頂盒應(yīng)用，例如富瀚微電子的ASIC芯片F(xiàn)H8600，支持H.264 Main Profile@Level 3，工作在54MHz時(shí)鐘頻率時(shí)可以對(duì)分辨率為720×480的視頻流進(jìn)行每秒30幀的實(shí)時(shí)解碼。而上面提到的杰得微電子，也表示正在開(kāi)發(fā)針對(duì)機(jī)頂盒應(yīng)用的H264高清解碼芯片。
作者:唐曉琪