音視頻編解碼技術經過10多年的發展，目前該領域出現了多種互不兼容標準共存的現象，而且在未來相當長一段時間內這種局面都將繼續維持。本期音視頻標準特別報道從應用角度出發，對當前在中國受關注的幾種標準的發展趨勢進行梳理，并用不少筆墨探討了本土相關標準AVS的產業化前景。 
       數字音視頻產業作為電子信息產業的重大組成部分之一，近年來的發展勢頭不容小覷。有數據預測，到2008年，中國數字音視頻產業年產值將達9,000億元，超過通信產業躍居信息業首位；而到2010年，音視頻產業更將達到1.5萬億元，成為國民經濟的大支柱。 
       中國信息產業的大踏步前進，使得中國成為眾多數字音視頻產業巨頭的競技舞臺，而以音視頻編解碼核心技術為基礎的行業標準，一直以來都是該領域的“兵家必爭之地”。當前音視頻編解碼技術發展的理想方向，應當綜合現有壓縮編碼技術，制定全球統一標準，使信息管理系統具有普遍的互操作性并確保未來的兼容性。但現實情況卻是：音視頻領域存在多種互不兼容的標準，在未來相當長一段時間內這一局面仍將繼續維持。對此，湯姆遜(北京)集成電路研發中心的總監王識霖表示：“從理論上講，音視頻領域不排除搞一個大一統的方案，把所有過去、未來的需求都考慮進去的可能。但是從工業實踐來看，這樣的方案在實現的性價比上不會比那些雖然涵蓋面較窄但針對性強的方案更有效。”而杰得微電子的商務拓展經理羅霖更是從商業角度一針見血地指出：“音視頻領域存在多種標準有其歷史原因，不同的標準代表了不同的利益。” 
       鑒于這種狀況，本文將從應用的角度，梳理當前在中國受關注的幾種音視頻標準的發展趨勢，并用不少筆墨探討本土相關標準AVS的產業化前景。
應用領域重疊，造成標準競爭激烈 
       從1948年信息論之父C.E.Shannon在論文中次給出信息墑的數學表達式到現在，數據壓縮技術已經發展了近60個年頭。在這期間，各種算法層出不窮，尤其是近10多年來，音視頻壓縮算法的發展非常迅速，標準之爭也為激烈。 
       表1列舉了目前幾種受關注的音視頻編解碼標準，從這里我們不難看出，各標準在制定之初所計劃涵蓋的應用領域出現了極大的重疊，而正是這種重疊，導致了目前音視頻領域存在的激烈競爭。 
       從目前的情況來看，代音視頻標準MPEG-2由于建立時間長、技術相對成熟、設備易用而且可靠性高，因而應用范圍廣、影響。它不僅已被歐洲DVB-X、美國ATSC和日本ISDB數字電視標準所采用，而且主導著全球的激光視盤市場，其它新標準很難在短期內撼動其地位。此外，現在也有一些消息表明，MPEG-2的支持者正在進一步對該技術進行優化，努力提高其壓縮效率。例如近期美國的Digigami公司就表示，在對720p/1080p的電影內容進行編碼制成VBR文件的過程中，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，在過去以至于今后一段時間內，MPEG-2都將成為國際上為通行的音視頻標準。 
       由于無法撼動MPEG-2在成熟市場中的地位，第二代編碼技術(例如MPEG-4、H.264等)在未來幾年將會集中在新型應用領域中展開競爭。中興通訊股份有限公司網絡事業部的沈燦博士表示：“視頻標準之爭在流媒體業務上將表現的為突出。”康佳集團的工程師陶顯芳則認為，包括VC-1在內的新一代編解碼標準在網絡和手持電子產品中的競爭將為激烈，而藍光與紅光DVD等音頻產品的標準之爭也不容忽視。 
       毫無疑問，各種標準競爭的重點將會集中在目前還沒有形成單一標準壟斷，而且市場潛力巨大的領域。王識霖指出：“這些領域有一個共同的特征，那就是傳輸帶寬或存儲空間資源相對緊張。”以數字電視為例，目前標清數字視頻的原始數據率超過了200Mbps，而高清則超過了1Gbps，因此，壓縮比就成為衡量某個標準的“基本指數”。對運營商來說，采用新一代編碼標準遠比采用老標準更具吸引力。 
       那么各種新標準的發展究竟如何呢？微軟的WMV9格式在網絡產品中一直頗為流行，而且藍光光盤協會和DVD論壇也將其列為下一代高清晰度DVD格式的三大強制視頻壓縮格式標準之一，但是由于基于WMV9的SMPTE標準VC-1遲遲未獲批準，所以產業化程度還無法與MPEG-4和H.264這兩種成熟的專利標準相比。對于后兩者的發展，業界目前普遍存在一種共識，那就是由于H.264在同等圖像質量下，有較高的數據壓縮比(比MPEG4高1.5倍)，而且在傳輸的過程中加入了差錯技術，能夠盡量彌補誤碼造成的影響，因此將替代MPEG-4，在更多的領域得到應用。LSI Logic公司消費類產品部門的營銷副總裁Tim Vehling就表示：“我們的Zevio平臺支持MPEG-1/2/4和H.264視頻編解碼，但是從長遠角度考慮，我更看好H.264的表現。” 
       沈燦也表示：“在流媒體領域，H.264、MPEG4以及中國的AVS都是潛在的競爭對手。中國目前得到認可的算法是H.264，因為2M的碼流能帶來DVD的效果，是目前網絡上能普遍提供的帶寬，達到了商用的要求。當然AVS、WMV9也能達到同樣的效果，但是從目前的市場上看，H.264的使用者多，是事實上的標準。”

表1：倍受關注的音視頻編碼標準/建議

確立國家標準地位，AVS披掛上陣 
       AVS標準自去年12月6通過信產部批準后，其視頻部分已于近期通過國家標準化管理委員會審批，正式成為國家標準，而音頻、移動視頻、系統、數字版權管理等部分也將相繼得到審批。下一步AVS成功與否，關鍵就要看能夠吸引多少內容供應商和芯片制造商的支持。
與現有標準相比，AVS在產業化實現上主要具備兩大基本優勢： 
       1. 建立時間較MPEG和H.26X系列晚，因此能夠在仔細研究MPEG2和H.264等缺點的基礎上進行開發(參見表2)。也正因為如此，AVS具有編碼效率高、實現復雜度低的特點。目前AVS高清視頻標準(AVS-P2)的編碼效率與H.264相當，比MPEG-2高2倍；技術方案更為簡潔，編碼復雜度相當于H.264的30%，解碼復雜度則相當于H.264的70%。此外，AVS所用的存儲器更少，而內部處理帶寬也更低。 
       2. 許可費用低。AVS標準提出的初衷就是為了回避國外標準高額的專利費用，保護中國廠商的利益。因而與解碼設備2.5美元/臺的MPEG2、0.25美元/臺的MPEG-4以及每點播一個節目收取0.02美元的H.264相比，每臺解碼器1元(0.12美元)的專利費用相信對眾多廠商和設備運營商而言極富吸引力。 
       除此之外，據AVS標準組相關人士介紹，AVS還兼容現有的MPEG-2標準，如果電視臺采用該標準，那么基于MPEG-2的編輯和傳輸系統都無需進行改變。再者，AVS能夠為音視頻產業提供完整的信源編碼技術方案，與H.264這種單一的視頻編碼標準相比，是一套包含系統、視頻、音頻、媒體版權管理在內的完整標準體系。 
       但是通過分析我們發現，AVS的發展之路仍存在一些障礙。首先，AVS雖然在技術上有所創新，但是在編碼效率上并沒有突破。一些業內人士認為：從技術上看，目前AVS 標準的視頻部分可以算及格，因為它基本繞開了相關IP又不明顯犧牲性能，但不能說有突破，還可以有更大的發展空間。 
       第二，產業參與度較低，產業化腳步緩慢。雖然AVS標準組希望借助開放解碼IP核的方法吸引更多IC廠商，但是據了解，除了ST和少數幾家本土IC公司正在進行相關研究，更多國際和中國的IC企業仍在觀望之中。究其原因，一些本土IC企業表示，目前AVS沒有實物應用參考，廠商對該新標準在穩定性和兼容性上的表現存在顧慮，企業投入風險大。 
       繼AVS101和鳳芯2號后，AVS專有芯片市場(尤其是編碼器)一直未傳來新的消息，而系統廠商在采用AVS芯片方面的工作似乎也沒有什么新的進展。據一位AVS聯盟衛星電視項目的負責人透露，目前衛星電視系統仍然采用‘轉碼器＋DSP’的實現方案，并未采用專有芯片。針對此種現象王識霖指出：“產業參與度低對AVS的產業化極其不利。產生這一結果的原因有二：一是傳統慣性，二是政府還可以做更多工作。” 
       第三，推廣力度有待加強。AVS標準組織在向運營商主動推廣AVS技術、盡快推出成熟產品、演示AVS技術等方面做得還不到位。目前，不僅一些相關的本土系統廠商不知AVS為何物，而且很多在中國表現活躍的國際大型IC公司也表示對AVS標準知之甚少。雖然AVS標準組織成員普遍認為，當前重要的是踏實做技術，產業化的工作應該交給行業自己完成。但是我們必須認識到，的技術未必能夠成功商業化，在算法本身不存在問題的前提下，市場接受度對標準的推動起到了舉足輕重的作用。 
       因此，一些業內人士對AVS表示擔憂，陶顯芳用詞犀利的說：“如果中國采用AVS標準可能會產生兩種結果：，中國的音視頻技術產品發展速度會變慢，中國的AVS芯片制造商將會長期靠政府‘眷養’，中國的音視頻技術產品也將無法出口；第二，不利于中國企業與國外企業進行技術交流與合作，使國人失去一次與外國人競爭和學習的機會。” 
       但是無論如何，AVS國家標準身份的確定，無疑為AVS今后的發展起到了推波助瀾的作用。AVS標準工作組的秘書長黃鐵軍就表示：“相關行業在選擇標準的時候，應當首先考慮引用國家標準。”而面對市場的多標準壓力，黃鐵軍則認為：       “MPEG-2等標準雖然對某些應用領域存在影響，但是從總體上講，目前中國的音視頻產業還處在啟動階段，許多有關音視頻應用的領域還沒有展開，因此AVS標準的發展空間很大。接下來，我們馬上會看到AVS在新一代光盤、網絡電視、直播衛星以及手機視頻這四個領域所取得的進展。” 
       總體而言，AVS的出現為整個中國音視頻產業提供了一個本土標準，而且通過與國外標準組織的溝通，AVS很可能會走出國門，所有這些都為中國今后的研發創新開了一個好頭。不過，AVS能否取得終的成功，還要看其是否能夠被行業接受，成為行業的事實標準。
中國本土A/V芯片偏向支持單一標準 
       在當前音視頻新舊標準交替、市場不明朗的情況下，國際芯片廠商推出的編解碼芯片，往往支持多個標準。這些芯片的實現方案大概分為兩種：一種是傳統的ASIC/ASSP硬解碼方案；另一種則是借助DSP處理器實現的軟解碼方式。兩種方案可謂各有千秋，前者在計算速度上占有優勢，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。 
       而仔細觀察中國的芯片設計業，就會發現兩個很明顯的現象，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準者，但是更多的產品主要支持單一標準，應用針對性強、性價比好。從這些芯片的定位出發，我們也可以清楚的看到中國目前不同應用領域對各種標準的支持情況。
1 高清數字電視芯片仍以MPEG-2為主導 
       以下兩個例子可以說明這一現象。北京海爾集成電路設計有限公司已經大規模量產的“愛國者III號”解碼芯片Hi2010，內部就集成了MPEG-2解碼器、數字信號處理器、微控制器、條件接收標準解擾電路、視頻編碼器等。而上海交大業也針對高清數字市場，推出符合MPEG-2 MP@HL高清級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構，解碼速度高達80Mbps，并在硬件VLD譯碼、運動補償和多級SDRAM控制等算法方面有所創新。
2 移動多媒體芯片擁躉MPEG-4 
       目前，中國本土IC廠商對移動多媒體領域的關注度很高，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的IC公司，都相繼推出了支持MPEG-4標準的產品。例如杰得微電子的Z228應用處理器在內部集成了一個支持MPEG-4格式的硬件視頻編解碼器，硬件MPEG4全雙工編解碼器達到VGA(800x600)、每秒60幀，支持高達XGA(1024x768)分辨率的24位真彩雙屏顯示，并具有PMP功能；而西安聯圣公司的ML-M0101系列MPEG4芯片，內部則以32位RISC為核心，集成了硬件解碼電路，可硬件實現MPEG4格式碼流的解碼，并配合芯片內部集成的LCD顯示?RGB輸出?ISA接口等非常方便的實現MPEG4圖像的解碼與輸出。
3 IP機頂盒領域H.264芯片逐漸成熟 
       正如前文沈燦所介紹，H264在流媒體領域被廣泛認可，因而目前該領域的設備普遍支持H.264算法，國際芯片廠商的支持情況也很好。中國從事H.264編解碼研究的IC公司從去年才開始展露頭腳，現在正在從起步走向成熟。它們的產品目前主要面向IP機頂盒應用，例如富瀚微電子的ASIC芯片FH8600，支持H.264 Main Profile@Level 3，工作在54MHz時鐘頻率時可以對分辨率為720×480的視頻流進行每秒30幀的實時解碼。而上面提到的杰得微電子，也表示正在開發針對機頂盒應用的H264高清解碼芯片。
作者:唐曉琪