一、概述

多媒體技術(shù)是新興的信息高科技產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)之一，而圖像視頻的編碼技術(shù)是多媒體技術(shù)的關(guān)鍵。視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)主要由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO/IEC和國際電信聯(lián)盟ITU-T開發(fā)，ISO/IEC發(fā)布的MPEG標(biāo)準(zhǔn)主要有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4及MPEG-7，ITU-T發(fā)布的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)有H.261、H.262、H.263系列等。

視頻編碼從目前業(yè)界應(yīng)用來看主要以MPEG標(biāo)準(zhǔn)族為主，各廠家和不同行業(yè)都仿效MPEG標(biāo)準(zhǔn)，出臺了一系列參照MPEG標(biāo)準(zhǔn)的行業(yè)規(guī)范和國家規(guī)范，從而使MPEG及其派生的產(chǎn)品應(yīng)用越來越廣。

MPEG-1制定于1992年，主要是針對CIF標(biāo)準(zhǔn)分析率（NTSC制為352×240，PAL制為352×288）的圖像進(jìn)行壓縮，視音頻信息經(jīng)過壓縮后的數(shù)據(jù)碼率最大為1.5Mbit/s，主要應(yīng)用在CD-ROM、Video-CD等數(shù)字媒體上進(jìn)行存儲，也可以在局域網(wǎng)、ISDN網(wǎng)上進(jìn)行視音頻信息的傳輸。

MPEG-2制定于1995年，該標(biāo)準(zhǔn)主要針對標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視和高清晰度電視在各種應(yīng)用下的壓縮方案和系統(tǒng)層的詳細(xì)規(guī)定，編碼碼率可達(dá)100Mbit/s。MPEG-2特別適用于廣播級的數(shù)字電視的編碼和傳送，被認(rèn)定為SDTV和HDTV的編碼標(biāo)準(zhǔn)。

MPEG-4于1998年定案，隨后該標(biāo)準(zhǔn)仍在不停發(fā)展和補充。它的特點是更適于交互式AV服務(wù)及遠(yuǎn)程監(jiān)控，是一個有交互性的動態(tài)圖像標(biāo)準(zhǔn)。它可以將較大的媒體文件在保證視音頻質(zhì)量下壓縮得非常小，利于在網(wǎng)絡(luò)中傳播,因此MPEG-4被ISMA作為流媒體技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。目前已經(jīng)有很多編解碼器都是參照MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)，如WMV9、Dvix等。

二、 MPEG-4編碼標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)

MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)由6個主要部分構(gòu)成：

（1）多媒體傳送整體框架（DMIF，The Deliveries Multimedia Integration Framework）

DMIF主要用于解決交互網(wǎng)絡(luò)中、廣播環(huán)境下及磁盤存儲應(yīng)用中多媒體應(yīng)用的操作問題，通過傳輸多路合成信息來建立客戶端和服務(wù)器端的連接與傳輸。

（2）數(shù)據(jù)平面

（3）緩沖區(qū)管理和實時識別

MPEG-4定義了一個系統(tǒng)解碼模式，該解碼模式描述了一種理想的處理比特流句法語義的解碼裝置，它要求特殊的緩沖區(qū)和實時模式，通過有效地管理，可以更好地利用有限的緩沖區(qū)空間。

（4）音頻編碼

MPEG-4不僅支持自然聲音，而且支持合成聲音。MPEG-4的音頻部分將音頻的合成編碼和自然聲音的編碼相結(jié)合，并支持音頻的對象特征。

（5）視頻編碼

與音頻編碼類似，MPEG-4也支持對自然和合成的視覺對象的編碼。合成的視覺對象包括二維、三維動畫和人面部表情動畫等。

（6）場景描述

MPEG-4提供了一系列工具，用于組成場景中的一組對象，并提供一些必要的合成信息組成場景描述。

MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)仍在不停發(fā)展，目前比較受矚目的就是MPEG-4 （Part10），即H.264標(biāo)準(zhǔn)的研究。H.264標(biāo)準(zhǔn)是由ISO/IEC和ITU-T兩大國際標(biāo)準(zhǔn)化組織共同制定的面向?qū)嶋H應(yīng)用的視頻編碼新標(biāo)準(zhǔn)。它具有一系列優(yōu)于MPEG-4（part2）的新特性，可適應(yīng)更高圖像質(zhì)量和低碼速率應(yīng)用的需求。

在相同的重建圖像質(zhì)量下，H.264比H.263+和MPEG-4（SP）減小50%碼率，而且對網(wǎng)絡(luò)傳輸具有更好的支持功能，它引入了面向IP包的編碼機制，有利于網(wǎng)絡(luò)中的分組傳輸，支持網(wǎng)絡(luò)中視頻的流媒體傳輸；同時，具有較強的抗誤碼特性，可適應(yīng)丟包率高、干擾嚴(yán)重的無線信道中的視頻傳輸；此外，能適應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)傳輸，網(wǎng)絡(luò)親和力強。

三、 MPEG-4 AVC/ H.264編碼的應(yīng)用

正如MPEG-4 AVC/ H.264的特性，將來在多媒體業(yè)務(wù)里將有廣泛應(yīng)用：

（1）目前世界一些電視組織及媒體運營商紛紛選擇H.264作為媒體格式標(biāo)準(zhǔn)，例如（DVB）歐洲標(biāo)準(zhǔn)組織、美國 ATSC、韓國DMB及日本的 ISDB-T已批準(zhǔn)MPEG-4 AVC/ H.264 用于廣播電視。

（2）眾多主流編碼器廠家（如：哈雷、Skystream、科學(xué)亞特蘭大、Tandberg、湯姆遜、Optibase等）支持H.264，已有產(chǎn)品進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用，而且大多數(shù)編碼器廠家將推出基于H.264的高清編碼器。

（3）H.264新一代DVD的標(biāo)準(zhǔn)，得到大部分內(nèi)容供應(yīng)商的認(rèn)可，目前兩大下一代DVD格式的競爭對手（HD-DVD 格式和Blu-ray光盤格式）都在定義H.264/AVC HP（HIGH PROFILE）作為必選項支持。

（4）隨著目前IPTV業(yè)務(wù)的發(fā)展，H.264標(biāo)準(zhǔn)將成為電信運營商選擇的終極媒體格式，同時國內(nèi)外設(shè)備廠家紛紛推出支持H.264標(biāo)準(zhǔn)的機頂盒。

（5）H.264在編碼中引入了抗誤碼的功能，最適合有噪聲的無線傳輸環(huán)境，H.264標(biāo)準(zhǔn)被3GPP采納為移動視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。

四、亟待解決的問題

眾所周知，H.264的高效性是建立在其實現(xiàn)的高復(fù)雜度的算法基礎(chǔ)上，就其基本規(guī)范（Baseline Profile）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，這對當(dāng)前的多媒體處理芯片性能提出了極大的挑戰(zhàn)，特別是對于攜帶式應(yīng)用來說，意味著生產(chǎn)成本的提高和電池壽命的縮短。

目前越來越多的視頻研究機構(gòu)、設(shè)備生產(chǎn)廠商及相關(guān)研究單位都展開對H.264標(biāo)準(zhǔn)的研究，同時已生產(chǎn)出一系列的基于H.264標(biāo)準(zhǔn)（主要基于）的設(shè)備，包括編解碼器、移動終端、家電及相關(guān)的媒體設(shè)備等。但由于各廠家或研究機構(gòu)對H.264標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行不同程度優(yōu)化，不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備互通性較差，尤其對于移動終端及發(fā)展IPTV業(yè)務(wù)必不可少的機頂盒，這也是目前電信運營商在推廣IPTV、流媒體等多媒體業(yè)務(wù)時最為關(guān)心的問題。