1.引言?

??? 網(wǎng)絡(luò)帶寬的提升和高效視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展使得電信寬帶運(yùn)營商" title="寬帶運(yùn)營商">寬帶運(yùn)營商對部署和發(fā)展寬帶網(wǎng)絡(luò)數(shù)字電視（IPTV）、可視電話、網(wǎng)絡(luò)游戲等寬帶增值業(yè)務(wù)" title="增值業(yè)務(wù)">增值業(yè)務(wù)充滿了期待，并希望能夠把握住這些充滿市場前景的機(jī)遇，使之成為未來新的收益增長點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)自身業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型的切入點(diǎn)。?

??? IPTV業(yè)務(wù)是寬帶增值業(yè)務(wù)發(fā)展的首選業(yè)務(wù)，電信寬帶運(yùn)營商面臨著如何更好地利用現(xiàn)有寬帶網(wǎng)絡(luò)資源來部署IPTV業(yè)務(wù)的挑戰(zhàn)，其中一個(gè)重要的原因就是現(xiàn)有寬帶網(wǎng)絡(luò)的有效帶寬資源目前大部分只能提升到2M左右。雖然帶寬的提升從技術(shù)、產(chǎn)品和未來發(fā)展的角度出發(fā)，已經(jīng)非常容易實(shí)現(xiàn)100M帶寬的接入，但是電信寬帶運(yùn)營商還不希望在現(xiàn)階段投入過多的資源對現(xiàn)網(wǎng)進(jìn)行大規(guī)模的帶寬升級和改造。因此如何盡可能地高效率利用2M的帶寬實(shí)現(xiàn)更多的寬帶增值業(yè)務(wù)成為了電信寬帶運(yùn)營商的關(guān)注點(diǎn)?

??? 基于MPEG-4ASP編解碼" title="編解碼">編解碼技術(shù)的IPTV商用系統(tǒng)在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的成功部署，讓電信寬帶運(yùn)營商了解到2M的現(xiàn)網(wǎng)寬帶資源已經(jīng)可以支撐IPTV業(yè)務(wù)。與寬帶運(yùn)營商的傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)不同，IPTV業(yè)務(wù)是承載在一個(gè)封閉的有QoS保證的可稱為IPTV業(yè)務(wù)專網(wǎng)上的；在支撐IPTV業(yè)務(wù)的同時(shí)，寬帶運(yùn)營商還計(jì)劃該專網(wǎng)能夠承載可視電話、網(wǎng)絡(luò)游戲、信息服務(wù)等等可能的寬帶增值業(yè)務(wù)。?

??? H.264編解碼技術(shù)在IPTV系統(tǒng)中的應(yīng)用試驗(yàn)，讓電信寬帶運(yùn)營商敏銳意識到承載IPTV帶寬似乎還可以節(jié)省下來用作他途，從而更加增強(qiáng)了運(yùn)營商對IPTV專網(wǎng)承載未來寬帶增值業(yè)務(wù)的期待。?

??? 2.H.264應(yīng)用的兩面性?

??? H.264作為新興的編解碼技術(shù)帶來了技術(shù)上的改進(jìn)，MPEG4和H.264的實(shí)驗(yàn)室對比測試表明，H.264的編解碼效率比MPEG-4的效率高5%－15％。以標(biāo)準(zhǔn)清晰度DVD的畫質(zhì)效果作為基準(zhǔn)測試，MPEG-4ASP需要1.4M左右的壓縮碼率，而H.264比MPEG4效率高大約5％；如果MPEG-4和H.264都以2M左右的碼率進(jìn)行壓縮，兩種技術(shù)的效果幾乎沒有差異，人眼無法區(qū)分。如果要實(shí)現(xiàn)高清節(jié)目的壓縮，H.264需要6M以上的壓縮碼率。?

??? 而在現(xiàn)網(wǎng)IPTV業(yè)務(wù)平臺應(yīng)用試驗(yàn)中，如果需要影片保持DVD的質(zhì)量，那么H.264需要1.6M的壓縮碼率，MPEG-4ASP需要1.8M的壓縮碼率；因此從IPTV業(yè)務(wù)用戶體驗(yàn)的角度出發(fā)，目前選擇H.264只比選擇MPEG-4ASP節(jié)省了200K左右的帶寬。?

??? 從技術(shù)的演進(jìn)來看，IPTV將逐漸由MPEG-4ASP升級到支持H.264，IPTV設(shè)備廠商和H.264技術(shù)及產(chǎn)品提供商現(xiàn)階段也紛紛推出H.264的演示系統(tǒng)和產(chǎn)品，但產(chǎn)品的穩(wěn)定程度和兼容性尚且不明，比起MPEG-4ASP來說，產(chǎn)品還欠缺相應(yīng)的成熟度，短期內(nèi)無法提供大規(guī)模商用的成熟產(chǎn)品。?

??? 由此可以看出，現(xiàn)有階段的H.264技術(shù)和產(chǎn)品面臨著理論和現(xiàn)實(shí)的兩面性。雖然H.264的應(yīng)用在理論上可以實(shí)現(xiàn)節(jié)省一定的帶寬，但是在實(shí)際的IPTV業(yè)務(wù)開展中，目前選擇H.264僅僅獲得了并不明顯的帶寬優(yōu)勢，而并沒有為現(xiàn)有IPTV業(yè)務(wù)帶來量變到質(zhì)變的提升。?

??? 3.H.264的高復(fù)雜度給多媒體處理芯片" title="處理芯片">處理芯片帶來挑戰(zhàn)?

??? 眾所周知，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。這對當(dāng)前的多媒體處理芯片性能提出了極大的挑戰(zhàn)，從而帶動(dòng)多媒體處理芯片系統(tǒng)架構(gòu)的革新，H.264算法和架構(gòu)的互動(dòng)將會(huì)成為這一輪革新的強(qiáng)有力的驅(qū)動(dòng)。?

??? 為提高多媒體處理芯片的能力，各大廠商都在原有通用處理芯片的架構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行了媒體處理指令集擴(kuò)展。其中，SIMD是幾乎被所有面向媒體處理相關(guān)領(lǐng)域的處理器所廣泛采用的一項(xiàng)技術(shù)。SIMD技術(shù)利用了視頻算法中DCT/IDCT及ME/MC（運(yùn)動(dòng)估計(jì)、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償）等算法模塊中的可并行特性，通過在處理器內(nèi)核中內(nèi)置多個(gè)運(yùn)算單元以及相應(yīng)的控制、數(shù)據(jù)通路來實(shí)現(xiàn)，反映給用戶的是提供了支持SIMD操作的指令集。H.264由于增加了很多以往標(biāo)準(zhǔn)所沒有的編碼技術(shù)，例如整數(shù)變換（結(jié)合量化），去方塊效應(yīng)濾波器，以及精度更高的運(yùn)動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償?shù)鹊?，這就要求在現(xiàn)有的媒體處理指令集上必須進(jìn)行擴(kuò)展。?

??? 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，估計(jì)采用了多幀參考技術(shù)，這要求處理器體系架構(gòu)對處理器的數(shù)據(jù)調(diào)度機(jī)制以及片內(nèi)外存儲器的組織等必須有新的考慮。另外H.264和以往標(biāo)準(zhǔn)一樣可以進(jìn)行基于圖（picture）、片（slice）和宏塊級的并行處理。而且H.264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，延長了H.264芯片的實(shí)現(xiàn)周期和產(chǎn)品成熟周期。?

??? 從現(xiàn)在市場上幾乎很難見到成型H.264的芯片，更談不上規(guī)模化生產(chǎn)；雖然有少數(shù)公司推出的多媒體處理芯片都號稱支持H.264標(biāo)準(zhǔn)，但是卻鮮有實(shí)際應(yīng)用；實(shí)際上從產(chǎn)品的角度出發(fā)，H.264的DSP/SOC等專用芯片進(jìn)行大規(guī)模商用還至少需一年左右的時(shí)間。?

??? 4.IPTV機(jī)頂盒還不能良好的支持基于H.264技術(shù)的業(yè)務(wù)?

??? 雖然現(xiàn)有的采用TiDM642處理器的IPTV機(jī)頂盒可以支持H.264的標(biāo)清解碼，但是對于寬帶運(yùn)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(jī)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(shí)現(xiàn)，為IPTV業(yè)務(wù)帶來相當(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)的市場投入成本，同時(shí)加大了IPTV業(yè)務(wù)市場風(fēng)險(xiǎn)。?

??? 反觀MPEG-4ASP，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)過了相當(dāng)長時(shí)期的技術(shù)檢驗(yàn)，擁有良好的兼容性和穩(wěn)定性。有了這些芯片支持，寬帶運(yùn)營商可以盡快開展類似的增值業(yè)務(wù)。?

??? MPEG-4編解碼芯片出貨數(shù)量，一直保持著平穩(wěn)的增長，并進(jìn)一步占據(jù)全球大部分市場。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。相對于H.264在技術(shù)方面的不成熟和芯片支持的不足，并基于兼容性和穩(wěn)定性的考慮，MPEG-4在未來相當(dāng)長的一段時(shí)期內(nèi)應(yīng)當(dāng)還會(huì)占據(jù)統(tǒng)治地位。?

??? 5.MPEG-4ASPIPTV可平滑升級兼容H.264?

??? 雖然H.264的低碼率壓縮優(yōu)勢由于受到當(dāng)前多媒體處理芯片和技術(shù)和產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的限制，目前技術(shù)上存在過多的風(fēng)險(xiǎn)，在成本上存在過多的市場風(fēng)險(xiǎn)，在IPTV系統(tǒng)中只能處于技術(shù)試驗(yàn)階段，但是H.264的高壓縮特性對寬帶運(yùn)營商充滿了誘惑，IPTV系統(tǒng)如何平滑地升級兼容H.264是寬帶運(yùn)營商目前在技術(shù)方面的主要顧慮。?

??? 為我們熟知的是H.264作為MPEG組織和ITU共同認(rèn)定的標(biāo)準(zhǔn)，H.264也就是MPEG-4Part10或者MPEG-4AdvancedVideoCODEC，是MPEG-4視頻規(guī)格中的一種；MPEG-4里還有MPEG-4Audio和MPEG-4 System的不同規(guī)格。也就是說，H.264僅僅是MPEG-4系統(tǒng)中的一種視頻編解碼規(guī)格，從技術(shù)規(guī)范方面來說， IPTV本身就可以實(shí)現(xiàn)CODEC從MPEG-4 ASP向H.264平滑升級。?

??? 需要強(qiáng)調(diào)的是，IPTV是否可以平滑升級兼容H.264的關(guān)鍵點(diǎn)在于IPTV系統(tǒng)設(shè)計(jì)能否做到平臺架構(gòu)體系與編解碼無關(guān)，從而并不影響和改變IPTV平臺架構(gòu)體系中如存儲、傳輸、分發(fā)、播放、元數(shù)據(jù)、數(shù)字版權(quán)管理、電子節(jié)目菜單等各部分。而受到最大影響的只是終端的編解碼和IPTV前端的實(shí)時(shí)編碼設(shè)備和轉(zhuǎn)碼工具。由此可見，只要IPTV架構(gòu)體系合理，IPTV平滑升級兼容H.264只是時(shí)間的問題，需要等待業(yè)界H.264設(shè)備和芯片產(chǎn)品的成熟而已。?