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1、流媒体技术之核心视频压缩技术浅析时代互动传媒技术有限公司以音频、视频压缩技术为核心的多媒体技术近年来发展迅速，同时随着计算机网络技术的不断进步，尤其是宽带网络的普及，二者结合的产物就是所谓的流媒体技术。流媒体指在I n t e r n e t I n t r a n e t中使用流式传输技术的连续时基媒体，如音频、视频或多媒体文件。流式媒体在播放前并不下载整个文件，而是数据流随时传送、随时播放。，宽带网络技术的普及为流媒体技术的高速发展带来了机遇。目前，宽带网络以及流媒体的需求呈现出旺盛的增长态势。美国互联网调查机构I n t e r n e ta n dA m e r i c a nL i
2、f eP r o j e c t 所作的调查清楚地说明了这一点。根据P e w 的调查，约有2 4 0 0 万美国人在家中连入了高速网络，占网民总数的2 1 。是两年前宽带网络用户数的四倍。其中，通过有线电视调制解调器接入的宽带用户约占7 1 ；其次为D S L 电话线路用户，占2 7 ：剩余的2 用户采用卫星或无线宽带接入。P e w 对宽带网用户进行的另一项调查显示，有6 3 的宽带用户曾下载游戏、视频或图片，5 0 的用户曾下载音乐文件。I D CJ a p a n于2 0 0 2 年6 月1 3 日公布了日本影视及音乐等流式媒体信息内容的市场调查结果，该结果显示，2 0 0 1年该市场
3、的规模为8 4 亿日元，今后将会急剧扩大，到2 0 0 6 年将达到1 6 8 0 亿日元，增长到大约2 0 倍。在过去，由于通信线路的带宽不足，对于流式媒体信息内容的需求主要以网上广播等声音信息为主。不过，随着近年有线电视调制解调器接入、A S D L 等宽带线路的普及，对于影视信息内容的需求正在急剧增加。I D CJ a p a n 预测，由于版权关系等多种原因，被认为将成为影视信息主角的电影和电视节目，将从把信息贮存到用户电脑中的下载型转移到流式媒体型。在流媒体技术中，压缩技术始终是流媒体技术发展的核心。针对核心的压缩技术，不只是各个生产厂商、开发商之间进行着激烈的竞争，各个国际标准组织
4、之间也力争取得技术上的领先。I S O I E C 国际标准组织的动态图像专家组M P E G ( M o v i n gP i c t u r eE x p e r t sG r o u p ) 于1 9 9 8 年发布了M P E G 一4 标准的草稿，该标准对压缩算法进行了改进，为了达到更好的压缩效果，采用了许多新的技术与观念。M P E G - 1 和M P E G - 2 的压缩率大概在2 0 到3 0 倍之间，而M P E G 一4 的压缩率可以超过1 0 0 倍。M P E G l 码率大约是1 5 - 5M b p s ，M P E G - 2 的码率大约是3 一1 5M b
5、p s ，运用在网络传输上还是太高，尤其是无线通讯方面。而M P G G - 4 在4 0 0K b p s 左右的码率下即可以实现有效的音、视频传输，随着码率的提高可以相应提高音频、视频质量。M P E G - 4 是一系列复杂标准的总称。包括音频、视频、系统等等。在M P E G 一4 中提出了一些全新的概念，比如很重要的一点：基于对象的编码。传统的压缩方法是基于帧的，当由于网络带宽的限制，必须对压缩比特率进行控制时，整帧图像的质量都受影响，而在M P G E 一4 中，比特率的控制可以基于对象，在低带宽的情况下，可以利用码率分配的方法，对于用户感兴趣的对象多分配一些比特率，对于用户不感兴
6、趣的对象可以少分配一些比特率，这样图像的质量就可以灵活的得到控制。例如电视新闻播报的场景中，播音员是_ 个物件，背后的布景及新闻片窗口也分别是一个物件，播音员的声音也是一个物件。可以针对不同的物件特性采取不同的压缩编码技巧，以得到最好的压缩效果。布景只要传送一次资料，以后不再传送。新闻片窗口采用H 2 6 L 编码，播音员采用M P E G 2 的编码。声音则采用M P 3 的格式。将这些不同的资料整合后结合起来一起传送。解码器收到资料后，先将各个不同格2 0 0 3 4 第三届全国因特网与音视频广播发展研讨会3 9流媒体技术之核心视频压缩技术浅析式的资料分开。依照各自的格式解码。再根据时间和
7、空间的关系，将各个物件加以组合。就可以还原成原来的场景。M P E G - 4 标准实际上相当庞大，它具有广泛的适应性和可扩展性H 2 6 3 是I T U T 提出的视频编解码建议，当时主要是为了应用于视频会议上。它是基于运动补偿差分预测编码( D P C M ) 的混合编码，在运动搜索的基础上进行运动补偿，然后运用D C T 变换和游程编码，从而得到输出码流。它具有以下特点：( 1 ) 较低的码率，实时性，较低的端到端的延迟。( 2 ) 较低的软件实现复杂性。( 3 ) 增强的纠错能力。( 4 ) 自适应的码率控制能力。( 5 ) 适应于多种视频源。H 2 6 3v e r s i o n
8、2 ( H 2 6 3 v 2 ) 于1 9 9 8 年提出，也被称为H 2 6 3 + ，与H 2 6 3 相比，增加了以下特点：( 1 ) 更加先进的帧内编码方法。帧内的D C T 变换采用内部的变长编码( V L C ) 表。( 2 ) 改进的量化方法。更加灵活的量化阶的选择；扩展D C T 的变换范围。( 3 ) 改进了预测帧、双向预测帧( P B F r a m e ) 的编码方法。目前，I S O I E CJ T C1 s o2 9 W G1 1 ( M P E G ) 与I T U - TS G l 6W P 3Q 6 ( V C E G ) 合作成立了J o i n tV i
9、 d e oT e a m ( J V T ) ，正致力于新一代视频压缩算法的研究，这一算法被称为H 2 6 L 或M P E G 一4P a r t1 0 ，适用于网络传输的视频编码标准。新的标准预计2 0 0 2 年底推出，届时可能会命名为H 2 6 4 。H 2 6 L 视频压缩算法不但适用于网络传输，对与之相关的媒体制作、存储、转码等应用同样具有重要意义，尤其是转码存储技术，可以节省大量的物理介质。所谓转码技术就是把各种编码格式的节目源压缩存储起来，当需要的时候还可以还原成原来的编码格式。比如把常用的M P E G 一2 格式的影音文件存成H 2 6 L 格式的文件，当需要对影音文件进
10、行非线性编辑时就可以将H 2 6 L 文件还原成M P E G - 2文件。当前很多的多媒体资料都是已磁带、磁盘、光盘等作为存储介质的。以M P E G l 标准压缩技术存放7 4 分钟的影片资料，大约需要6 5 0M B 的存储空间，相当于V H S 录影带的画质。M P E G 一2 标准的压缩技术( D V D 质量) 大约需要3 G B 的存储空间。如果以H 2 6 L 压缩技术存储同样的影片资料大约只需要4 4 0 M B 就能达到 l P E G - 1 的画质，2 G B 即可达到M P E G 一2 ( D V D ) 的画质。这一对比意味即使不增加任何物理介质的资金投入，仅仅
11、依靠压缩技术就可以将现有资源的近三分之一解放出来重新利用，其巨大的经济效益是显而易见的。在我国，广播电视系统拥有3 万公里的有线电视网络，近1 亿的有线电视观众。在广电网络上提供宽带接入已具备较好的物理基础，随着宽带的接入，视频点播、网上教育等增值服务的巨大市场不言而喻。日前，时代互动媒体技术有限公司拥有独立自主知识产权的基于H 2 6 L 压缩技术的视频广播、点播系统，媒体制作、存储转码软件已经开发完成，预计将会在中国数据广播平台上运行，从而为我国的宽带流媒体技术发展做出重要贡献。目前，关于各种国际标准的版权专利的收益问题还没有得到很好的统一，随着我国加入W T O ，知识版权的保护必将与国际接轨，能否拥有独立自主知识产权的视频压缩算法标准将至关重要。几个国际知名的工业巨头联合向我国D V D 制造厂商提出版权收费的事件已经给我们敲响了警钟。微软把赌注压在了流媒体技术，新一代的媒体播放器C o r o n a 以及编解码器即将出台，面对数字流媒体时代的到来，如何迎接新的机遇与挑战是摆在中国流媒体人面前的严峻课题。时代互动即将在中国数据广播平台上推出的有独立自主知识产权的H 2 6 L 视频广播技术，便是回应这一挑战的有力措施。4 0 第三届全围因特网与音视频广播发展研讨会2 0 0 3 4
