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媒体编解码技术的融合及其标准化

摘　要：介绍了当前媒体编解码技术融合的主要技术思想和趋势，同时对于媒体编解码融合将如何影响IPTV商业模型这一问题进行了探讨，也介绍了国际标准组织中进行的相关标准活动的情况。
关键词：IPTV　媒体压缩编码　编解码融合
一、前言
    IPTV进入了一个高速发展阶段，国内很多运营商和设备厂商都积极推动，一个网络建设和业务普及的高潮即将到来。国外的情况也是如此，比如瑞士电信，法国电信等欧洲运营商也都在进行试验，积极为业务提供作准备。韩国日本进展可能更快。但是在IPTV这样一种作为面向亿万公众的多媒体业务发展过程中，必然面临的问题是：如何最大程度地保证互通性？IPTV的标准，多个国家和ITU，ISMA，ETSI等国际/地区标准组织都在制定或者考虑制定。但是目前现存的标准很多是事实标准，其中最为突出的就是媒体压缩编码技术和标准之间的互通性问题。因为历史的原因，很多媒体压缩技术比如MS Windows Media Video(WMV，目前正在成为SMPTE即美国电影电视工程师协会的VC1标准)和RealNetworks的Real Video，因为问世时间较长并且性能出色，已经成为事实标准。这样的事实标准还有Apple Computer的Quicktime和DivX和XviD等。同时，即使是官方标准组织，也制定了多种标准，比如H.261、H.263/H.263+、MPEG-1/MPEG-2/MPEG-4 part 2和H.264(即MPEG-4 part 10)，以及国内制定的AVS标准也在积极争取成为IPTV媒体压缩编码标准，未来还可能出现H.265。这些官方标准之间也存在竞争关系，各自拥有自己的市场。对于IPTV来说，作为内容源的流媒体服务器和Cache等，以及作为内容目的地的终端，都不一定支持统一的标准。这是目前的现状。另外，即使在可以预见的未来，媒体压缩编码标准能够统一，那个时候已经存在的内容将是海量的，将这些内容按照统一的压缩标准重新压缩将是不可能的，因此，即使到了那个时候，媒体压缩编码标准之间的互通性也还将是一个长期存在的问题。
显然不解决这个问题，IPTV的发展将在相当大程度上受到限制，用户也不能充分享受IPTV所带来的丰富内容。解决这个问题可能存在多种途径，从技术上和商业模式上来说，比较好的途径有两种：第一、通过在IPTV用户终端上进行多种媒体压缩编码技术和标准的融合；第二、在网络中间节点比如媒体网关上进行压缩编码的转换(Transcoding)。本文将重点讨论在终端上进行融合这一途径。
二、基于多媒体终端的编解码融合基本原理
    所谓融合就是在IPTV终端上以尽可能高效率、经济、灵活的方式支持多种媒体编解码技术和标准。不同的媒体编解码技术之间可能融合的理论基础是这些技术之间存在公共部分，这个公共部分往往是一类媒体编解码技术的基础和核心。我们以视频压缩为例，目前绝大多数商用的技术都是以基于块的运动估计和运动补偿，结合对于运动预测残差进行DCT变换再加上对于DCT系数进行熵编码作为基础技术的。因此，虽然不同的压缩技术在具体的方法上有所区别，但是因为存在公共的基础核心，它们之间是可以融合的。
    就不同标准间的具体差别而言，是复杂多样的。比如H.263相对于H.261增加了精细运动预测(1/2像素,1/4像素)，而H.264又增加了1/8像素精度的预测；H.264增加了整数变换，多种帧间预测和帧内预测模式和多种块大小等特性。另外，熵编码技术也在不断发展，从早期的Huffman编码，发展到算术编码，UVLC等，这些新技术也不断加入后来的标准，从而使得不同的视频压缩编解码之间在具体方法上形成了较大的差异。也就是因为这些技术方法上的差异，使得视频压缩编解码标准之间的互通性变得异常复杂。同样的问题也存在于不同的音频编解码技术之间。因此，不同媒体编解码技术之间的融合，在其存在公共基础前提下，就是要把这些公共基础技术模块提取出来，形成一个公共核心引擎(Common Core Engine )。对于每一个codec来说，都包含这个公共核心引擎和其余的非核心部分。从软件设计层面考虑，非核心部分可以作为中间件来实现。中间件可以是永久/半永久存在于IPTV终端上的，也可以是可从网络上动态下载的(包括主动推送的情况)。对于一种新的媒体编码压缩技术，如果IPTV终端上不支持这种技术，可以很方便地通过动态下载插件(Plug-in)的方式来支持一种新的媒体编解码技术。不同视频编解码技术之间的关系如图1所示。

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