MPEG-4 Part 10

MPEG-4 Part 10是Sigma Design公司開發的一款基於MPEG-1編碼的高清壓縮格式產品。

基本介紹

• 外文名：MPEG-4 Part 10
• 編碼方式：基於MPEG-1編碼
• 開發公司：Sigma Design公司
• 性質：高清壓縮格式

簡述

隨著視覺娛樂的發展，高清、HDTV、H.264、PureVideo HD這些專業辭彙頻繁的出現在大眾的視界當中。它們到底說的是什麼呢？它們能給我們的科技娛樂生活帶來哪些改變呢？今天我們將帶著廣大網友對高清視頻技術做個清晰、深入的了解。

高清技術的發展

早在90年代，VCD（基於MPEG-1編碼）視頻格式出現時，市場上已經有Sigma Design公司推出的VCD加速卡。當時的顯示卡由一個二維圖形用戶界面加速器和一個幀快取控制器組成，不具備視頻加速功能，因此在電腦上觀看視頻節目普遍依賴於CPU。那個時代的x86 CPU時鐘頻率最高也就是133MHz左右，缺乏多媒體指令集擴展，這也就是當時市場上出現的VCD加速卡原因。

隨著技術的不斷進步，DVD視頻格式推出的時候，CPU指令集的擴展和頻率有了大幅度的提升，再加上不少顯示卡已經具備硬體Overlay、運動補償、色彩轉換等功能，在電腦上播放解析度比VCD高一倍的DVD已經不再需要外加獨立的DVD加速卡了。當然市場上也有這樣的產品銷售，但是基本上是無人問津，而且就算購買也只是看重其視頻輸出能力，後來這樣的功能也都被集成到顯示卡上了。

時過不久，DVD還未徹底普及的時候，HDTV悄然走入了人們的視野。雖然HDTV這個詞進入國內的時間比較晚，但是其流行速度是非常可怕的，一旦接觸過HDTV的人，很快就會被其近乎完美的畫面質量所征服，不僅如此，往往HDTV影片都擁有很高的聲音質量，如杜比AC3、DTS等，可以說是將大型影院搬回了家。

時下，HDTV這個詞在各種廣告中出現的頻率很高，也就是人們常說的高清。

實際上HDTV就是DTV（數位電視）的一個部分，DTV提供了很多種解析度，而目前的HDTV則主要有三種顯示模式，那就是720p、1080i和1080p。720p的字母p代表英文單詞progressive（進步），而1080i中的i則是interlaced（交錯）的意思，1080p中的P代表非交錯。

這三種顯示模式，每秒鐘都提供了60幀的圖像，其中720p每一秒鐘都提供了60幅圖像，而1080i則採用了隔行掃描的方式，每秒鐘在奇數行和偶數行交錯提供30幅畫面，所以1080i模式下的畫面會感覺有些閃爍，而1080P在1080I顯示模式的基礎上提供逐行掃描的方式，在所有顯示模式中1080p的顯示效果是最為出眾的，但是對系統負荷要求也最高。

在顯示解析度上，720p的解析度達到了1280x720，其像素達到了92.16萬；1080i的解析度達到了1920x1080，其像素達到了207.3萬；1080P的解析度與1080i是相同的。

720P百萬高清產品

目前在為1920x1080，擁有207.3萬像素。在網路上可以下載到的HDTV影片的顯示格式為：720p（1280x720，非交錯式），1080i（1920x1080，交錯式），1080p（1920x1080，非交錯式），這其中又以720p和1080i最為常見。

在音頻方面，HDTV影片一般具備兩種標準AC3和DTS，其實這兩種音頻標準並不是什麼新鮮技術，早在DVD時代這兩種技術就廣泛的使用了，這其中AC3套用的比較多，而DTS由於推出的時間較晚，沒有形成“主流”，而在聲音質量上，兩者各有所長，很難說出到底誰強誰劣，這也可能是由於每個人對聲音的理解不同造成的。

杜比AC3，該技術通過不同介質提供多聲道環繞聲：在影院中通過35毫米膠片給觀眾帶來多聲道環繞聲體驗；該技術可以傳輸和存儲5個全頻帶聲道，以及一個低頻效果聲道（LFE），而所占用的存儲空間比CD上一路線性PCM編碼的聲道所占用的空間還要少。杜比數字的特點還包括：傳輸元數據，通過這些數據，可以控制回放參數等。

DTS的全稱是數字影院系統（digital theater systems.inc），簡稱DTS，它錄音採取了特殊的聲畫分離的數字立體聲，數字聲錄在光碟上，由專用的光碟機讀取，另外在拷貝的模擬聲與畫面之間錄有時間同步碼，用來控制光碟機還音與畫面的同步。

光碟的數字聲按apt-x10編碼，分左、中、右、左環繞、右環繞和次低頻6條聲道（5.1聲道），這一點和杜比數字相同，但dts的數字壓縮比為4：1，僅為杜比ac-3壓縮比的1/4。數據壓縮比越低，占用的記錄空間越大，但其重放音質量就有可能越好，加之dts採取高比特、高取樣率等措施，使之對原音重現的追求上就更進了一步。

就當前而言，HDTV影片無論是圖像質量還是聲音質量都是相當出色的，與DVD相比的話，DVD的畫面質量只能算作入門級。

由於HDTV採用了DVD四倍的高解析度，HD視頻能提供細緻入微的畫面，但是隨之而來的問題也相當突出，那就是視頻中包含的信息量也隨之增加到DVD的四倍甚至更高。如果完全基於目前的恆碼率MPEG2技術，1080p電影的碼率起碼要23Mbps以上，兩個小時需要的空間不下20GB。這裡帶來了兩個問題：存儲空間以及網路傳輸頻寬需求。

目前的ADSL下載頻寬上限為8~12Mbps，但是實際套用中也不過是2Mbps，而且能達到2Mbps的用戶是非常少見的。下一代的寬頻技術應該是ADSL2+，下行頻寬上限是24Mbps，不過從目前的ADSL實際套用看，24Mbps恐怕沒有多少用戶能享受到，能有1/3就很不錯了。所以對於HDTV視頻來說，必須採用比恆碼率MPEG2更高效的壓縮編碼技術，才能在未來的網路套用中讓用戶真真正正地享受到流暢的高清視頻體驗。

網路中流傳的HDTV主要以三類檔案的方式存在，第一類是經過MPEG-2標準壓縮，以.tp和.ts為後綴的視頻流檔案；第二類是經過WMV-HD（Windows Media Video High Definition）標準壓縮過的.wmv檔案，還有少數檔案後綴為.avi或.mpg，其性質與.wmv是完全一樣的；最後一類就是目前看來最有套用前景的H264壓縮格式。

TS、WMV、XVID、DIVX、MKV、H.264等編碼，它們各有長處，也各有缺點，其中H.264由於得到了NVIDIA和Ati兩家公司的支持所以最近比較火爆，相對於其他編碼方式來說，H.264擁有了很多新特性，這些特性決定了H.264前途更為光明。

264高清壓縮格式

H.264（ITU-T命名）或稱之為MPEG-4 AVC（ISO/IEC命名），是一種由ITU-T與ISO/IEC正在聯合進行開發的視頻編解碼方案，即將成為MPEG-4標準的第10部分（ISO MPEG-4 Part 10）。關於該技術的視頻編碼方案，現在正式命名為ITU-T H.264或“JVT/AVC草案”。H.264/MPEG-4 AVC作為MPEG-4標準的擴展（MPEG-4 Part 10），充分利用了現有MPEG-4標準中的各個環節。H.264/MPEG-4 AVC就在現有MPEG-4 Advanced Simple Profile的基礎之上進行發展的。

H.264/MPEG-4 AVC的編解碼方案流程主要包括如下5個部分：精密運動估計與幀內估計（Estimation）、變換（Transform）及逆變換、量化（Quantization）及逆量化、環路濾波器（Loop Filter）、熵編碼（Entropy Coding）。

儘管H.264/MPEG-4 AVC這項技術雖然還沒有得到正式批准，但是其可以降低50%或更多頻寬的能力，能以少於1Mbps的數據率傳輸基於網際網路協定(IP)的廣播質量級的視頻內容，這是目前正式頒布的ISO MPEG-4及MPEG-2編解碼方案根本所不能比擬的。因此，H.264/MPEG-4 AVC將對所有要求高壓縮率、高質量的套用領域產生深遠的影響。

H.264之所以被看重，首先是因為它只需要MPEG2一半的碼率就能提供MPEG2相當的品質，這意味著寶貴的傳輸頻寬和存儲空間成本降低了一半；其次，H.264提供了比MPEG2更豐富的品質提升特性，包括6tap過濾實現1/2像素明亮度取樣、運動補償精確到1/4像素、環路解塊、支持YUV 4:2:2和4:4:4等高色彩精度、採用YCgCo色彩轉換空間減少取樣誤差。

前面講了很多關於HDTV的發展技術，同樣這些技術也是需要硬體的發展不段支持的。因為最具有發展前途的H.264具有很高壓縮比，所以這種壓縮格式的檔案對電腦的要求特別高。

PureVideo HD是NVIDIA早在NV4X時代推出的一項技術，當時它還只具備一個雛形，不能完全有GPU來替代CPU來實現解碼，對CPU仍然有較高的占有率。

PureVideo HD它能夠完成H.264編碼4個主要環節的中Bitstream處理和InverseTransform之外的其它操作，包括對CPU能力要求不低的De-Blocking操作。

但以H.264編碼的高碼率影片播放時，即使CPU被PureVideo HD從De-Blocking解放出來，Bitstream處理仍舊給CPU沉重的壓力。

不過從Geforce 8600和Geforce 8500開始，NVIDIA在H.264 HDTV解碼上又有了新的壯舉。PureVideo HD技術升級到了加強版，能承擔HDTV視頻解碼的全部工作量，也就是說徹底釋放了CPU。播放H.264 HDTV 時CPU僅僅負擔工作量微小的音頻解碼。

Geforce 8600和Geforce 8500核心在內部設計上大大增強了視頻解碼邏輯，除了VP版本更新並加強了性能之外，還新增了針對H.264解碼的BSP（Bitstream ProCESsor）引擎，解決原來G7X和G80 GPU的PureVideo HD仍需CPU進行Bitstream處理的問題，徹底接手高清視頻解碼的所有工作。

Geforce 8600和Geforce 8500現在基本能夠不需CPU計算能力的支持，就能流暢播放高碼率H.264壓縮格式的高清視頻，BSP支持CABAC/CAVLC兩種方式的Bitstream處理，即使使用的是低速CPU，CPU占用率也可以保持在40%以下，系統回響度和播放順暢度都能夠保證。 Geforce 8600/8500的PureVideo HD對MPEG2、VC1及H.264均能提供最優的支持。VP+BSP的協同工作目前已經在Windows vista系統中使用InterVideo WinDVD的8.08版本實現，NVIDIA將在今年6月份提供Windows XP下的100% GPU解碼套用軟體方案。

關於高清技術的普及知識我們已經講得差不多了，有興趣的朋友不妨去看看特別策劃的專題《看HDTV該選什麼卡——GeForce 8高清技術全攻略》，再那裡你可以了解到更多相關的內容。