永不妥協(xié)的兩大藍(lán)光陣營(上)
我們現(xiàn)在所使用的主流光存儲DVD早在1996年就確立了標(biāo)準(zhǔn)。DVD-VIDEO的影片分辨率為720x480（NTSC制式）或720x576（PAL制式），屬于標(biāo)清視頻（Standard-Definition，SD，標(biāo)準(zhǔn)清晰度）幾年前看來或許畫質(zhì)很好，但時代已經(jīng)變了，現(xiàn)在是高清晰視頻（High-Definition，HD，標(biāo)準(zhǔn)清晰度）和大屏幕電視的時代，一旦領(lǐng)教過高清晰影視的效果，沒有人會再對標(biāo)清視頻感到滿意。
現(xiàn)在DVD的尷尬處境幾乎就像當(dāng)年的CD，如圖1所示，我們可以看出存儲媒體的容量、視頻流數(shù)據(jù)量和視頻存儲時間三者的關(guān)系。單面單層DVD的容量上限接近5GB，從VHS視頻、低清晰度視頻到標(biāo)準(zhǔn)清晰度視頻，DVD碟片可以存儲的視頻時間從7小時，下降到2小時左右（一般DVD影片多在4Mbps-6Mbps），再下降到了1小時（標(biāo)準(zhǔn)清晰度視頻的最高規(guī)格），而如果用來存儲20Mbps-30Mbps的高清晰視頻，DVD碟片只能存下約20-30分鐘，加上DVD過慢的傳輸速度，如此一來，DVD已經(jīng)顯現(xiàn)出落伍的態(tài)勢了。
而新一代光磁存儲體的需求日益增加，電影行業(yè) 首當(dāng)其沖，電影行業(yè)對下一代光磁存儲體提出了以下要求。
1、民用規(guī)格和個人電腦規(guī)格必須統(tǒng)一，2、必須具備完善的著作權(quán)保護(hù)技術(shù)，3、必須擁有足夠的容量，制造成本必須控制在與現(xiàn)有DVD相同的水平。不得使用專用盤盒。 4、能實(shí)現(xiàn)高畫質(zhì)，分辨率應(yīng)達(dá)到1920×1080，具備多種長寬比等功能。 5、可實(shí)現(xiàn)多聲道音頻等功能。 6、可播放DVD影碟及以前的標(biāo)準(zhǔn)音頻格式。 7、具有與互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)作功能?？蓪?shí)現(xiàn)對話型操作。 8、可與現(xiàn)行DVD共用創(chuàng)作工具。 9、確?？煽啃?，如確保同一規(guī)格光盤的播放兼容性。
新一代光磁存儲體產(chǎn)生了兩位候選人，也就是HD-DVD和BLU-RAY DISC。HD-DVD陣營以東芝為首，包括微軟、NEC、三洋、英特爾等廠商和環(huán)球影業(yè)等電影公司，BLU-RAY DISC陣營以索尼和松下為首，包括先鋒、飛利浦、蘋果、三菱、三星、夏普、先鋒、LG等廠商和?？怂?、沃爾特迪斯尼等電影公司。
BLU-RAY DISC使用了波長更短的藍(lán)色激光（Blue laser，或Blue Ray），這也是其名稱“藍(lán)光”的由來，BLU-RAY使用的藍(lán)色激光波長為405nm，大大減少了凹槽長度和道間距，從而能夠記錄下比DVD更多出數(shù)倍的數(shù)據(jù)。
HD-DVD同樣使用了波長為405nm的藍(lán)色激光，但是，HD-DVD的道間距為0.40μm，大于BLU-RAY DISC的0.32μm，因此同樣情況下HD-DVD記錄的數(shù)據(jù)容量便不及BLU-RAY DISC多，同為單面單層盤片的情況下，一張藍(lán)光光盤容量為25GB，而一張HD-DVD光盤容量為15GB。
永不妥協(xié)的兩大藍(lán)光陣營(下)
藍(lán)光光盤的物理規(guī)格和CD/DVD光盤幾乎完全相同，直徑仍然和CD、DVD同樣為120mm，厚度也同樣是1.2mm，中央圓孔等其它數(shù)據(jù)也完全相同。目前已公布單面單層、單面雙層兩種規(guī)格。單面單層藍(lán)光光盤的容量為25GB（實(shí)際上是有23.3GB、25GB、27GB三種），單面雙層藍(lán)光光盤的容量為50GB。速度方面，BLU-RAY DISC的1倍速讀取和寫入速度均定義為36MB/s，目前已經(jīng)有4倍速的可寫入式藍(lán)光驅(qū)動器，說其讀取和寫入速度高達(dá)144 MB/s，如此高的速度，才能滿足即時播放高清晰視頻和玩高清晰游戲的要求，相比之下，CD-ROM的1倍速為150KB/s，52X CD-ROM速度僅為7.62MB/s，DVD-ROM的1倍速為1.32MB/s，16X DVD-ROM速度僅為21.12MB/s，面對高清晰視頻可以說是先天不足。
BLU-RAY DISC有著雄心勃勃的計(jì)劃，單面4層和單面8層的藍(lán)光光盤及相應(yīng)的驅(qū)動器已在開發(fā)之中，單面4層的藍(lán)光光盤容量將達(dá)到100GB，而單面8層的藍(lán)光光盤容量更是可以達(dá)到200GB。BLU-RAY DISC的速度未來也會提升到6X，以及更高。
目前HD-DVD光盤可以分為三大類，一類是HD-DVD規(guī)格，包括：單面單層和單面雙層的3X DVD-ROM，這種實(shí)際上是改良的DVD光盤，顧名思義，它是DVD的“三倍增強(qiáng)版”，其容量和DVD-ROM同樣，有一種單面單層的容量是4.7GB，另有一種單面雙層的容量是8.5GB，其它三種可以看作是全新的HD-DVD，包括單面單層的HD15，容量為15GB，單面雙層的HD30，容量為30GB，單面三層的HD45，容量為45GB，這些HD-DVD的命名規(guī)則也和DVD如出一轍。另一類是HD-DVD和SD-DVD混合規(guī)格，一種是單層HD-DVD+單層SD-DVD，光盤為雙面，容量為15GB+4.7GB=19.7GB，一種是單層HD-DVD+雙層SD-DVD，光盤為雙面，容量為15GB+8.5GB=23.5GB，一種是雙層HD-DVD+單層SD-DVD，光盤為雙面，容量為30GB+4.7GB=34.7GB，一種是雙層HD-DVD+雙層SD-DVD，光盤為雙面，容量為30GB+8.5GB=38.5GB。最后一類是HD-DVD和SD-DVD雙規(guī)格，目前只有一種單面單層的，是在單面單層盤片上一層是HD-DVD，一層是SD-DVD，容量是15GB+4.7GB=19.7GB。更高容量、更多層數(shù)的HD-DVD目前也在開發(fā)中，預(yù)計(jì)單層容量也可以達(dá)到20GB或更高
目前看來，BD占有影業(yè)支持、影片發(fā)行量等方面的優(yōu)勢，以及PS3帶來的軟件發(fā)行優(yōu)勢，技術(shù)和技術(shù)儲備上較之hddvd也更加先進(jìn)。
HDDVD則占有生產(chǎn)線配置、硬件設(shè)備成本、復(fù)制成本、軟硬件綜合成本等方面的優(yōu)勢。
所以現(xiàn)在看來BD占上風(fēng)，但BD和HDDVD尚未進(jìn)入大量普及階段，目前二者的軟硬件銷量可以說都是非常低，要成為主流還需要比較長的時間，因此現(xiàn)在短期內(nèi)還不能確定其成敗。誰能首先把播放器價格下降到突破消費(fèi)者心理線，以及爭取到更多內(nèi)容提供商的支持，將是最重要勝負(fù)的關(guān)鍵。
這兩大標(biāo)準(zhǔn)誰優(yōu)誰劣很難用兩三句說清，盡管有兩個競爭的陣營帶來技術(shù)的更新以及價格降低，但是對于最終用戶而言，繁雜的標(biāo)準(zhǔn)使得兼容更難以實(shí)現(xiàn)，以現(xiàn)在的形勢來看，有可能最終用戶會可能根據(jù)自己的需求為不同的陣營買一到兩份單。
壓縮是關(guān)鍵－HDTV編碼發(fā)展歷程
既然已經(jīng)從DVD進(jìn)展到HDDVD/BD,我們看到不僅僅是存儲介質(zhì)容量的增大，同時視頻壓縮技術(shù)在這幾年也得到了飛速的增長。我們可以這樣計(jì)算一下，存儲容量增加了5~10倍，而視頻壓縮技術(shù)如果也能提升2~3倍，那么我們在清晰度上將會得到10~30倍的飛躍!
而視頻壓縮技術(shù)的進(jìn)步，則要得益于DVD、HDTV、衛(wèi)星電視、高清 (HD) 機(jī)頂盒、因特網(wǎng)視頻流、數(shù)碼相機(jī)與 HD 攝像機(jī)、視頻光盤庫 (video jukebox)、高端顯示器（LCD、等離子顯示器、DLP）以及個人攝像機(jī)等娛樂應(yīng)用。
視頻壓縮是所有令人振奮的、新型視頻產(chǎn)品的重要動力。壓縮－解壓（編解碼）算法可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字視頻的存儲與傳輸。
我們來看原始視頻的要求，標(biāo)準(zhǔn)清晰度的 NTSC 視頻的數(shù)字化一般是每秒 30 幀速率，采用 4:2:2 YcrCb 及 720，其要求超過 165Mbps 的數(shù)據(jù)速率。保存 90 分鐘的視頻需要 110GB 空間，或者說超過標(biāo)準(zhǔn) DVD-R 存儲容量的 25 倍。這樣的要求顯然既然是現(xiàn)在龐大的硬盤容量都無法滿足，何況更多瓶頸是來自于網(wǎng)絡(luò)下載那可憐的速度。
所以視頻壓縮是普及視頻的必然趨勢，不過視頻壓縮技術(shù)的種類也是非常多。如何選擇視頻壓縮技術(shù)，成為內(nèi)容提供商以及終端用戶的最大難題。因?yàn)檫@里面涉及的問題比較多，不管是內(nèi)容提供商還是終端用戶，都會關(guān)心其畫面質(zhì)量/碼率的壓縮比。而在內(nèi)容提供商方面，還得關(guān)心專利權(quán)益金的費(fèi)用，這一點(diǎn)雖然和我們用戶沒有支持關(guān)心，但這往往是決定我們最終用戶所能使用到視頻壓縮技術(shù)的最重要的一點(diǎn)。另外，最終用戶關(guān)心的是編/解碼器的成本，這包括了占用系統(tǒng)內(nèi)存， CPU占用率，系統(tǒng)功耗等，畢竟在編/解碼時所耗費(fèi)的成本都得由最終用戶直接買單。
在視頻編解碼技術(shù)定義方面有兩大標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)。國際電信聯(lián)盟 (ITU) 致力于電信應(yīng)用，已經(jīng)開發(fā)了用于低比特率視頻電話的 H.26x 標(biāo)準(zhǔn)，其中包括 H.261、H.262、H.263 與 H.264；國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 (ISO) 主要針對消費(fèi)類應(yīng)用，已經(jīng)針對運(yùn)動圖像壓縮定義了 MPEG 標(biāo)準(zhǔn)。MPEG 標(biāo)準(zhǔn)包括 MPEG1、MPEG2 與 MPEG4。
ITU 與 MPEG 標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷程
除了 ITU 與 ISO 開發(fā)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以外，還出現(xiàn)了幾種專用于因特網(wǎng)流媒體應(yīng)用、廣受歡迎的專有解決方案，其中包括 Real Networks Real Video (RV10)、Microsoft Windows Media Video 9 (WMV9) 系列、ON2 VP6 以及 Nancy。由于這些格式在內(nèi)容中得到了廣泛應(yīng)用，因此專有編解碼技術(shù)可以成為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。2003 年 9 月，微軟公司向電影與電視工程師學(xué)會 (SMPTE) 提議在該機(jī)構(gòu)的支持下實(shí)現(xiàn) WMV9 位流與語法的標(biāo)準(zhǔn)化。該提議得到了采納，現(xiàn)在 WMV9 已經(jīng)被 SMPTE 作為 VC-1 實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。
H.264也是MPEG4?它們之間的差別？
在這里說一下為何H.264又被人稱為MPEG4-AVC，MPEG系列的標(biāo)準(zhǔn)歸屬于ISO/IEC，但另一方面以制訂國際通訊標(biāo)準(zhǔn)為主的機(jī)構(gòu)：ITU-T，在完成H.263（針對視頻會議之用的串流視頻標(biāo)準(zhǔn)）后展開了更先進(jìn)的H.264制訂，且新制訂是與ISO/IEC機(jī)構(gòu)連手合作，由兩機(jī)構(gòu)共同成立一個名為JVT（Joint Video Team）的聯(lián)合工作小組，以MPEG-4技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行更適于視頻會議（Video Conference）運(yùn)用的衍生發(fā)展，也因?yàn)槭锹?lián)合制訂，因此在ITU-T方面稱為H.264，在ISO/IEC的MPEG方面就稱為MPEG-4 Part 10（第10部分，也叫ISO/IEC 14496-10），MPEG-4 Part 10的另一個代稱是MPEG-4 AVC（Advanced Video Coding，先進(jìn)視頻編碼），多個名稱其實(shí)是一個意思，即H.264=MPEG-4 Part 10=ISO/IEC 14496-10=MPEG-4 AVC。
那么，H.264到底與MPEG-4有何差別呢？更準(zhǔn)確地說MPEG-4 Part 10與MPEG-4 Part 2有何差別？為何需要再訂制出MPEG-4 Part 10呢？直接沿用MPEG-4 Part 2難道不行？
雖然MPEG-4已針對Internet傳送而設(shè)計(jì)，提供比MPEG-2更高的視頻壓縮效率，更靈活與彈性變化的播放取樣率，但就視頻會議而言總希望有更進(jìn)一步的壓縮，所以才需要出現(xiàn)了H.264。
到底H.264好在哪？先讓我們將MPEG-2、MPEG-4（MPEG-4 Part 2）、H.264（MPEG-4 AVC、MPEG-4 Part 10）三者進(jìn)行分辨率表現(xiàn)與所用帶寬的比較，無論MPEG-2、MPEG-4、H.264，三者都能達(dá)1920×1080i（非交錯）的高清晰度（High Definition，HD）、24fps（每秒更新24張畫面）的影像畫質(zhì)，但傳輸帶寬上MPEG-2需要12～20Mbps，相對的H.264只要7～8Mbps，而MPEG-4則介于兩者間，更直接地說，若把MPEG-2的帶寬用作基準(zhǔn)的100%，MPEG-4要達(dá)相同效果只需要60%帶寬，H.264更是低至40%，約為原MPEG-2的1/2～1/3。
值得一提的是H.264標(biāo)準(zhǔn)采用的熵解碼有兩種：一種是基于內(nèi)容的自適應(yīng)變長編碼(CAVLC)與統(tǒng)一的變長編碼 (CAVLC)結(jié)合；另一種是基于內(nèi)容的自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼(CABAC)。CAVLC與CABAC根據(jù)相臨塊的情況進(jìn)行當(dāng)前塊的編碼，以達(dá)到更好的編碼效率。CABAC比CAVLC壓縮效率高，在相當(dāng)畫質(zhì)的情況下可以節(jié)省 20%左右的帶寬，但要復(fù)雜一些。
VC-1-微軟的霸權(quán)主義
為何MPEG-4的不能提供如此高的壓縮比呢？這一方面是近幾年壓縮技術(shù)提升的結(jié)果，更為重要的，其實(shí)是最近幾年視頻/系統(tǒng)處理器得到了高速發(fā)展，其處理能力也得到很大提升，這樣可以使用更高的壓縮比而無需擔(dān)心系統(tǒng)負(fù)荷過重。
而VC-1（VC指Video Codec）的誕生則源于Windows Media，它是提供網(wǎng)上音樂與視頻預(yù)訂服務(wù)與視頻流的主要格式。
微軟公司于 2002 年推出了 Windows Media Video 9 系列編解碼器，實(shí)現(xiàn)了視頻壓縮效率的顯著提高。WMV9 另外還作為 VC-1 在 SMPTE 中實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。當(dāng)然了，VC-1純粹是一種視頻壓縮算法，并沒有WMV中數(shù)字版權(quán)管理、元數(shù)據(jù)、播放列表和用戶接口這些元素。
與 H.264 類似，它包含許多高級編碼工具，不過種類有所不同。除了支持半象素雙線性插值之外，WMV9 的 ME 還允許 1/4 象素雙立方插值（采用 4 抽頭近似雙立方濾波器）。另外它還包含與 H.264 類似的環(huán)內(nèi) 解塊濾波器，不過濾波器和決策細(xì)節(jié)不同。
環(huán)內(nèi)解塊濾波器(deblockking fliter)開與否展示，上圖為關(guān)，下圖為開。可明顯看出上圖色塊非常嚴(yán)重，而下圖則過渡得十分平滑。經(jīng)過濾波處理，減少了塊效應(yīng)，而圖像的質(zhì)量基本不受影響，因此主觀質(zhì)量大大改善。如果不濾波，同樣的主觀質(zhì)量，需要多出5%~10%的碼率。上下圖說明了塊濾波器的效果，由此可見H.264/VC-1在視頻壓縮方面有獨(dú)到的技術(shù)(MPEG4 PART2采用后期 解塊濾波器)
各編碼詳細(xì)規(guī)格對比
在權(quán)益金方面，MPEG2由于非常成熟，所以費(fèi)用收得也是最少的，趨向于無成本。這也是至今為何不少BD/HDDVD仍然采用古老的MPEG2，當(dāng)然了，這和MPEG2對系統(tǒng)硬件要求較低也有一定關(guān)系。
而MPEG4最初的授權(quán)預(yù)案中，如果電視內(nèi)容的營運(yùn)商要以MPEG-4格式來播放節(jié)目，則每分鐘要支付0.000333美元，或者是以每年每個收視用戶收取0.25美元，這無疑對MPEG4的推廣造成了很大的阻力。此方案一出，Apple、On2等業(yè)內(nèi)廠商立即提出異議，甚至Apple原訂在QuickTime中內(nèi)建MPEG-4的支持性，也因?yàn)槭跈?quán)異議而延緩發(fā)布日期。
H.264的授權(quán)費(fèi)用相對比較合理，因?yàn)镠.264晚于MPEG-4問世，且兩者定位接近，既然如此，H.264只好在授權(quán)費(fèi)上降低定位，期盼以較寬厚的授權(quán)方式爭取被采用，而這正是對了運(yùn)營商的胃口，當(dāng)初許多運(yùn)營商對MPEG-4的授權(quán)深表反感，之后也都熱烈擁護(hù)H.264。
而VC-1的授權(quán)費(fèi)用初使來看，和H.264不相上下。但是礙于Microsoft一貫的推行策略，VC-1的授權(quán)來源僅只一家，授權(quán)價格與方式調(diào)整，以及后續(xù)版本的改進(jìn)方向，都由微軟一手掌握，無人能左右，盡管現(xiàn)在價格比較寬松，但天知道微軟哪時一個不樂意調(diào)高了價格，這也是眾多運(yùn)營商所最為擔(dān)心的一件事。
最終用戶愛好哪種編碼？
接下來就是我們最終用戶最為關(guān)心編/解碼所耗費(fèi)的系統(tǒng)負(fù)擔(dān)了，當(dāng)然這在我們之后會有更為詳細(xì)的測試。
MPEG2自然是要求最為寬松的視頻編碼，不僅如此，拜DVD成熟多年之賜，早先以及現(xiàn)有的主流硬件都能多多少少提供MPEG2硬件加速的能力。MPEG4雖然到至今沒有比較針對的視頻加速硬件誕生，但自身比較低的硬件損耗才是原因之一。
而H.264主要檔次是要求最為苛刻的視頻技術(shù)，再加上最近越來越高的碼率與1080P的結(jié)合，其對硬件的損耗已經(jīng)達(dá)到了新的顛峰。而基本檔次則提供了一個相對折中的方法，對硬件損耗次之。
VC-1還是得益于Microsoft多年來層積的功力，在略強(qiáng)于H.264 CALVC基本檔次的畫質(zhì)上，而對硬件資源要求卻還能再降低一些。綜合來看，VC-1是最有益于最終用戶的編碼，它在擁有非常好的畫質(zhì)的同時，對硬件要求相對而言比較低。
筆者去網(wǎng)上論壇瞎逛時，看到這樣的一個投票,有關(guān)于是否有必要將H.264/VC-1重新編碼為MPEG2的帖子，結(jié)果超過半數(shù)的人是支持態(tài)度。論畫質(zhì)以及壓縮比，MPEG2固然不及VC1/H.264，但是其對硬件要求比較低，已經(jīng)使得大多數(shù)用戶放棄畫質(zhì)/壓縮比，選擇MPEG2。當(dāng)然了，這僅僅是一個年初2月時的投票，現(xiàn)在由于新一代顯卡都具備了視頻加速功能，這一情況已經(jīng)得到了有效的緩解，相信在不久的將來，沒有人再為解碼HDTV而發(fā)愁了。
下面是各視頻壓縮技術(shù)對獨(dú)立編/解碼器的頻率要求，此表格很好的量化表示了各視頻壓縮技術(shù)的硬件要求。
在視頻專用加速解碼器方面，PC上最近的顯卡,PUREVIDEO HD以及AVIVO HD都能支持H.264的完全解碼，而VC-1方面,PUREVIDEO HD只能支持動態(tài)補(bǔ)償以及DEBLOCK的解碼，對于VLC流處理以及逆變換還是只能交給CPU去作。
另外，在網(wǎng)上的片源，一些HDRIP(HDTV重新編碼封裝)的片源多數(shù)采用X264,X264是基于H.264的開源編碼解碼器，在具有H.264的高壓縮比的同時也對硬件提出了更高的要求，不過由于其碼率一般比較低，所以對系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)很難得以直接體現(xiàn)。另外有一小部分是采用MPEG4-XVID來壓縮，不過XVID很難做到在保證畫質(zhì)，F(xiàn)PS以及分辨率的情況下把容量控制在1張D5的容量(4.3G)。
MPEG2 MPEG4 H.264 VC-1
畫面質(zhì)量 一般 較好 最好 最好
壓縮比(以MPEG2為1) 100% 50~60% 25~40% 30~40%
對硬件要求 最低 較低
CABAC最高
CALVC較高
較高
授權(quán)成本 最低 較高 較低 較低(以后有漲價的可能性)
運(yùn)營商支持力度 較高 低 高 中等
PC硬件加速 全有 少數(shù) 多數(shù) 中等
網(wǎng)絡(luò)片源 極少數(shù) 多數(shù) X264為多數(shù)/H.264為中等 多數(shù)
最后，讓我們來權(quán)衡全部因素，看一下所有HDTV主流視頻加速技術(shù)的概念分析，毫無疑問，H.264以及VC-1很有可能成為以后的主流，當(dāng)然了，我國自主研發(fā)的AVS也會將和H.264，VC-1同臺競技，到時候鹿死誰手，還真不好說。
下面哪個是您所支持的編碼格式：
1.MPEG2
2.MPEG4
3:H.264/MPEG4-AVC
4.VC-1/WMV HD
