山雨欲来,MPEG-4技术市场剖析
近年来MPEG-4悄悄地在市场上崭露头角,在数码摄影机、PDA、手机,以至于视频点播、卡拉OK、监控系统等产品销售说明上,都打出了“MPEG-4”这个字眼,霎时间似乎有山雨欲来的声势,预告着一场市场大战即将开战。
MPEG组织于1998年11月初次公布MPEG-4技术,其第二版于2000年正式由ITU(InternationalTelecommunicationsUnion)与ISO(InternationalStan鄄dardsOrganization)两个组织审核后,成为国际影音标准。
与以往标准相较之下,除惊人的压缩率外,MPEG-4更具备了众多优异的特点,其中最吸引目光焦点的,该算是交互式访问与可调式视频访问。交互式访问是指使用者不再只是被动观赏影片,更进一步能参与图像交互,其中最直接的应用就是游戏机;可调式视频访问使得图像质量能依频带变化而传送,不会在频带稍微不足时就产生阻断(Cutoff),同时MPEG-4也能通过工具,在因特网上开发出统一的视频编/解码器,不像现在使用者必须在微软、Re鄄alVideo与QuickTime等公司中选择不同的播放器,而这些公司的产品文件格式并不完全互相支持。
此外,MPEG-4对传输过程中发生错误有新的解决方案,考虑到各种格式的访问以及加强容错能力,故较能在有干扰的环境下传输而不影响质量,使得MPEG-4在网络传输上更具优势。
MPEG-4视频编码另一个特色是彻底对象导向。例如视频对象可分别编码传送后再加以组合,把网球场上打球者与其余背景分开编码,再在解码端加以组合。
MPEG-4不仅在无线传输上可以运用,在一般网络上也可以用串流视频的方式来处理动态图像。由于这个新规格是以对象方式对图像做编码,故而大幅提升动态图像的自主性,就连使用者也能控制动态图像的内容,这个特性对交互电玩特别有用。而MPEG-4在压缩率的表现上也让人耳目一新,通常可以比DVD有数倍到10余倍的压缩倍率。
MPEG-4快速兴起归功于电脑玩家。他们以MPEG-4的视频压缩技巧,配上MPEG-1的音频压缩方式(MP3),生成了图像质量接近DVD,声音质量接近CD,却有着更高的压缩比,因而在MPEG-4标准尚未定案前,就已迅速在多媒体领域掀起狂澜,故而口语相传的MPEG-4,其实是指MPEG-4简易版(SimpleProfile)或深层简易版(Ad鄄vancedSimpleProfile),配上MP3的音效,称为DivX。
发展的新趋势---H.264,诸多公司公布H.264解码器计划
MPEG-4架构与先前MPEG-1、MPEG-2大不一样,当前MPEG-4先进图像编码系统部分的标准,是由MPEG机构与ITU组织共同制定。MPEG-4除承袭压缩率比旧有标准提高外,所适用的数据速率范围也可从128Kbps到38.4Mbps,采用早期标准ITU-H.261/H.263与ISO/IECMPEG-1/2的优点;再加上支持对象型态编码及合成图像的压缩、适用于高阶交互功能与特殊视频制作、容错性编码技术及细微式可调性编码技术,可适用于频宽变化剧烈的网络。
MPEG-4的标准朝高分辨率继续演进,H.264将是MPEG-4发展的下一个趋势,H.264的压缩能力比H.263更强,但相对H.263有更惊人的运算量,连带影响省电、散热等议题,因此,H.264或许可以在数字电视、DVD、机顶盒(STB)领域和MPEG-4竞争,但在小型手持装置市场的发挥空间,恐怕不如H.263;H.264是以MediaGateway、个人录像机(PVR)、HDTV为目标市场的MPEG-4厂商必须持续研发的领域。
H.264是由国际电信联盟(ITU)与国际标准化组织(ISO)的视频联合工作组(JVT)负责开发。据称H.264能以略低于1Mbps的数据速率,通过因特网传送,在视频质量、压缩效率和数据包恢复与丢失等方面,均超过现有的MPEG-2、MPEG-4和H.26X等视频通讯标准。仍处于发展过程中的H.264标准已引起服务提供商和消费电子厂商的注意,目的是为下一代数字娱乐服务和消费电子设备寻求频宽效率和质量都很高的VideoCodec。
厂商认为,MPEG-4是MPEG-2理所当然的继承者,并预料未来将处于支配地位,但H.264的支持者认为,该标准能对MPEG-4构成威胁。当前已有越来越多的公司公布,将在2004年推出H.264解码器的计划,包括VideoLocus、Heinrich-Hertz-Institut、SandVideo、Equator技术和Amphion等。此外,德州仪器(TI)和UBVideo也共同推出H.264标准广播级质量的Decoder,该解决方案乃是基于TI单片DM642媒体处理器的嵌入式平台。
视频编解码技术仍持续进步,部分系统应用厂商还持个人观望态度,并不敢押宝MPEG-4,当前重心仍以MPEG-2为主,唯有数字监控系统厂商,基于对存储量与传输频宽的高度要求,才积极采用MPEG-4技术。除规格因素影响厂商采用的兴趣外,输出规格尚未统一也是问题的另一关键。当前各家MPEG-4订立各自的输出规格,市场上仍未出现统一标准,现阶段较被普遍接受的有Divx规格及微软的wmv规格。在输出规格尚未统一以前,MPEG-4恐难大量用于因特网,而是应用于In鄄tranet。
MPEG-4市场区域多元化
综观MPEG-4市场,可分为省电型(手持式信息设备)和非省电型(市电式信息设备)两区域。前者如手机、PDA、DSC、Camcorder等,这类厂商对省电的要求远胜于对画质的要求;后者如PVR、DVR、STB、DVD、GameConsole、数字电视等,这类厂商重视MPEG-4能否达到既定的娱乐效果。
开发手持式信息设备用MPEG-4技术的厂商较多,以较精简的技术架构切入市场,例如SigmaDesigns、Protocom、Emblaze、Toshiba等;开发市电式信息设备用MPEG-4技术的厂商也不少,其产品技术架构多数较庞大、运算能力强,例如Vweb、LSILogic、Philips、STMicroelectronics、TI等。此外,也有厂商提供手机用于MPEG-4软件产品,例如智崴、雅威等台湾地区厂商。
在用电量大的设备领域里,DVR、PVR是MPEG-4当前最主要的应用市场;而用电量小的设备领域,DC与Camcorder将是未来一年MPEG-4应用增长最快的市场。然而这两类产品设计架构与所面对的下游厂商不同,因此一两年内,此类MPEG-4厂商应不会互相抢食对方的地盘。
市场应用以DVR/PVR居多,DC/Camcorder前景可期
两年前产业专家大多看好MPEG-4在智能手机(SmartPhone)与无线PDA上的使用,尤其结合3G的宽频通讯功能之后,更预期MPEG-4将改变人类未来生活的应用。因MPEG-4高压缩率、可变Resolution、适应性数据速率及容错性编码技术的特点,厂商认为,MPEG-4将适用于无线视频会议。此外,对单向多媒体传递的应用如多媒体短信服务(MMS),预期手机客户将大量应用于双方的互传,或传给PDA和PC客户。
当前已有许多手机、PDA厂商将MPEG-4功能建于无线PDA或SmartPhone里面。不过,基于手机、PDA的电力持续时间受限、3G网络布建速度缓慢、MMS协议未统一等原因,致使MPEG-4手机上市时,将视为玩具看待,预期市场的反应将叫好不叫座。
在便携式产品的应用上,便携式数字摄像机(Camcorder)与数码相机(DC)将是MPEG-4导入市场的重要源泉,由于Camcorder对录像时间的要求较长,电力供给较为充足,这些因素都将促使MPEG-4技术尽快导入Camcorder市场。消费者要求录像功能添加DC的情况下,厂商将在短时间内,推出具有MPEG-4录像功能的DC。
DVR/PVR大量采用MPEG-4
由于MPEG-4具有高压缩率、可变resolu鄄tion、适应性数据速率及容错性编码技术的特点,特别适用于数字监控(DVR)的应用上,例如研华采用WIS的解决方案,开发数字监控系统;此外,内建的WirelessTV,也是众多厂商看好的应用。另一方面,部分厂商试图将MPEG-4应用于远距教学或视频点播(MultimediaonDe鄄mand;MOD)及数字广播上。
现阶段台湾地区已有多家消费性电子、信息电子厂商将MPEG-4技术内建于MediaGate鄄way,作为PVR使用。例如威盛采用Vweb的解决方案,作为提供给客户的PVR参考设计,或是应用于SOHORouter里,作为通讯之用。
MPEG-4应用于PVR、MediaGateway,强调娱乐功能的延伸,在画质清晰度、压缩速度上将特别受到重视。预期这方面的产品将于2004年上半年大量问市。至于MPEG-4应用于数字广播与MOD方面,因宽带网络环境尚未成熟,具有影响力的内容供应商还未支持MPEG-4标准,短期内无法蓬勃发展。
MPEG-4在Intranet环境下的远距监控设施,最具有市场商机,台湾地区数十家数字监控厂商,多半已推出或是即将推出MPEG-4数字监控系统,例如慧友、悠克、研华、满景、彩富等公司。由于MPEG-4高压缩率特色,以及数字监控对画质要求较低,已有厂商推出16Channel、甚至64Channel的数字监控系统。
群雄并起胜负未分,TI、WIS、Vweb各具优势
现阶段切入MPEG-4市场的厂商,包括市场既有MPEG-2厂商,LSI(购并C-Cube)、CirrusLogic(购并StreamMachines)、ESS、Broadcom(购并VisionTech)、Conexant(iComprssion)、SigmaDesign;DSP/MediaProcessor企业:TI、Equator;常规消费性电子厂商Philips、STM、Panasonic、Toshiba、NEC;及新进厂商WIS、Vweb、Divio、In鄄time、SandView。切入MPEG-4领域的台湾地区IC设计厂商,已知有联发科、凌阳、威腾,及初创公司沛亨、晶睿等。本文将针对TI、WIS、Vweb、Toshiba的产品作一简介。
1.TI
TI当前已推出一个MPEG-4CodecIC,压缩解压缩质量相当良好,此IC可同时运行3个D1Channel,同时将电视Encoder集成进去,画面质量毫不逊色于MPEG-2。然而此IC最大的缺点在于价格颇高,单个报价是当前市面上较高者之一,约50~60美元。
2.WIS
台湾地区已有多家监视系统厂商采用WIS的MPEG-4Codec产品G07007,由于该公司MPEG-4产品架构较为简洁,因此产品成本也较同行低,产品报价相当便宜,每个报价15~20美元。由于WIS的压缩/解压缩质量不强调娱乐效果,将主攻Surveillance市场。WIS的MPEG-4Codec的画面输出规格为WISmp4,并支持Divx,可在2Mbps的频宽下提供DVD画面,此外也可在40Kbps的频宽下,提供QCIF的画面。
3.Vweb
Vweb的MPEG-4Codec产品VW2010采用0.18微米工艺,支持全屏隔行DVDMPEG-4视频图像,及MPEG-1、MPEG-2、H.263mMP3、AAC和DolbyAC-3在内的其它A/V标准。并且支持固定和可变数据速率,这种固定和可变数据速率均用于基本流、封包的基本流、MPEG-1系统流、MPEG-2传输和程序流、MPEG-2传输流之上的MPEG-4。Vweb的产品架构较为复杂,内建4个RISCProcessor,定位于主攻Entertain鄄ment应用市场,例如PVR、MediaGateway等消费性电子产品,当前市场报价20~30美元。
4.Toshiba
Toshiba的MPEG-4Codec产品TC35280XB适用于移动设备、数字广播和视频电话。TC35280XB采用0.13um工艺生产,同样内建4个RISCProcessor,2个用于A/V数据的编解码、另2个用于对A/V流进行多任务处理和过滤杂波。以60MHz频率处理可视电话时,TC35280XB可以每秒15帧的速率,对QCIF数据进行编解码,同时进行AMR语音编码和对H.233音视频进行多任务。当它用作MPEG-4浏览器或记录器,CIF数据将以125MHz、每秒15帧速度编解码。
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