視訊編解碼系統各有千秋 VC-1/H.264兩強對峙

2007-10-17
標準對立的視訊編解碼系統,由於各有所長,因此在視訊壓縮領域各領風騷,同時更加炒熱數位多媒體內容的熱度。不過隨著數位多媒體進軍行動裝置,因此如何在小巧精緻的行動手持裝置上完成影音編解碼的工作,就需要高效能編解碼晶片的奧援,才能滿足感官需求。
影音編碼系統早已成為數位家庭中舉足輕重的角色,尤其各種多媒體內容皆為影音編碼而成,因此選擇何種編碼技術成為終端設備能否順利播放的關鍵所在。一般來說,對編解碼的選擇標準包括各種規格之特性、硬體搭配之成本、架構設計、編解碼之容易度等。而隨著數位家庭對多媒體系統的看重,自然吸引不少業者投入新型態編解碼系統的研發,並造成了現今群雄並起的局面。  

視訊標準互不相讓  

談起視訊壓縮標準的競逐,可說是相當激烈。目前市場上的主流技術包括MPEG-2、H.264、Divx、Xvid以及微軟(Microsoft)的WMA、VC-1等。由於H.264已被下一代藍光(Blu-ray)視為預設的影音編碼標準,因此氣勢最盛,也擁有最多支持者。MPEG-2與其下一代的MPEG-4雖因授權費過高被不少人抨擊,但由於MPEG-2與MPEG-4可互為延續,應用範圍廣闊,再加上對軟體應用程式的要求寬鬆,因此也成功拉攏不少使用者。Divx雖在不少可攜式多媒體播放器(PMP)上獲得一定的市占率,卻少見真正的商業應用。Xvid同樣以玩家間的互傳為主,要在商業化市場找到應用幾乎是緣木求魚。而在微軟的資助之下,繼研發出Windows Media Audio(WMA)技術後,又依此技術為基礎,開發出視訊壓縮演算法(Video Codec)VC-1,並與前述各項技術一同廝殺,更搶得不少商業應用。  

除了家庭應用之外,由於不少手機也都搭載高階處理器,並可進行多媒體數位內容播放,因此如何在手機上進行視訊內容的編解碼處理,也更牽動著各視訊壓縮標準陣營的神經。業者都表示,由於手機的頻寬及記憶體有限,無法直接運用視訊壓縮軟體進行編解碼作業,因此,必須靠手機內建硬體編解碼器晶片才能滿足高階視訊的需求。  

工研院力拱微軟VC-1  

也正因手機的多媒體應用需要硬體編解碼晶片的支持,因此國內技術研發火車頭工研院就投入不少資源在相關技術的研發上,並選擇微軟為合作夥伴,針對VC-1編解碼技術進行晶片研發設計。待相關技術逐步成熟後,將可移轉至聯發科、威盛、凌陽等在智慧型手機、超級行動電腦(UMPC)或是機上盒(STB)等數位生活必備裝置半導體業者上,以利市場發展。  

圖1 工研院電子與光電研究所副所長徐紹中認為,微軟力推的VC-1技術規格頗具優勢,可以成功打入數位家庭與行動裝置的市場中。
工研院電子與光電研究所副所長徐紹中(圖1)表示,從微軟近期在數位家庭的動作頻頻,可看出該公司積極介入數位家庭的規畫,再加上微軟嵌入式系統(Embedded System)與行動裝置(Windows Mobile)的市占率節節高升,因而選中VC-1為工研院支持的視訊標準。  

據了解,此次合作乃由工研院與微軟在台的Windows多媒體技術中心攜手,將微軟的VC-1編解碼器軟體轉換成手機等消費性電子產品可內建的VC-1編解碼器晶片。  

值得一提的是,為完成硬體編解碼器之開發,工研院成功向微軟取得VC-1之原始碼程式,掌握不少關鍵技術。  

徐紹中解釋,此次工研院開發的技術平台,將使晶片設計及IP設計公司透過技術移轉,獲得多媒體的自主關鍵技術,以帶動台灣影音技術的發展。  

工研院電光所資訊儲存組吳國瑞補充說明,由於預期VC-1將會快速進入消費性電子裝置,因此該項硬體編解碼器技術將可帶動國內晶片與系統產業市場之發展,預期將衍生每年數百億之商機。  

吳國瑞透露,此次工研院開發的核心技術包括在安謀國際(ARM)ARM平台上之VC-1 Stream Parser技術、FPGA平台上之VC-1解碼加速運算電路模組技術,以及嵌入式平台(Embedded Platform)系統整合技術等。  

由工研院開發的VC-1嵌入式硬體運算電路,提供高解析度影音解壓縮技術,讓數位電子產品功能得以串連電腦與消費性電子多媒體平台,並相容於播放及傳輸VC-1及WMV等高畫質視訊影音,讓手機傳送及觀看高畫質手機影片。目前已具有一百三十至一百五十倍的高倍數壓縮功能及零秒差讀取功能,使多人能同時使用視訊串流。此外,提供DVD2.5倍畫素的高畫質影片,量產後更可達約一百四十萬畫素,約6.5倍於DVD畫素,也是一大優勢。  

H.264壓縮品質高  

儘管微軟的VC-1具有不少優勢,不過H.264也不是省油的燈。在同樣的環境之下將MPEG-2、MPEG-4與H.264進行解析度表現與頻寬的比較時,儘管三者都能達到1920×1080i的高畫質(HD)品質,但相較於前兩者,H.264卻只要低於一半的頻寬用量,自然頗具吸引力。  

事實上,能夠以低頻寬完成高解析度的影像傳輸,是因為H.264的編解碼演算法極為複雜,且需要強大的運算效能。今日既然各項終端裝置的運算能力都突飛猛進,自然成為H.264能夠順利推行的重要基礎。  

除了頻寬以外,H.264具有七種不同的動作補償動作補償(Motion Composition)模式,VC-1只有四種,也是H.264的優勢所在。不過,由於在偵測與選用的過程中,會因為判斷動作的增加,而使得壓縮的時間增加,因此雖然VC-1在壓縮比方面遜於H.264,但是在壓縮時間上卻比H.264短了許多。  

儘管壓縮時間較長,不過H.264的量化方式得以非常高的壓縮比達到幾近於無損壓縮品質的表現,也吸引了不少業者的聲援。不過,一般來說,為了節省時間,或是省去特殊加速晶片的成本,多數業者會選擇壓縮時間較短,但是品質仍在可接受範圍的VC-1。

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