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ISO/IEC国际图像与视频编码标准化进展及趋势(四):SC 29第十一工作组所制定的主要标准及应用现状

1、MPEG-1标准(发布于1993年)
 
MPEG-1(运动图像专家组-1)标准被广泛应用于视频CD(Compact Disc,激光盘)、PC以及众多web应用的视频信源编码,码率为1.5 Mbit/s。
 
MPEG-1 Audio Layer 3(运动图像专家组-1,音频第三层)常被业界及大众称为“MP3”即为MPEG-1标准的一部分,被广泛地应用于各种音频播放器以及因特网OTT音频流媒体传输。
 
2、MPEG-2标准(发布于1995年)
 
MPEG-2(运动图像专家组-2)标准被广泛应用于SDTV(Standard Definition Television,标准清晰度电视)——此时每路节目的传输码率为4 Mbit/s~10 Mbit/s以及HDTV(High Definition Television,高清晰度电视)——此时每路节目的传输码率为15 Mbit/s~30 Mbit/s。
 
由于面向隔行扫描的视频以及高质量视频素材(这是电视广播技术中心演播室所需求的)的压缩编码更为有效,MPEG-2标准目前就被广泛地应用于诸如DVDs(Digital Versatile Discs,数字多功能光碟)、地面数字电视广播传输、有线数字电视广播传输、卫星数字电视广播传输、HDD(Hard Disk Drive,硬盘驱动器)录影机以及数字视频媒体内容编辑系统等媒体内容存储领域,并主要面向数字媒体内容传输提供上级服务。
 
3、MPEG-4标准(发布于1998年)
 
MPEG-4(运动图像专家组-4)标准被设计为可提供从非常低(10 kbit/s)到非常高(40 Mbit/s)的编码率,而且其编码压缩效率要比此前的MPEG-1标准以及MPEG-2标准高。
 
此外,MPEG-4是全球首个具有VOP(Video Object Plane,视频对象平面)编码能力、以对视频内容背景以及数个运动物体进行有效处理的视频信源编码标准。
 
目前,日本的移动通信运营商通过蜂窝移动通信网络面向手机提供视频服务时,即采用MPEG-4标准。
 
4、MPEG-4 AVC标准(发布于2003年)
 
MPEG-4 AVC(MPEG-4 Advanced Video Coding,运动图像专家组-4——高级视频编码)标准,ITU-T(International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector,国际电信联盟电信标准局)对其的正式命名为H.264,被设计为可提供从非常低(10 kbit/s)到非常高(240 Mbit/s)的编码率,而且其编码压缩效率要比此前的MPEG-2标准提高两倍。
 
目前,MPEG-4 AVC/H.264标准已经被消费者市场广泛接受,而且已被普遍地用于很多种音视频设备/服务之中,诸如蓝光光盘、日本ISDB-T一段式地面移动音视频及数据广播服务、超高清晰度地面数字电视广播、超高清晰度卫星数字电视广播等。
 
5、MPEG-HEVC标准(发布于2013年)
 
MPEG-HEVC(MPEG High Efficiency Video Coding,运动图像专家组,高效率视频编码)标准是由国际标准组织/国际电工委员会联合技术工作委员会SC 29(第二十九分委会)第十一工作组JCT-VC(Joint Collaborative Team on Video Coding,视频编码联合协作团队)以及国际电信联盟电信标准局SG16(第十六研究组)WP3 Q.6(Working Party 3, Question 6,第三工作组第6问题小组)——又被业界称为VCEG(Video Coding Experts Group,视频编码专家组)联合进行标准化的。
 
国际电信联盟电信标准局)对MPEG-H标准的正式命名为H.265,被设计为可提供从非常低(128 kbit/s)到非常高(800 Mbit/s)的编码率。
 
在MPEG-HEVC/ITU-T H.265标准的制定过程中,视频领域的全球顶级专家们充分地考虑到了编码压缩效率与实现复杂度之间的平衡问题,最终使之获得了双倍于MPEG-4 AVC/ITU-T H.264标准的编码压缩效率。目前可实现:在4K UHDTV(4K Ultra High-Definition TV,4K超高清晰度电视)的视频信源编码方面,采取MPEG-HEVC/ITU-T H.265标准所取得的压缩效率达到了MPEG-4 AVC/ITU-T H.264标准的将近三倍左右(前者的传输码率减小了64%)。
 
自从在2013年获得正式发布以来,MPEG-HEVC/ITU-T H.265标准就被作为很多视频类服务的核心信源编码标准,诸如:日本首个4K超高清晰度电视频道Channel 4K的CS(Communications Satellite,通信卫星)广播传输、NTT Plala公司所推出的日本首个4K超高清晰度VoD(Video on Demand,视频点播)商用服务——Hikari TV 4K、NTT DOCOMO的Docomo Anime商店等。
 
此外,日本还将会把MPEG-HEVC/ITU-T H.265标准应用于即将于2016年启动的8K超高清晰度电视BS(Broadcasting Satellite,广播卫星)测试广播系统。
 
展望未来,MPEG-HEVC/ITU-T H.265标准将有望继续扩展应用领域的广度及深度,从而引领电视广播行业、在线OTT视频行业、互联网电视行业、视听类型的家用电器行业、移动通信行业、电信行业的进一步发展。
 
6、MPEG-HEVC/ITU-T H.265标准的2015年扩展版本
 
在MPEG-HEVC/ITU-T H.265标准于2013年得到正式发布之后,视频信源编码技术领域的全球顶级专家们又着手相关扩展型标准的研发工作,最终取得了三大成果:
 
(1)RExt(Range Extensions,范围扩展)——新增4:2:2及4:4:4两种色度空间格式、更高的比特深度(最高可达12比特采样);
 
(2)MV-HEVC(Multi-view HEVC: 3D multi-view video coding,多角度高效率视频编码:三维立体多角度视频编码);
 
(3)SHVC(Scalable HEVC,可扩展/伸缩型高效率视频编码)。
 
此外,目前,国际标准组织/国际电工委员会联合技术工作委员会SC 29(第二十九分委会)第十一工作组JCT-3V(Joint Collaborative Team on 3D Video Coding Extension,三维立体视频编码扩展联合协作团队)以及国际电信联盟电信标准局SG16(第十六研究组)WP3 Q.6(第三工作组第6问题小组)正联合对三维视频的高效率编码技术进行标准化研究。
 
上述扩展型标准均已被纳入MPEG-HEVC/ITU-T H.265标准的范畴,并以“MPEG-HEVC 2015版本/ITU-T H.265(第二版本)”的形式得到正式的发布。
 
 
参考文献:
 
[1] Seishi Takamura. Image and Video Coding Related Standardization Activities of ISO/IEC JTC 1/SC 29[EB/OL]. 
https://www.ntt-review.jp/archive/ntttechnical.php?contents=ntr201510gls.pdf&mode=show_pdf. 2015-10-15.
 
[2] 国际标准组织/国际电工委员会联合技术工作委员会SC 29(第二十九分委会)官方网站:https://www.itscj.ipsj.or.jp/sc29/.
 
[3] JPEG官方网站:http://www.jpeg.org/.
 
[4] MPEG官方网站:http://mpeg.chiariglione.org/.
 
[5] 李远东. 日本首个4K UHDTV卫星电视广播商用系统综述[EB/OL]. 
http://www.istis.sh.cn/list/list.aspx?id=8592. 2015-02-28.
 
[6] T. K. Tan, M. Mrak, V. Baroncini, and N. Ramzan, “HEVC Verification Test Results,” published in 17th JCT-VC meeting, document JCTVC-Q0204, Valencia, Spain, Mar./Apr. 2014.
 
[7] A. Luthra, E. Francois, and W. Husak, “N14510, Draft Requirements and Explorations for HDR/WCG Content Distribution and Storage,”published in 108th MPEG meeting, Valencia, Spain, Mar./Apr. 2014.
 
本文作者为上海情报服务平台兼职情报分析员
 

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