MPEG4 or H.264？ PMP影音技術花落誰家

MPEG4 or H.264？ PMP影音技術花落誰家

PMP時代來臨，影像壓縮標準技術的成熟與否攸關多媒體內容能否完美呈現，而繼MPEG2之後的MPEG4技術，已被視為未來多媒體應用的理想標準之一。

MPEG4技術推出原本的目的在於執行窄頻的影像應用，因此其能夠使影像維持在176x144 pixels的低畫素水準以便達到每秒48~64Kbits的傳輸速率；除此之外，MPEG4也儘可能在較低的傳輸速率下提供一距離目標控制(instance object manipulation)，並且能根據不同的規則，處理諸如背景(background)、移動影像(moving image)等各種影像元件。更重要的是MPEG4針對接收器的處理功耗和頻寬具有可定標性(scalability)。

MP3與MP4大不同

MPEG是Moving Pictures Experts Group的縮寫，成立於1988年，其組織成員皆為數位影音訊號處理技術的專家，組織的目標則是致力於建立數位影音的標準格式，也就是所謂的ISO／IEC Standard，並成為國際公認並廣泛採用的制式標準。

事實上MPEG-1早於1992年被制定，此規範的音訊具有逼近CD的音質，影像品質則相當於VHS，過去大家常看的VCD就是使用MPEG-1所製作的影片。MPEG-2則制定於1994年，提供了更好的影像畫質以及更高的傳輸率，聲音更具備了CD的音質，而且其音頻編碼可提供6個(5.1)聲道。近年來大行其道的DVD影片就是使用MPEG-2規範所製作的。至於MPEG-3是專為HDTV所設計的規格，但由於MPEG-2出色的表現已經適用於HDTV的要求，故MPEG-3尚未問世便遭到放棄。

一般所謂的「MP3隨身聽」所採用的MP3並不是MPEG-3，而是指MPEG-1 Layer 3(MPEG-1的第三層聲音)，也就是說，MP3其實是單單利用MPEG-1規範中針對音訊壓縮格式所製造的聲音檔案而已。

至於MPEG4則包含了四個重要的部份：系統、視訊、音訊、電腦合成資料，主要是在網路上作多媒體檔案的傳輸用。不過由於MPEG4的影像畫質接近DVD、聲音音質媲美CD、但又有著更高的壓縮比，同樣是影片檔案，以MPEG4錄製的檔案容量會小很多，所以除了網路傳輸外，一般新上市的隨身影音播放器或手機，都是以支援此種格式為主。
MP3與MPEG4在規格的制定上差了三個等級以上，而且全名也不一樣，當然他們的表現也是完全不一樣。

在這一波PMP的產品開發上，似乎MPEG4的規格是最受廠商偏愛的，原因是什麼？是不是以後這一類商品就是由MPEG4一統天下了呢？還是這只是目前暫定的規格，未來如何還有待觀察。


台灣廠商的看法

在台灣以版卡產品著稱的微星科技，這次出乎市場預料推出的「MEGA VIEW 561口袋劇院」產品選擇的就是MPEG4格式，微星科技表示，採用MPEG4影音格式的主要原因在於這是一種公開的技術，取得上並不會太困難。雖然MEGA VIEW 561也支援DivX、WMV等等的影音格式，但是相對而言，這些格式都是屬於單一公司的版權，不但較為封閉，使用上也要再支付一筆權利金，所以客觀條件都不如尚未標準化的MPEG4。畢竟影音播放器不像PC，選擇使用門檻不高的格式，都將有助於產品的開發。而MPEG1以及MPEG2的壓縮格式，其壓縮比都不如MPEG4來的有效，在有限的儲存容量中要塞入長時間的影片，當然會以MPEG4的格式為主。

而代理多項相關隨身影音播放器產品的通路商建達國際也表示，其實不只是隨身影音播放器，在2004年的COMPUTEX展中，已經可以看到愈來愈多的手持行動裝置產品採用MPEG4為傳輸用的影音格式。因為MPEG4演算法能夠讓影片檔案壓縮成更小的容量，使消費者在使用手持式行動裝置(如手機)時，在有限的記憶體空間下可以容納更多的影片內容。」過去隨身聽以及MP3 Player只能提供聽覺的娛樂，而MPEG4 Player除了可聽MP3音樂外，還可欣賞影片、瀏覽數位照片等等。雖然這類產品的螢幕都不大，但卻能隨時隨地同時滿足聽覺與視覺的享受，自然應該會成為未來的主流產品。

MPEG4的壓縮能力及開放性，應該是成為主流的關鍵，但是也有廠商表達了不同的風險觀點，在今年推出了相關產品的鼎展科技產品管理部經理張朝翰張就表示，由於MPEG4的規格制定尚未標準化，所以鼎展科技的PVR-A1主要支援格式為asf，而使用asf的好處是：一、它也是一種利用MPEG4演算法錄製的影片格式。二、它是一種蠻普遍的串流媒體格式。三、Windows的Media Player直接支援。不過，未來鼎展科技的產品也有機會多支援幾種格式，以提升產品的相容性以及消費者的接受度。

另外，推出elio品牌的傳統資訊及家電大廠大同公司多媒體通訊事業部產品經理陳盈竹也表示，「由於目前MPEG4格式方面尚有轉檔的問題，加上一般消費者要取得一部以MPEG4格式錄製的電影並不容易，所以今年這一類的產品尚難成為主。

MPEG4與H.264之爭

MPEG4格式自1997年11月第一次提出草案，到1999一月成為國際標準，這個以技術導向為出發點的國際標準會不會依循它的前輩MPEG-1/MPEG-2在電腦界再掀高潮，目前雖然情況未明，但以MPEG發展歷程來看，標準出來四年內就可瞭解業界對它導引的應用是否有興趣。有一點可以確定，電腦人想像的虛擬世界並非夢想，它正一步步走近我們的生活，如果MPEG4能在此多媒體浪潮中脫穎而出，MPEG4的影響力將遠超過MPEG-1/MPEG-2，而目前投入的廠商也將成為最大贏家。

除了MPEG4外，意法半導體(ST)的蔡鴻德經理指出，H.264的壓縮比MPEG4更佳，在2005年將會成熟，有可能成為MPEG4在PMP市場的勁敵。

H.264是繼MPEG4之後崛起另一種新的影音壓縮技術規格，其之所以會受到矚目，主要在於其壓縮程度與效能皆不下於既有的MPEG-4 IC；其次對於某些Cable或衛星(廣播/電視)營運業者，該技術較MPEG-4提供了更高的頻寬，有效解決了MPEG-4相對於MPEG2頻寬不足的問題；更重要的，是H.264可和目前居於主流的MPEG-2格式回溯相容。除此以外，其具備的多重參考框架(multiple reference frame)功能，也有助於對間歇性的畫面移動進行有效壓縮；且獨有的內部評估(Intra-estimation)功能也可藉由尋找臨接區塊(adjoining blocks)的臨近圖素(Pixel)來評估資料區塊，再者，其只對於實際區塊與預測區塊間的不同處進行編碼，對於有剩餘空間的平面背景之影像處理非常有幫助。

H.264同樣具備多元豐富的應用市場，包括廣播服務供應商、有線、衛星、電信營運商都對H.264的壓縮能力充滿了興趣。在影音家電方面，氣勢如虹的DVD Recorders/PVRs業者也有意使用H.264技術壓縮更多的影像位元於碟片上，目前包括DVD Forum也正積極評估H.264在高解析度媒體進行高效能壓縮的可行性(使用Red-ray)；在DTV的應用方面，業界積極討論以H.264技術傳送數位地面電視訊號到行動裝置的成效，特別是極力推廣數位內容產業的日、韓兩地。

在歐洲，業者普遍看好H.264是針對DVB-X進行壓縮的可能技術之一，足見H.264受到相當的期待。

兩強相峙 搶食PMP市場

MPEG4與H.264規格分別針對不同的商品應用訂出許多Visual Profile，且對應出不同的功能特性(解析度/壓縮率/最大位元率)，針對行動裝置應用MPEG4制定了Simple Profile，H.264則制定出Base Line Profile，目前Simple Profile分別針對廣播業者與系統製造商收取不同額度的權利金，Base Line Profile則已確定免收權利金，主因在於H.264相較MPEG4屬於一種新的規格，商品化程度較晚，故希望透過權利金免費的策略，吸引廣播、系統、晶片業者支持，快速擴大市場接收度，以達到後發先至之效果。而就解析度來看，目前Simple Profile最大解析度為CIF(352x288 Pixel)，而Base Line Profile則達到D1格式解析度(720x288 Pixel)；呈現相對較佳的視訊解析效果。就最大位元率而言，Simple Profile主要強調於中低解析度下(QCIF/CIF)進行窄頻傳輸(64~384Kbps)，因此目前2.5G/3G手機環境發展最為成熟的日本，採用MPEG4 Simple Profile，在CIF/QCIF、15/30 frame/Second偵速率下傳輸內容幾乎已成普遍性主流，並逐步進入DSC/Camcorder等行動娛樂設備及監視器等新市場。相較之下，Base Line Profile具備相對Simple Profile較佳的3Mbps最大位元傳輸率，因此未來也看好搶食部份行動娛樂應用市場。

針對廣播/DVR應用部份，MPEG4真正能支援到高解析度(1920x1080 Pixel)的Main Profile截至目前並不常用，相較之下，同時支援(1920x1080 Pixel)及(1280x720 Pixel)兩種高解析度的H.264(Main Profile)目前已吸引Sand Video/Sigma Design等晶片廠商開發出H.264 CODEC晶片，而在2004年1月的日本消費性電子展(CES)上也展示出許多支援H.264壓縮技術的HDTV/HD DVD產品。

H.264之所以能較MPEG4快進入HD DVD/DTV市場，除了規格/解析度因素外，H.264優於MPEG4 1.5倍的壓縮率所衍生出的較佳視訊品質，也是H.264能快速進入商品化的關鍵之一。然由於較佳的視訊品質必須以犧牲部份傳輸率為代價，因此如何在視訊品質/傳輸率間取得一消費者可接受的平衡點，也成為晶片廠商目前所積極思索、解決的問題。
整體而言，MPEG4由於商品化腳步較快，且積極致力於壓縮率的改善，由表現穩定的Smart Phone及目前逐步崛起的DVR、DSC/Camcorder、監控市場，可以窺知其發展潛力，加上數位家庭熱潮持續延燒，未來也可能進一步切入家用無線多媒體閘道器市場，透過WLAN方式傳輸MPEG4壓縮內容。

至於H.264應用，鑑於其在授權金、解析度、壓縮率等種種相對優勢，使其有可能在未來幾年於HD DVD/DTV等下一代產品領域佔據一席之地，並在視訊會議、網路電話…等透過網路傳輸多媒體內容的行動裝置有所表現。

Nomadik解決PMP困擾

目前在市面上提供視訊編解碼解決方案的廠商眾多，包括TI與ST都有相關產品，其中ST的Nomadik在2003年正式推出，初期推出以Smart Phone為主要應用，但在PMP興起後，蔡鴻德認為Nomadik也相當適合在手持是多媒體播放器上應用。

主要原因在於能讓多媒體終端執行音樂播放、圖片擷取、影像記錄，以及即時雙向的視訊通訊。這些處理器除了在2.5/3G行動電話應用外、在PDA與其他具備多媒體能力的可攜式無線產品也有發揮的空間。

蔡鴻德指出，ST的‘Nomadik’多媒體應用處理器提供硬體與軟體分割，加上ST低功耗CMOS製程與低功耗設計的專有技術，提供超低功耗的特性。這能讓產品製造商設計出各種電池操作壽命更長的消費性電子產品，而PMP必須要連續播放DVD畫質影片長達2個小時以上，因此在功耗需求上，Nomadik可充分降低使用量。

Nomadik處理器大量採用了ST成功且已經過數位多媒體市場驗證的開發經驗。作為MPEG影像解碼器的先鋒，ST目前已經是數位視訊轉換盒（STB）的MPEG解碼器晶片領導供應商。ST同時是基於DSP的音頻產品，以及數位無線接收器晶片的最大供應商。由於ST具有完備的產品線，因此Nomadik架構具備了CMOS影像感測器、智慧卡IC、快閃記憶體、生物驗證晶片、藍芽射頻晶片，以及資料儲存解決方案等多種互補功能。

蔡鴻德表示，Nomadik處理器的設計與ST最近和TI共同發佈的OMAPI軟體暨硬體介面標準相容。OMAPI介面標準可藉由對不同的硬體平台一次寫入相關應用程式，從而簡化軟體開發工作。在Nomadik晶片中，採用ST的130奈米CMOS製程技術，ARM926EJ-S處理器核心的運作頻率可達350MHz；而採用ST的90奈米CMOS製程技術，最高頻率可達到500MHz。

ST的Nomadik架構支援所有行動裝置的主流作業系統，包括Symbian OS、Microsoft WinCE系列，以及Linux，目前已經能提供廣泛的Nomadik軟體開發環境，對於PMP目前的主流OS都有支援，這也是PMP設計者在選購PMP的元件時，必須注意的地方。