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何謂H.264

具備先進的視訊編解碼器，稱為 H.264，他可以利用超低資料傳輸速率提供令人驚豔的畫質。這項超高效率的技術被認可為 MPEG-4 標準（MPEG-4 Part 10）的一部份，可因應行動裝置 3G、iChat AV 視訊會議至廣播用 HD 等各種頻寬，提供絕佳的效果。

品質極大，檔案極小

H.264 採用最新視訊壓縮革命性技術，可利用最少的視訊資料，提供令人無法置信的絕佳視訊品質。這表示只要利用相當小的檔案，就可以讓您看到清晰無比的視訊畫面，比前一代的視訊編解碼器更能夠節省頻寬與儲存成本。H.264 只要三分之一至二分之一的資料傳輸率，就可以提供與 MPEG-2 一樣的畫質，若以相同的資料傳輸率，則解析度可達 MPEG-4 Part 2 的四倍。多虧 H.264，影格大小可以放大到四倍。H.264 真正讓您視野廣闊。

從 3G 至 HD

H.264 在各式各樣的應用上皆可達到前所未有的壓縮效率，例如廣播、DVD、視訊會議、隨選視訊、串流播放，以及多媒體傳訊。而且在其先進的設計下，H.264 可在各式各樣的作業範圍內提供絕佳的畫質，包括3G 至 HD 等等。無論是行動電話、iChat、Internet、廣播或衛星播送，只要您需要高品質視訊，H.264 皆可利用超低資料傳輸率，產生卓越效能。


使用情況 解析度與影格速率 取樣資料率
行動內容 176x144, 10-24 fps 50-60 Kbps
Internet∕標準解析度 640x480, 24 fps 1-2 Mbps
高解析度 1280x720, 24p 5-6 Mbps
最大解析度 1920x1080, 24p 7-8 Mbps
HD 處理不需等待

H.264 的優質效率讓更多人更容易使用這項尖端視訊技術，您可在今日的電腦上體驗 HD 視訊的最高品質。
全新產業標準

H.264 已經被認可為 MPEG-4 標準的一部份 — MPEG-4 Part 10 — 以及 ITU-T 的最新視訊會議標準，現在更符合 HD-DVD 與 Blu-ray 規格（高解析度 DVD 視訊的兩種規格），並核可為最新版本的 DVB（Digital Video Broadcasters）與 3GPP（3rd Generation Partnership Project）標準。無數的廣播、纜線供應商、視訊會議組織與消費性電子產品公司，都考慮選擇 H.264 作為其新產品與服務所採用的視訊編解碼器。

參考資料：http://www.apple.com.tw/macosx/features/h264/

關於 MPEG-4/H.264規格特性之比較,請下載以下文件﹕

http://www.itri.org.tw/chi/services/ieknews/e00000299-B10-3-1602-0.doc

H.264視訊壓縮標準將取代MPEG

視訊編碼標準H.264在數據壓縮率方面比MPEG-2的高2至3倍，也比MPEG-4高兩倍。

被暱稱為「巨編碼/解碼」（mammoth Codec）的新視訊編碼方法正吸引了眾多設備發展界之工程師的關注。主要的原因為高數據壓縮率，它明顯地比既有的Moving Picture Coding Experts Group Phase2（MPEG-2）或MPEG-4視訊技術好。致力於編碼技術國際標準的多位權威皆認為壓縮率還有一些進步的空間，使新技術成為終結現有以MPEG為基礎之編碼/解碼（以MPEG-1開始）的一張王牌。

「巨編碼/解碼」開始發展並以達到最高的可能壓縮率為目標。研發廠商嘗試了各式各樣高效率的視訊數據編碼方法，並應用大型的編碼工具和複雜的處理。而所產生的壓縮比和複雜性使新技術嬴得了付出精力之電信標準化部門（ITU-T）/國際電信工會之會員稱它為「巨編碼/解碼」。編碼設計之共同標準化基本上是由ITU-T及標準化/國際電子技術委員會之國際組織（ISO/IEC）完成的，而現在它正以新名稱：H.264/MPEG-4先進視訊編碼（Advanced Video Coding, AVC）站上舞台的中央。


所展現的編碼效率

據參與標準化和實作過程的工程師們評估顯示，H.264的數據壓縮率比現有DVD系統中所使用的MPEG-2高2到3倍，並且比MPEG-4的高1.5至2倍。在和DVD相同的影像品質方面，新的技術可以達到大約2Mbps之編碼率，而對於與家用錄放影機（VCR）同等之影像品質則是1Mbps，如圖2所示。標準組織和展覽會場的參觀者目前都在評估H.264的影像品質。2003年12月8日至12日在夏威夷舉行的一般會議中，標準團體呈交了一份用以客觀評估H.264編碼/解碼器所編碼和解碼的影像之驗證測試報告。廣播、標準化以及其他領域之專家學者聚集在工作室裡製作報告中所使用的評估數據。一位參加該會議的視訊編碼工程師表示：「H.264相較於所有解決方案而言是很優秀的。不論測試影像之內容是什麼，當編碼率降至一半左右時，它還是可以維持影像的品質。在一些情況中，MPEG-2編碼需要6Mbps的編碼率來配合以1.5Mbps執行之H.264所達到的影像品質。」H.264展現了實際的性能就如初步結果所顯示的。將技術使用在實際的產品和服務中將大幅降低視訊所需的容量，並使數據傳輸率得以下降。雖然MPEG-2在數位廣播中是最普遍的方法，而MPEG-4是行動電話視訊傳送最常見的，H.264可能率先使用在需要更高壓縮率的應用中。


有愈來愈多的應用領域（例如行動電話視訊等）都在不斷地吵著要H.264。目前出現了各式各樣具有行動視訊的新設備，其中包括行動電話、數位相機以及個人伺服器等，而影像裝置之畫素數也在急速攀升。視訊影像品質正快速地往錄影機的層級接近，而顯示器的解析度也在上升中以便跟上腳步。隨著使用者有能力進行簡易的攝錄之後，視訊內容也變得普通許多。然而，重要的半導體記憶體容量卻無法跟上視訊演進的腳步，導致愈來愈多的行動裝置搭配內部硬式磁碟機（HDD），即使是成本非常高。另一個關鍵的應用領域是網路。無線和有線網路兩者皆朝「最努力」的傳輸率類型前進，但卻不保證速度。例如，在非同步的數位訂戶線（ADSL）中，短距和長距連結之間的尖峰傳輸率差距正快速擴大中。

這意味著即便支付了相同金額的視訊傳送服務費，影像品質還是會隨著距離而下降。如果整個網路被規劃予遠距用戶的話，那麼鄰近的用戶將完全無法利用高速數據。但H.264有效地彌補了此溝縫。需要等待下一代的技術，H.264的高數據編碼效率現在也可以使用在產品中，而且已融入了光學磁碟的領域。日本Sony Computer Entertainment公司（SCE）將它目前正在研發中的可攜型遊戲系統PSP中使用H.264視訊編碼。此外，廠商也考慮將H.264用在使用藍紫外線雷射光源之HD DVD下一代光學磁碟標準以及專為可以在既有之單面雙層DVD媒體上儲存兩小時高畫質電視（HDTV）視訊而設計之HD DVD9標準中。SCE在它的PSP遊戲平台中採用H.264是因為它可以只在該公司所使用的其中一個UMD光學磁碟（直徑6cm，容量為1.8Gbytes）上容納大約2小時與DVD品質之影片同等的視訊。即使是使用MPEG-4視訊，相同的數據需要大約3.6Gbytes。


唯播媒體HD DVD和HD DVD9的研發廠商正利用高效率編碼的優點加速他們商業化和在市場上受到廣播接納的時間表。其中一個主要的因素是可以輕易地調適既有的DVD製造技術。若利用既有的MPEG-2技術，需要大約20Gbytes來儲存一個2小時的HDTV影片。在HD DVD9標準中，唯播磁碟的單面容量是設定在15Gbytes，特別是為了配合用來製造現有DVD媒體之影像微影印刷系統容量。HD DVD9使用單面雙層的8.5Gbyte DVD媒體，而目前已完成了製造技術。

趕上視訊相機

另一個希望透過高效率編碼加速計畫的應用為數位相機。如日本Sanyo Electric公司消費者組°˛Technical Engineering BUDI Solutions°˛第二工程部門的總經理Nobuhide Dotsubo所說的：「我們想要利用具有較高數據壓縮率的編碼技術，可以在指定的儲存容量裡達到較長的燒錄時間。我們目前使用的是MPEG-4，但我們並不留戀。」視訊攝影在視訊繪圖陣列（VGA）解析度方面（或640畫素×480畫素，每秒30個圖框）目前與攝影機同等。然而攝影機在燒錄時間方面還是佔有優勢。


Sanyo Electric在融合數位視訊相機方面是個領導廠商，而該公司在2003年11月推出的DMX-C1採用了MPEG-4編碼（非之前的Motion JPEG），以達到每秒30個圖框的速率。然而一個30分鐘長的視訊需要一個512-Mbyte的SDF記憶卡，市價為25,000至30,000日圓。和DV磁帶同等的60分鐘燒錄需要其中一種即將在近期推出的1-Gbyte卡，否則影像品質會較差。儘管小型記憶卡的位元成本在下降中，但是像H.264這樣的高效率編碼組織應該可將60分鐘的視訊儲存在較小的容量裡。


視訊攝影功能逐漸成為標準配備的行動電話慢慢地也會面臨相同的問題。解析度、圖框速度以及其他功能大致上都和數位相機的同等，行動電話於320畫素×240畫素及每秒15個圖框拍攝1/4VGA（QVGA）影像。性能還在急速地上升。在日本NTT DoCoMo於2003年12月18日宣佈的FOMA 3G話機之中，Mitsubishi Electric公司的D900i可以每秒24圖框拍攝QVGA影像。有愈來愈多的話機可以連接到電視機上以觀看視訊，而人們對於傳真性較高的影像之需求也會持續上升。


所有家庭的95%

有了H.264，將可有效消除網路上由於距離所造成之性能差異。在日本，大約有75%的寬頻存取是ADSL負責的，用戶數在1,000萬戶以上。尖峰傳輸率還在上升中，並且已達到了40Mbps。
然而，ADSL為「最努力」的服務，並且不確保任何最低的數據率，因此只有少數非常幸運的人可以享有40Mbps的性能。有了H.264，即使是2Mbps也可以傳送DVD品質的影像。這將到達距離中央4到5公里的地方，涵蓋了日本所有住家的95%。


即使是用無線的，性能還是視與基地台的距離而定，而且由於通訊率隨著環境條件而不同，因此服務對於既有的PHS、NTT DoCoMo的FOMA、日本KDDI（au）的CDMA2000 1x EV-DO服務以及日本Vodafone KK的VGS服務而言是最省力的。較佳的顯示器解析度改善了影像的整體畫質，而H.264即使在較高的解析度也具有維持影像品質和圖框率的潛力。


授權和相容性的議題

人們廣泛採納H.264之後需要國際的標準化以及確保其相容性。這些議題中有些已快有解決的方法了。


標準化邁向兩個方向：DVD公會內的HD DVD和HD DVD9標準，以及行動設備的地面數位廣播。進展的狀況視授權條件而有不同。H.264是使用於HD DVD和HD DVD9的第一候選，搭配Microsoft 的Windows Media Video （WMV），它混合了MPEG-2和H.264以及MPEG-2本身。美國的LLC於2003年11月17日在MPEG LA上宣佈了H.264的授權條件，而且似乎打破了標準選擇的障礙。目前已完成了影像評估，而指導委員會現在已可以針對DVD公會應使用甚麼作出最後的決定。過去擱置作出決定是因為H.264的授權條件還未確定。假設DVD公會選用了H.264，而且編碼晶片開始出現在DVD播放機的話，H.264似乎很可能會快速擴展。毫無疑問地，配有內部HDD的DVD燒錄機將開始轉向H.264視訊編碼，而且也將需要一系列可以在H.264和其他格式（如MPEG-2）之間轉換的貫通編碼IC。


雖然AV設備製造商需支付的編碼和解碼晶片之授權費用將會上升，但是也只有MPEG-2成本的1°˛10左右（圖3）。DVD燒錄機和其他視訊燒錄系統在不久的未來可能搭配網路功能，而且可能具備可以處理多重編碼設計之解碼器或編碼器IC。


然而，在行動電話之地面數位廣播中，H.264只是多種可能性的其中一個。作為一個可能取代MPEG-4的編碼設計，它吸引了相當的關注，尤其在它的基本授權費用被認為有可能降到零時，而MPEG LA卻要廣播業者支付MPEG-4的費用。然而，當MPEG LA宣佈了H.264的授權條件時，情況有了改變。儘管它在某些情況可能比MPEG-4便宜，他們並沒有改變向廣播業者收取授權費用的意思。歐洲的廣播業者組織－歐洲廣播公會立即發出了一份反對該項費用的聲明，使所提出的新標準有愈來愈多的反對聲浪。HD DVD和行動裝置的地面數位廣播出現了強勁的對手：WMV9。雖然效果視所處理的特定視訊種類而有不同，但是人們認為它達到的編碼效率和H.264差不多。


H.264其中一個吸引人的特點為它是一個具有開放規範的國際標準，而Microsoft也正將它傳統的獨賣策略改為開放技術。該公司確定了WMV9解碼技術，並透露給SMPTE（Society of Motion Picture and Television Engineers）。雖然很可能會研發出改良版的編碼器，但是Microsoft表示還是可以在一個WMV9的解碼器上播放影像。


相容性的議題


在H.264得以被廣泛使用之前還須先克服另一項障礙（圖4）。在國際標準中，官方規範被不同的一方做不同的詮釋是相當普遍的，而這將導致完全不相容的編碼器和解碼器。而確保相容性對H.264而言異常困難，因為它利用了好多的編碼工具和模式。


商業化的絕對最小測試就快完成了，尤其是（1）確認視訊串層級之相容性，（2）視訊串架構之定義，以及（3）檔案架構之定義。在視訊串層級之相容性（1）方面，日本Sony之IMNC°˛影像技術中心的資深信號處理研究員Teruhiko Suzuki表示：「我們一直都在透過視訊串轉換檢查H.264功能，一次一個，現在幾乎快完成了。」第一個版本之標準提案的驗證工作正在進行中，重寫模糊的地方，並加入新的細節：基本上，工程師們正在更正錯誤。新的無錯版本預期將在2004年的上半年完成。


對使用於數位廣播及光學磁碟而言，視訊串架構之定義（2）是必要的。在數位廣播中，H.264被分解成MPEG-2傳輸串以便儲存，或是MPEG-2程式串予光學磁碟和類似的設備。此架構已在2003年10月定案。


使用在個人電腦和類似系統所需的檔案格式（3）也在同一時間定案了，作為MPEG-4中所使用的MP4格式之延伸版本。此外，也呈交了一份在網際網路上傳輸H.264資料串所需的即時傳輸協定（RTP）之草案，目前正在等待核准


作者 新井將之、伊藤大貴


參考資料：http://www.domedia.com.tw/domediasite/04-04/coverstory04-04.htm