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1 概述 目前視頻領(lǐng)域所采用的壓縮技術(shù)主要是MPEG-4以及MPEG系列技術(shù)。在實(shí)際應用中采用這種技術(shù)對圖像進(jìn)行再壓縮及進(jìn)行復雜的編輯工作。雖然MPEG-4以及MPEG系列技術(shù)已經(jīng)獲得了較高的壓縮比，但欲在2.5G甚至2G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )上采用這種圖像壓縮格式實(shí)現動(dòng)態(tài)圖像的傳送是比較困難的，所以一般情況下認為，移動(dòng)通信的視頻服務(wù)是從3G開(kāi)始。 在2G或2.5G網(wǎng)絡(luò )上提供動(dòng)態(tài)圖像服務(wù)，可為運營(yíng)商帶來(lái)巨大的利益，也將使移動(dòng)用戶(hù)享受更多更豐富的移動(dòng)服務(wù)。Nancy Codec技術(shù)正是為此目的而開(kāi)發(fā)的。目前，中國移動(dòng)在2.5G網(wǎng)絡(luò )上推出的動(dòng)畫(huà)郵件服務(wù)（彩信業(yè)務(wù)之一）就采用了該技術(shù)，主要通過(guò)軟件程序實(shí)現其動(dòng)態(tài)圖像傳輸功能，使得在彩色液晶手機上輕松享受動(dòng)態(tài)圖像傳輸的樂(lè )趣。這和為3G而開(kāi)發(fā)的手機動(dòng)畫(huà)技術(shù)相比，更能為移動(dòng)終端制造商、移動(dòng)運營(yíng)商和廣大的用戶(hù)帶來(lái)利益。 2 Nancy Codec與MPEG4比較 在視頻壓縮技術(shù)中，MPEG4技術(shù)的地位是相當高的。MPEG4是MPEG（Moving Picture Experts Group）專(zhuān)家組繼成功定義了MPEG-1和MPEG-2之后推出的一個(gè)全新標準，它能支持碼率低于64kbps的多媒體通信。 MPEG4在矩形幀視頻編碼的基礎上，為了實(shí)現內容的交互功能，引入了視頻對象面（Video Object Panel）概念。它是將圖象序列每一幀中的場(chǎng)景，看成是由不同視頻對象面（VOP）所組成，MPEG4的視頻編碼是圍繞VOP進(jìn)行的，主要分為形狀編碼、編碼編碼、運動(dòng)預測和運動(dòng)補償編碼，編碼算法中則主要采用了離散余弦變換和動(dòng)態(tài)預測補償等手段。在離散余弦變換中為了達到較好的精度使用浮點(diǎn)算法，而浮點(diǎn)算法本身的運算量就很大，再加上動(dòng)態(tài)預測補償的計算量，使得普通運算器不太可能完成這樣的任務(wù)，故通常情況下進(jìn)行MPEG4編碼和解碼時(shí)都采用了集成浮點(diǎn)算法單元的CPU。如果將MPEG4處理芯片集成在移動(dòng)電話(huà)上，將會(huì )造成移動(dòng)電話(huà)芯片尺寸過(guò)大，不利于移動(dòng)終端的制造和銷(xiāo)售。 Nancy Codec是日本OFFICE NOA公司開(kāi)發(fā)的一項技術(shù)，與業(yè)界公認標準MPEG4相比，在技術(shù)上有很大的不同。在Nancy Codec中，它并沒(méi)有采用目前流行的離散余弦變換及小波變換，而是使用了OFFICE NOA獨自開(kāi)發(fā)的SMSP（Structured Meta Scale Polygon，結構化比例多邊形）技術(shù)，將圖像按不同形狀與尺寸進(jìn)行模塊化分割，然后再壓縮。它是一種全新的算法，不需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)預測，完全擺脫了通過(guò)使用變換頻率的手段來(lái)實(shí)現高頻成分時(shí)所產(chǎn)生的損耗，也擺脫了動(dòng)態(tài)預測的束縛。Nancy Codec只需運用簡(jiǎn)單的算術(shù)算法如整數的加減。字節變換和比較等運算就可以完成畫(huà)面處理，故它能在采用8位CPU的平臺上運行，這樣的要求能使移動(dòng)電話(huà)可以采用小尺寸的芯片進(jìn)行視頻的壓縮和解壓縮。 在視頻編輯上，MPEG4及MPEG系列很難對圖片進(jìn)行再壓縮，再壓縮將會(huì )引起圖像質(zhì)量降低；而且難以進(jìn)行復雜的編輯工作。而Nancy Codec則不會(huì )因為再壓縮而引起畫(huà)質(zhì)降低，并且可以自由地進(jìn)行編輯和轉換。兩者在視頻編輯上的區別可以從以下兩點(diǎn)進(jìn)一步進(jìn)行比較： （1）非線(xiàn)性編輯壓縮率 在源視頻信號數字化的情況下，使用MPEG進(jìn)行無(wú)損壓縮，最多能達到源文件大小的二分之一，但同等情況下，Nancy Codec能達到三分之一甚至十分之一。 （2）壓縮視頻的編輯 編輯壓縮視頻時(shí)，MPEG4通常需要特殊的應用程序，且在視頻編輯和再壓縮時(shí)一般都將會(huì )引且視頻損傷；Nancy Codec不需要特殊的應用程序，在編輯或再壓縮時(shí)只要使用相同的多數，將不會(huì )出現圖像質(zhì)量損傷。 由于Nancy Codec在視頻處理時(shí)的基本出發(fā)點(diǎn)與MPEG4不同，使得Nancy Codec在移動(dòng)通信的應用上比MPEG4更具有優(yōu)勢。下面將從三個(gè)角度對MPEG4和Nancy Codec進(jìn)行比較。 2.1 編解碼器處理能力需求 用MPEG4進(jìn)行視頻壓縮的運算量是相當大的，并隨著(zhù)圖像分辨率的提高運算量急劇上升，經(jīng)計算，分辨率和運算量間呈平方關(guān)系。如MPEG4在壓縮時(shí)若將分辨率提高一倍，運算量將為原來(lái)的4倍。Nancy Codec的運算量與分辨率間呈簡(jiǎn)單的線(xiàn)性關(guān)系。 在目前的移動(dòng)終端中，核心處理器的處理能力是比較低的。對于MPEG4而言，在僅靠軟件的情況下，即使使用高性能平臺欲實(shí)現全CIF圖像格式（24位色、30幀/秒、72O×48O像素）的實(shí)時(shí)視頻壓縮，也是相當困難的。通常情況下MPEG4的編解碼需采用獨立的硬件進(jìn)行處理。 在采用Nancy Codec的情況下，只要處理能力13OMIPS左右的處理器利用軟件便能實(shí)現CIF圖像格式（24位色、3O幀/秒、352×258像素）的實(shí)時(shí)視頻壓縮。實(shí)際移動(dòng)通信視頻應用，QCIF的圖像格式（15～24位色、15幀/秒、176×144像素）就能滿(mǎn)足實(shí)際的需求。這種情況下，只要求處理器的處理能力達到17MIPS，由此可以看出Nancy Codec對硬件的依賴(lài)性小，易于在現有移動(dòng)電話(huà)的硬件平臺上實(shí)現視頻的實(shí)時(shí)壓縮。 2.2 編解碼延時(shí) MPEG4為了提高壓縮率以適應低碼速傳輸，使用了幀間雙向預測，這樣在壓縮和解壓縮時(shí)將分別出現至少3幀的延時(shí)，故MPEG4由于其自身算法的原因將至少出現6幀的延時(shí)。而Nancy Codec在這點(diǎn)上與MPEG4完全不同，編解碼時(shí)沒(méi)有任何延時(shí)，更能符合當個(gè)移動(dòng)用戶(hù)對實(shí)時(shí)化視頻的要求越來(lái)越高的趨勢。 2.3 誤碼影響 在MPEG4中，對VOP的編碼是采用幀內編碼和幀間預測編碼相接合的方法，使得數據間相互關(guān)聯(lián)，當某一數據幀中的部分數據發(fā)生錯誤時(shí)，該幀圖像以及在它之前或之后的圖像將被破壞或變得不連續。 Nancy Codec與MPEG4不同，它首先將圖像分成若干個(gè)小單元然后再進(jìn)行壓縮，數據間相關(guān)性小甚至不相關(guān)。當發(fā)生誤碼，只有相應的部分區域的圖像遭到破壞，誤碼對圖像的影響被限制在一個(gè)相當小的區域。 移動(dòng)通信中無(wú)線(xiàn)鏈路易受外部傳輸環(huán)境影響，比較容易發(fā)生誤碼，這使得Nancy Codec在移動(dòng)通信上比MPEG4更具有實(shí)用性。 3 Nancy Codec應用前景分析 Nancy Codec應具有廣闊的應用前景，可以從以下幾方面進(jìn)行分析：首先是技術(shù)優(yōu)勢，由于Nancy Codec在視頻壓縮上是基于軟件實(shí)現的，硬件處理能力只需MPEG4處理能力的10％，而算法又比MPEG4快1倍，壓縮編碼僅為MPEG4的十分之一，使利用現有移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )傳送視頻圖像有實(shí)際應用意義；其次是芯片制造商的積極跟進(jìn)，目前已有多家公司推出了支持Nancy Codec的數字信號處理芯片，包括德州儀器、愛(ài)普生等；最后是眾多移動(dòng)運營(yíng)而的支持，目前已有日本J-phone和中國移動(dòng)利用這項技術(shù)在實(shí)際的2.5G網(wǎng)絡(luò )中為移動(dòng)用戶(hù)提供前3G視頻服務(wù)，同時(shí)泰國、新加坡等國家的移動(dòng)運營(yíng)商以及中國聯(lián)通公司也正準備把這項技術(shù)引入2.5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )。 雖然Nancy Codec在發(fā)展應用方面具有前面幾個(gè)利好因素，但它也存在一些的問(wèn)題：由于日本OFFICE NOA公司獨家擁有這項技術(shù)，受知識產(chǎn)權及其他方面的因素影響，在技術(shù)上不可能很開(kāi)放。這一方面不利于該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，另一方面有可能因為各方利益關(guān)系造成推廣應用困難。 4 結束語(yǔ) MPEG系列技術(shù)雖然已成為行業(yè)標準，但由于芯片的耗電量大以及半導體工藝復雜，集成到移動(dòng)電話(huà)上將面臨電力供給和終端價(jià)格等問(wèn)題，即使隨著(zhù)半導體技術(shù)的進(jìn)步使得這些問(wèn)題得到解決，Nancy Codec在視顧處理上的優(yōu)越性也是相當明顯的。 |
