H.264/AVC技术进展及其务实发展策略思考

2 H.264/AVC务实发展策略思考

　　H.264/AVC比H.263可节省一倍带宽而维持同等视频图像质量，还具有3 dB等效信噪比改进，因而确有其巨大魅力，首先可迅速折服那些苦于专线带宽昂贵的视频业务用户，甚至对未来高质量移动通信手机多媒体视频业务的开展亦很有吸引力。大大小小的芯片开发制造商亦在积极部署，期望捷足先登，从中获得丰厚回报。在国内市场方面，鼎视通、中兴、中太、科达、TANDBERG等视讯厂商都已经或即将推出支持H.264/AVC标准的视讯产品。从而，面对H.264/AVC产品需求的紧迫性、成熟性及实用性判断，理性思考及务实处理H.264/AVC的发展策略已成为当务之急。在此，提出下述一些策略考虑可能是有益的。

　　2.1 复杂度与适时切入决策问题

　　确实，H.264/AVC可节省一倍带宽有其巨大吸引力，但这是以增加复杂性为代价的，特别是其动目标估值补偿改进方面最为明显。据估计，H.264/AVC的编码计算复杂度约为H.263的三倍，其译码复杂度亦大约为H.263的两倍。因此，一定时期内及一定应用对象与应用场合，特别是对移动通信手机之类应用，其高复杂度往往成为实际市场应用的瓶颈。当然，随着芯片技术的进展，这一问题会逐步得到解决，因此，适时切入的决策便非常重要。

　　2.2 设计初衷与应用可操作性的理性思考

　　实际上H.264/AVC的设计初衷是期望在低带宽与速率情况下获得更良好的图像质量，一些实际测试亦已表明，H.264/AVC在高码率情况下运作，其图像质量和H.263相比并无明显改进。由此选用H.264/AVC的决策，其网络带宽状况是用户必须考虑的重要因素。例如，若视频会议运行在专网上，其带宽可保证为1M或更高，大可不必在现有这种昂贵复杂的H.264/AVC身上花费更多投入。另一方面，亦要看到计算复杂度的明显增加亦可能局限其实际应用。例如，一些视频产品在H.263下可支持至2 Mbit/s速率，但是在H.264/AVC情况下只能支持到512 kbit/s速率。因此，应按照不同的实际市场定位及技术演进，妥善、合理处理MPEG-2、MPEG-4、H.263/H.263+ 及H.264/AVC等的各自应用及其前后向兼容过渡。

　　2.3 互联互通的互操作性不可忽略

　　亦应正视，H.264/AVC标准仅推出二年左右，其产品成熟性与互操作性是需要质疑的。目前，尽管许多视频终端厂商都宣称支持H.264/AVC的基本档次，但实际上H.264/AVC的编译码复杂度对这些终端厂商的视频处理能力提出了严峻的挑战。要么是其现有平台实质根本无法支持H.264/AVC编译码处理，或者无法支持其该有的高码速运行。而且各家对此标准的实现方法亦不尽相同，这些均影响其互联互通，必须抓紧解决。否则用户反应冷淡是不无理由的。

　　2.4 自主知识产权努力与国际标准化问题

　　这是一个甚为关键、敏感与极其要紧的问题。目前全世界约1.6万项国际标准中，约99.8%是由国外(主要是美国)机构所制定，中国参与制定的不足千分之二，这与中国这一大国的地位极不相称。与此相应，国际标准必须由相应核心专利与知识产权作有效支撑，包括实施此标准的核心技术芯片的有效支撑。目前跨国公司日益密集的国际标准核心"专利与芯片陷阱"，已成为阻碍包括中国在内的发展中国家有效发展本国产业的棘手难题。因此，重视与投入自主知识产权，积极参与国际标准制定及发挥实质作用已成当务之急，这亦是一项艰巨而需付出巨大努力的任务。对此，在通信、计算机及家电等高技术领域表现得尤为明显。

　　2.4.1 充分吸取WAPI标准受阻的经验教训

　　如众所知，随着传统意义上的WLAN演进为公众通信P-WLAN/O-WLAN，WLAN已成为中国几大公众业务基础运营商共同关注的焦点。公众运营商级的WLAN用户主要为企业客户、经常出差的商务人员及家庭用户等，多半属高端用户，对服务质量及安全性非常关注。而802.11x标准中原先提出的安全方案已被广泛证实存在安全漏洞，有如:基于有线环境设计的端口访问控制协议802.1x 、安全协议WEP及所用RC4流密码、 DHCP+Web认证中的用户名和密码按明文Http1.0或弱加密Http1.1的MD5算法、MAC地址过滤及非法接入问题。对于目前使用较多的PPPoE认证方式亦利用明文或弱加密方式传送口令，同样不适合于开放无线环境，且PPP报文及PPPoE封装效率较低，亦无后续数据加密，均会对电信运营商级高可靠性要求带来较大隐患等。

　　针对这些情况，我国依据"商用密码管理条例"制定的WLAN安全标准WAPI，取得了多方面重要进展。例如:采用基于公共密钥密码体系的证书机制，动态密钥综合安全度高，用户只需安装一张证书即可在WLAN覆盖的不同地区实现漫游;可支持Windows98/2000/XP及Linux等多种操作系统;可满足运营商、企业及家庭等多种应用模式;能提供与现有计费技术兼容的服务，完善的安全认证也是实施身份识别、分类计费、路由策略和流量控制等优良运营用户管理的基础。这一安全标准已符合我国国家标准与法规要求，同时，WAPI协议已由ISO/IEC授权的IEEE注册权威机构IEEE RA审查认可，并分配了用于该协议机制的以太型字段0x88b4等。这是我国在WLAN安全领域自主创新取得的卓越成果，有重要的国际影响与战略意义，有可能打破外国企业在这一市场产品的绝对垄断格局。这一标准引起了相应外国政府和企业、组织的强烈关注与严重不安，采用政府高层施压、Wi-Fi联盟反对、芯片禁运等各种手段进行抵制并阻挠实施，使WAPI标准受阻。2004年4月29日，国家认监委和国家标准委联合发布2004年第44号公告，声明WAPI国家标准的强制性认证实施时间由6月1日后延。此前，吴仪副总理已在2004年4月22日中美商务会议上与美方会谈后表示，中国同意在6月1日最后期限到来之时，不强制实施我国自主创新制定的WAPI技术标准，并与WLAN国际标准机构密切合作。这次无明确期限推迟强制实施，确实令人惋惜。究其原因，有如下几方面因素值得反思。

　　自主创新标准制定与核心技术芯片实施支撑失调;市场后向用户兼容过渡的策略处理欠妥;标准化努力的多方面共赢合作，特别是国际合作策略不成功。虽然说信息安全、特别是保密问题涉及国家权益与国家信息安全问题，理应由主权国主宰与控制，这无可厚非，但处理加密块依然应有原则前提下的使用等级可选择性与处理策略灵活性。最后，可能这亦是一个现实中难以规避的实际因素，即贸易摩擦政治化。一些国家在标榜与要求别国"技术中立"的同时，却充分利用自身技术垄断与贸易实力方面的优势，以贸易摩擦为由推行"技术标准政治化"，以维护其技术产品的市场垄断地位。其中芯片量产上的Wi-Fi、WiMAX等的联手市场利益的策略考虑也是其重要方面。

　　总之，在自主创新其他新标准之际，我国WAPI标准受阻的经验教训，确实值得反思。但同时应该指出，国内参与WAPI标准化工作的单位，在重压情况下仍再接再厉，进一步将WAPI标准完善和务实推进，并推向新的共赢合作高度。然而，在与国际相应标准组织的合作共事中产生的一系列出人意料的情况值得深思。

　　WAPI提案早在2004年7月就提交JTC1联合技术委员会，其编号为IN7506，但在同年9月中旬，该提案突然被JTC1秘书处在没有说明、没有沟通的情况下就予以撤销。而2004年9月才提交的编号为IN7537的802.11i标准却很快被接纳入快速程序、进入投票阶段，这显然破坏了国际合作商谈研讨的常理公允原则。2005年1月底，在中国标准组织的强烈抗议下，JTC1秘书处承认"在处理程序和沟通方面都犯了错误"，并提出了一些补救措施。在2004年11月召开的国际标准化组织奥尔兰多会议上，WAPI标准被承认具备进入快速程序的资格，可以和IEEE标准在国际标准化组织框架下共存。2004年11月5日，ISO/IEC JTC1 SC6全会通过了决议，WAPI标准与IEEE 802.11i提案并行在ISO/IEC JTC1 SC6内推行，并列入2005年2月SC6第一工作组WG1会议议程。但在2005年2月21日，SC6 WG1法兰克福会议上，JTC1主席詹姆森先生在会议第一天便出人意料地突然宣布"IN7506(WAPI提案号)无效且并不存在"，从而WAPI成了"黑户"，不允许在会议上讨论，这与奥尔兰多会议决议及JTC1道歉信的立场来了一个180度的大转弯。中国代表团据理力争两日未果，只能于2月23日发表退会声明"鉴于中国国家成员体的WAPI提案无法在此次会议上得到公正对待，为维护国际标准化组织的公平和公正性，以及维护中国国家成员体的利益及地位，中国代表团决定于2月23日上午退出此次法兰克福会议"。次日再度发出补充声明，要求"法兰克福会议上一切与两项标准有关的程序和技术讨论及处理，都应无限期推迟举行;同时，所有国际电工委员会第一联合技术委员会第六分委员会第一工作组层面上的争论及问题，都应以适当而圆满的方式加以解决"。在讨论IN7050及IN7537过程中，JTC1立场四周内改变了三次，而JTC1主席竟敢漠视奥尔兰多会议决议的存在，真是令人吃惊。不管这是在什么背景压力下产生的结果，终究是令人遗憾的。

　　但是亦应指出，国外一些明智的有识之士已经指出"中国能够在标准大战中凭借其庞大的市场和迅猛增长来获胜，全球科技和电信公司需要对中国标准方案进行评估，并在适当时候与中国企业联手共同打造技术标准"。据云，法兰克福会上，日本与韩国等同样拥有自己无线标准的国家的代表团成员也对中国代表团所遭受的不公正待遇深表不满与同情。而且，说到底，制订标准的目的是要促使市场健康、有效地发展，一个国家或一个组织的标准不可能无条件垄断全球，尤其当自身标准不完善之际，更应博采众长与集思广益才属上策。

　　事实上，凡涉及国家或区域利益时，从来就难以由一个标准来垄断。以全球最知名的地面HDTV标准为例，美国ATSC/8-VSB标准于1995年夏完成草案，欧洲DVB-T/COFDM标准于1996年春完成草案，日本ISDB-T/BST-COFDM标准于1998年秋完成草案，我国清华大学DMB-T/TDS-OFDM，上海交通大学的ADTB-T/OQAM，广播科学研究院CDTB-T三种优选的地面HDTV标准提案，至今也还在进一步优化融合中。3G三种主流标准WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA，乃至顺应市场驱动而产生的各类演进增强标准正按下一代网络的开放、创新、融合的基本思想在积极推进着，又为新的示例。因此，期望长久依靠"贸易磨擦与技术政治化方式"维持技术产品垄断是肯定行不通的，只有遵循"真正开放"与"共赢合作"才是正确的出路。而WAPI之路虽艰巨，但依然要坚持开放、共赢合作与务实发展的基本方针，在西电捷通、六合万通及华大电子等企业努力合作基础上，积极快速扩大国内外合作范围，特别是与有实力、有名望的国际厂商紧密合作，在政府相关部门的积极协调支持下，消除一些企业的疑虑、观望态度，尽快形成有实力的产业规模，及时适应市场的实际需求。

　　2.4.2 韩国WIPI标准的进展与经验值得参考与借鉴

　　作为韩国无线通信的国家强制推行标准WIPI，其遭遇与我国标准WAPI情况相比要好一些。一方面，这是由于韩国本身市场在外国厂商看来完全无法与中国市场重要性相比拟，关注程度不那么严重;另一方面，韩国亦采取较灵活的策略处理，将其与美国Qualcomm公司BREW平台应用相联手，以缓冲美国的压力。而且，受韩国政府决定采用WIPI标准的鼓舞，WIPI开发者和业界组织进一步开始积极行动，拟将国内自主开发的无线网络平台技术建立为国际标准，推向国际应用，并取得了相应进展。对此，韩国无线网络标准论坛(KWISF)及韩国无线网络解决方案协会(KWISA)以及一个由6家WIPI技术开发商组成的联盟彼此紧密联手，进一步向诸如JAVA标准制定组织(JCP)及开放移动联盟(OMA)等主要国际组织提供WIPI核心技术。例如，由6家公司组成的该联盟已于2004年6月在泰国曼谷举行的OMA大会上建议，将"WIPI的协议数据类型"作为无线网络游戏的国际标准;同时，KWISF亦计划2005年10初向JCP建议，将WIPI作为国际标准。这种将国家标准积极融入国际标准的思路与做法值得参考与借鉴。

　　2.4.3 我国移动通信国际主流标准TD-SCDMA自主知识产权无线通信终端新进展值得庆幸与推广

　　2004年8月22日，"中国芯工程"成果报告会上正式宣布，我国展迅通信有限公司已成功研制开发出具有自主知识产权的3G国际标准单片系统(SoC)级TD-SCDMA(LCR)/GSM/GPRS多模多频式核心芯片，并已由夏新手机实现了在大唐TD-SCDMA网络上的成功连接与通信。这将为中国3G发展提供强有力的技术支撑，实现了我国集成电路产业在3G关键核心技术及产品研发和产业化方面的重大突破。而且，该成果亦内含我国上海科泰世纪科技有限公司的3G时代自主知识产权的"和欣"嵌入式操作系统的强有力软件结构支持。"和欣"嵌入式操作系统专为网络时代的嵌入式设备可更有效支持Web服务应用而开发，体系结构完全面向构件、中间件，体积小、速度快、效率高，应用面极为广泛，可遍及移动电话、数字电视、数控机床、医疗仪器、工业监控终端、二维条码终端及PDA等方方面面，具有可动态加载构件、适宜软件工厂化生产与软件复用、具有高的系统可靠性与容错性及可有效实现系统安全性等重要特征。因此，这确实可称为我国3G自主知识产权务实创新发展的一个新典范，值得庆幸与推广。

　　2.4.4 我国音视频标准AVS在积极务实推进中

　　我国音视频标准AVS相当H.264及Windows Media 9要求，是比MPEG-2更高效率的音视频编码标准。其目标不仅限于中国，还准备作为国际标准对外推广。微软及IBM等多家美国公司都参与了AVS标准的制定工作。目前，中国正在建立AVS专利许可证池(License Pool)，呼吁有关大学和企业向许可证池提供AVS专利，相应芯片开发亦在积极进行中。AVS是基于我国创新技术和公开技术制订的一个开放标准，至2004年底已拥有会员企业118家。为了将AVS做成国际标准，其工作组成员企业积极研发了50多项自主新技术，以应对达100多项的国际专利。其专利费用采取"打包收费、低价位授权"方式。由于标准涉及国家利益，因此费用制订者不光包括专利拥有者和标准实施者，也有政府代表参加，从而使AVS的收费标准是由"综合各方角色的委员会共同制订"。

　　实际上，现代标准的制订一定要基于现代竞争环境的现实"你中有我，我中有你"，既不能妄自菲薄，又不能闭门造车，而要积极自主创新，并要合作共赢。AVS标准拟积极探索技术、标准、知识产权和产业的协同发展之路，既要采纳先进的专利技术，又要将专利的利益索求限制在一个合理的水平上，以保证标准的公益性及产业发展的共赢合作。AVS已确定的产业链涉及芯片、软件和整机，目前较清晰的待开发产业群已有四块，即卫星、多媒体点播、移动通信及高清晰度电视。应该指出:就标准建立、IPR支撑及产业发展的辩证关系而言，对IPR的处理强调共赢合作这一基本思想尤为重要。例如，1997年开始，由MPEG LA启动 MPEG-2 视频和系统部分所涉及的专利许可代理业务，由于采用了合理的IPR费用，从而使尔后至今的MPEG-2全球产业化工作取得了巨大成功;与此相反，MPEG-4出台后的MPEG-4 LA，制订的新的不合理收费模式，导致其自食产业发展滞缓、濒临死亡的苦果。AVS探索合理的国际标准发展的基本思想是值得鼓励与支持的，并期望其务实推进、有效发展。AVS规定的多种标准，无疑将对我国乃至国际社会移动音视频、多媒体/超媒体产业发展产生重要战略影响。

　　"吃一堑、长一智"，衷心期望中国标准化工作在充分汲取DVD、WAPI等标准化方面的经验教训基础上，上升一个新台阶。将TD-SCDMA、EVD、AVS、RFID、IPv6、WAPI、闪联、数码相机等多方面的自主创新标准化工作，务实推进并取得成功。

　　2.5 芯片制造及其产品市场定位的合理选择

　　H.264/AVC确实是一项有很强发展潜力与广泛应用市场的新标准，从鼓励自主知识产权发展的角度，希望尽早介入、站稳脚跟、未来获得丰厚回报，均可以充分理解。但一定要从现实出发，估计指定时期内的芯片有效性与可用性，确定好合理的市场定位。例如，在移动手机应用尚不成熟之际，积极瞄准固定或车载终端应用，数字视频机顶盒应用，按标准、规则的许可，配合xDSL的较大范围的低带宽视频应用等适时有效切入市场。

　　2.6 前景展望

　　从NGN及3G/3G演进与NGBW发展观点看，H.263/AVC这一面向IP及无线/移动应用的视频压缩编码新标准，由于其高的自适应压缩效率及优良的自适应分层结构特征，使其可适应不同的网络传输环境，定会在未来包括HDTV质量要求的视频、多媒体/超媒体业务领域，即如视频广播、视频通信、视频流媒体、Internet视频传送、异构网上的多点通信、压缩视频存储、视频数据库、高质量视频文档等各方面获得广泛的应用。而且在频谱资源受限的无线、卫星及移动通信领域更有其大展鸿图的机会与潜力。尽管目前手机视频大都仅利用H.263/H.263+ 之类协议，而卫星应用的DVB-S2标准已开始引入H.264/AVC及LDPC等源编码及信道编码新技术，以适应竞争环境中新的市场需求。同时，有效处理好我国音视频标准AVS与H.264/AVC的关系，对发展我国宽带视频、多媒体/超媒体产业与市场应用有极重要的现实意义与战略价值。

最后，应该指出持续创新的重要性。随着NGN、3G/3G演进及NGBW的网络与终端的快速发展与推进，对音视压缩编译码技术依然会提出更苛刻的要求，作为可大展宏图的H.264/AVC标准必然需要进一步完善与发展，以适应新的市场要求。例如，进一步降低编译码时延，优化算法以取得更有吸引力的信价比要求;进一步在较低及较高码率上取得更优良的性能提高;进一步完善与确保多厂商环境中的互联互通能力及可靠性与可用性等，抓住机遇、持续创新，以迎接2006～2007年左右开始的宽带视频、IPTV及移动电视的较大规模商用新机遇，这是时代提出的新要求。