未来一代MPEG-2为有线电视运营商提供高带宽效率

MPEG-4 AVC（H.264）作为MPEG-2的接替者已被推向市场，由于它能彻底变革卫星HDTV商业模式并能使电信公司进军电视领域，此新编解码标准从2005年起备受关注，登上了中心舞台。过去三年，由于编码器厂商致力于研发如更好的降噪和编码最优化这样的技术，MPEG-2总体提高效率约5%。随着MPEG-2开发的效率回报逐渐减少，在此编解码中的工作也越来越少，虽然基于MPEG-2的SD业务和观众还在继续增加，但某种程度上MPEG-2开发已陷于停滞状态。

考虑到已经安装的MPEG-2机顶盒数量，这三年间很显然MPEG-4 AVC将继续与MPEG-2互为补充，而不是淘汰它。我们可以预见两者至少还有10年的共存期。作为日益增加的传输运营成本的一种供抉择的解决方法，或作为重新利用宝贵的网络带宽的代价高昂的尝试，拥有大量MPEG-2机顶盒的数字电视先锋们需要MPEG-2压缩效率另有显著的提高，从而他们能在其现有的网络容量内扩充其提供的服务。业务扩容可能意味着增加更多的SD频道，或削减SD码率为HDTV、点播或更高速的宽带腾出空间。如果新一代MPEG-2意味着在现在的传输运营成本内提供新业务，数字电视行业就会乐于接受它。

与此形成对照的是，今后三年效率方面可能有15%-30%的提高。由于以下三个主要原因，此数字是可以实现的：每美元芯片处理能力方面的巨大突破，令先进技术在MPEG-2 SD商业模式内负担得起；从MPEG-4 AVC转换到MPEG-2中吸取的经验教训；以及MPEG-2编码手段的新“白纸”方案。

码率优化（RO）和码率失真优化（RDO）将是下一代MPEG-2的中心。RO/RDO来源于上世纪90年代初期，但此概念在MPEG-4 AVC发展期间更加成熟，它在可获得的成本限制的处理能力内作为一种应对增加的MPEG-4 AVC压缩模式工具集复杂性的实现解决方案。此技术由于其高处理要求，并未认真地用于MPEG-2。

在所有实时视频编码中，编码器可以选择它们能够使用的工具压缩内容，而每种方案对任何特定的宏块将有不同的码率和视频结果。目前的MPEG-2编码器处理资源有限，因此对于实时处理，编码器不得不对哪些工具将对任意宏块给出最佳的压缩结果作出智能预测，然后相应地使用它们。这些“模式决定”是秘方，令某厂商提供的工具有别于其它厂商。

现在可用来开发新一代MPEG-2压缩的增强技术包括：

更强大的预测功能。提高处理能力将支持预测阶段的多个编码器（在此阶段分析输入视频以便优化最后的编码器）。早期的预测工具仅仅提供码率需求计算，但具有了最后编码器的更多信息后，任何新一代MPEG-2编码器将能作出更好的预测。这将改善码率控制，并将有助于正确地决定需要什么量化，以便每帧实现最佳图像质量。

两阶段运动预测（ME）。改善的预测会提供运动预测，而且在此第一次操作后，ME信息可及时改进，以便用于最后编码期间的第二阶段运动预测。

预处理和前向分析场景转换监测，包括如图像逐渐消隐等的消隐检测。任何新一代MPEG-2编码器还应提供改善的闪烁检测，因此它们能更好地处理大的色变（如MTV上看到的）。

自适应GOP（图像组）结构和自适应GOP长度。MPEG-4 AVC编码器普遍使用的技术，自适应GOP结构和长度令编码器更自由地将帧类型与内容匹配，有助于在不牺牲图像质量的条件下降低码率需求。

这些技术与码率失真优化相结合，提供MPEG-2压缩完整的重估算基础。泰德广播运用仿真模型，进行了试验，表明MPEG-2压缩效率取得15%的提高是现实可行的。所有这些技术都与MPEG-2规范相容，保证了与传统SD MPEG-2机顶盒的互操作性。

改善的MPEG-2编码将提供从SD业务收获带宽的手段，使得能不受带宽约束地推出卫星上的HDTV，或有线电视网上的HD、VOD和更快速宽带，或地面电视上扩充的SD，还可能是HD。

对于已有MPEG-2业务的有线电视运营商来说，改善的MPEG-2编码可能是收获带宽切实可行的第一选择，使得用于广播业务的每5个RF频率内的一个频率可在全网内得到重新利用，这胜过交互式数字视频（SDV）、设备改造升级和关闭模拟层。每种选择方案都有其长处，但泰德广播进行了成本分析模拟，表明在大多数情况下，改善的MPEG-2是找到用于HDTV、VOD和高速因特网新带宽的最低成本的选择。

在MPEG-2效率较当前一代编码器有15%的提高的基础上，许多有线电视运营商在有线电视前端用新一代编码器替换码率降低技术并引入全解码/编码架构将是合情合理的。实际上，使用不到45%的当前使用的重新量化解决方案能达到的带宽，新一代MPEG-2编码器就能提供相同的视频质量。

由于MPEG-4 AVC编码器刚刚开始出货，MPEG-2编码器和机顶盒使用量在全世界范围持续增长。这两种编解码可能要共存长达20年。很反讽的是，大幅度改善MPEG-2编码将通过增强HDTV商业模式，有助于转换到MPEG-4。对新一代MPEG-2编码器的商业需要和技术源动力正在会聚。