数字视频标准是什么:MPEG 做过哪些,现在由谁延续
数字视频标准要解决的核心问题只有一个:让同样一段视频,在不同厂商的设备、软件和网络之间都能被正确压缩、传输和播放。MPEG(Moving Picture Experts Group)是 ISO/IEC 下属的工作组,专门制定数字音视频的编码表示标准,它开发的标准组合形成了一个价值数千亿美元的产业。但需要先明确一个关键事实:这个工作组已于 2020 年 6 月 2 日关闭,其官网现在作为历史参考保留,并用于发布 MPAI 的消息——MPAI 是延续 MPEG 精神、转向 AI 数据编码标准的新组织。
数字视频标准到底在标准化什么
一段原始视频的数据量极大,直接存储或传输不现实,所以必须压缩。但压缩本身不难,难的是让压缩后的文件被别人的设备认出来。标准的作用就是规定三件事:
- 码流语法:压缩后的数据按什么结构排列,解码器才能逐段解析。
- 解码语义:每个字段代表什么,解出来应该还原成什么样的画面。
- 一致性要求:什么样的实现才算符合标准,从而保证互操作。
只要编码端和解码端都遵循同一套标准,即使一方用硬件编码、另一方用软件解码,画面也能正常还原。这就是“互操作”的价值,也是 MPEG 系列标准能形成产业的基础。
MPEG 在数字视频领域的代表性标准
MPEG 官网列出的关键词包括 MPEG-2、MPEG-4、AVC、HEVC 等。它们面向不同年代和不同用途,不是互相替代的简单关系:
| 标准 | 大致定位 | 典型用途 |
|---|---|---|
| MPEG-2 | 较早的通用音视频编码标准 | 数字电视广播、DVD 视频 |
| MPEG-4 | 面向更广的多媒体应用,含多个部分 | 网络视频、早期移动视频 |
| AVC(即 H.264/MPEG-4 Part 10) | 压缩效率明显提升 | 高清视频、流媒体、蓝光 |
| HEVC(即 H.265) | 面向更高分辨率和更低码率 | 4K、超高清、部分流媒体 |
需要注意:AVC 和 HEVC 通常被归入 MPEG-4 或与 ITU-T 联合制定的体系,具体编号和归属在不同资料中表述略有差异。对普通读者来说,更实用的记法是:越晚出现的标准,目标通常是在同等画质下用更少的数据,但代价是编码和解码的计算复杂度更高,专利授权情况也更复杂。
MPEG 关闭后,标准由谁延续
MPEG 工作组关闭,不等于 MPEG 标准失效。已经发布的标准仍然被设备和内容沿用,官网也明确说明该页面作为 MPEG 成就的历史参考保留。与此同时,官网现在承担的是 MPAI 的新闻发布功能。
MPAI 的全称是 Moving Picture, Audio and Data Coding by Artificial Intelligence,即“由人工智能进行移动图像、音频和数据编码”。它与 MPEG 的定位差异可以这样理解:
- MPEG:面向数字媒体的编码表示,解决音视频压缩与互操作。
- MPAI:面向 AI 数据编码,把数据从一种表示转换为更适合特定应用的等价表示,例如压缩和语义提取。
MPAI 把 AI 模块(AIM)作为构建单元。一个 AIM 由它的功能、以及接口数据的语法和语义来定义,而不规定功能具体怎么实现——可以用硬件或软件,可以用 AI、机器学习,也可以用传统数据处理。其 AI 框架(MPAI-AIF)用于创建、执行、组合和更新基于 AIM 的工作流,是 MPAI 标准化的基石,目标是让多厂商的 AI 模块能够互联协作。
官网列出的已发布标准包括:AI Framework(MPAI-AIF)、Context-based Audio Enhancement(MPAI-CAE)、Connected Autonomous Vehicle(MPAI-CAV)– Architecture、Compression and Understanding of Industrial Data(MPAI-CUI)、Governance of the MPAI Ecosystem(MPAI-GME)、Human and Machine Communication(MPAI-HMC)、Multimodal Conversation(MPAI-MMC)、MPAI Metaverse Model(MPAI-MMM)– Architecture、Neural Network Watermarking(MPAI-NNW)、Object and Scene Description(MPAI-OSD)、Portable Avatar Format(MPAI-PAF)。
判断设备或文件支持哪种数字视频标准
当你遇到“这个视频能不能播”“这个设备支不支持”的问题时,可以按下面的思路判断:
- 看文件扩展名和容器:.mp4、.mkv 等是容器格式,里面装的视频编码可能是 AVC、HEVC 或其他,扩展名本身不能完全说明编码方式。
- 查编码格式:用播放器或媒体信息工具查看视频轨的编码,确认是 AVC 还是 HEVC 等。
- 对照设备能力:较老的设备可能只支持 MPEG-2 或早期 MPEG-4,较新的设备通常支持 AVC,HEVC 的支持则因厂商和型号而异。
- 必要时转码:如果编码不被支持,把视频转成设备支持的编码通常比换设备更实际。
这套思路同样适用于选择标准:如果你的目标是兼容性优先,选被广泛支持的标准;如果目标是高压缩率且设备较新,可以考虑更新的标准,但要先确认播放端支持。