从菜鸟出发！征服HTPC高清详细全攻略2

永不妥协的两大蓝光阵营(上)
我们现在所使用的主流光存储DVD早在1996年就确立了标准。DVD-VIDEO的影片分辨率为720x480（NTSC制式）或720x576（PAL制式），属于标清视频（Standard-Definition，SD，标准清晰度）几年前看来或许画质很好，但时代已经变了，现在是高清晰视频（High-Definition，HD，标准清晰度）和大屏幕电视的时代，一旦领教过高清晰影视的效果，没有人会再对标清视频感到满意。

现在DVD的尴尬处境几乎就像当年的CD，如图1所示，我们可以看出存储媒体的容量、视频流数据量和视频存储时间三者的关系。单面单层DVD的容量上限接近5GB，从VHS视频、低清晰度视频到标准清晰度视频，DVD碟片可以存储的视频时间从7小时，下降到2小时左右（一般DVD影片多在4Mbps-6Mbps），再下降到了1小时（标准清晰度视频的最高规格），而如果用来存储20Mbps-30Mbps的高清晰视频，DVD碟片只能存下约20-30分钟，加上DVD过慢的传输速度，如此一来，DVD已经显现出落伍的态势了。
而新一代光磁存储体的需求日益增加，电影行业 首当其冲，电影行业对下一代光磁存储体提出了以下要求。
1、民用规格和个人电脑规格必须统一，2、必须具备完善的著作权保护技术，3、必须拥有足够的容量，制造成本必须控制在与现有DVD相同的水平。不得使用专用盘盒。 4、能实现高画质，分辨率应达到1920×1080，具备多种长宽比等功能。 5、可实现多声道音频等功能。 6、可播放DVD影碟及以前的标准音频格式。 7、具有与互联网的协作功能。可实现对话型操作。 8、可与现行DVD共用创作工具。 9、确保可靠性，如确保同一规格光盘的播放兼容性。
新一代光磁存储体产生了两位候选人，也就是HD-DVD和BLU-RAY DISC。HD-DVD阵营以东芝为首，包括微软、NEC、三洋、英特尔等厂商和环球影业等电影公司，BLU-RAY DISC阵营以索尼和松下为首，包括先锋、飞利浦、苹果、三菱、三星、夏普、先锋、LG等厂商和福克斯、沃尔特迪斯尼等电影公司。

BLU-RAY DISC使用了波长更短的蓝色激光（Blue laser，或Blue Ray），这也是其名称“蓝光”的由来，BLU-RAY使用的蓝色激光波长为405nm，大大减少了凹槽长度和道间距，从而能够记录下比DVD更多出数倍的数据。
HD-DVD同样使用了波长为405nm的蓝色激光，但是，HD-DVD的道间距为0.40μm，大于BLU-RAY DISC的0.32μm，因此同样情况下HD-DVD记录的数据容量便不及BLU-RAY DISC多，同为单面单层盘片的情况下，一张蓝光光盘容量为25GB，而一张HD-DVD光盘容量为15GB。
永不妥协的两大蓝光阵营(下)

蓝光光盘的物理规格和CD/DVD光盘几乎完全相同，直径仍然和CD、DVD同样为120mm，厚度也同样是1.2mm，中央圆孔等其它数据也完全相同。目前已公布单面单层、单面双层两种规格。单面单层蓝光光盘的容量为25GB（实际上是有23.3GB、25GB、27GB三种），单面双层蓝光光盘的容量为50GB。速度方面，BLU-RAY DISC的1倍速读取和写入速度均定义为36MB/s，目前已经有4倍速的可写入式蓝光驱动器，说其读取和写入速度高达144 MB/s，如此高的速度，才能满足即时播放高清晰视频和玩高清晰游戏的要求，相比之下，CD-ROM的1倍速为150KB/s，52X CD-ROM速度仅为7.62MB/s，DVD-ROM的1倍速为1.32MB/s，16X DVD-ROM速度仅为21.12MB/s，面对高清晰视频可以说是先天不足。
BLU-RAY DISC有着雄心勃勃的计划，单面4层和单面8层的蓝光光盘及相应的驱动器已在开发之中，单面4层的蓝光光盘容量将达到100GB，而单面8层的蓝光光盘容量更是可以达到200GB。BLU-RAY DISC的速度未来也会提升到6X，以及更高。

目前HD-DVD光盘可以分为三大类，一类是HD-DVD规格，包括：单面单层和单面双层的3X DVD-ROM，这种实际上是改良的DVD光盘，顾名思义，它是DVD的“三倍增强版”，其容量和DVD-ROM同样，有一种单面单层的容量是4.7GB，另有一种单面双层的容量是8.5GB，其它三种可以看作是全新的HD-DVD，包括单面单层的HD15，容量为15GB，单面双层的HD30，容量为30GB，单面三层的HD45，容量为45GB，这些HD-DVD的命名规则也和DVD如出一辙。另一类是HD-DVD和SD-DVD混合规格，一种是单层HD-DVD+单层SD-DVD，光盘为双面，容量为15GB+4.7GB=19.7GB，一种是单层HD-DVD+双层SD-DVD，光盘为双面，容量为15GB+8.5GB=23.5GB，一种是双层HD-DVD+单层SD-DVD，光盘为双面，容量为30GB+4.7GB=34.7GB，一种是双层HD-DVD+双层SD-DVD，光盘为双面，容量为30GB+8.5GB=38.5GB。最后一类是HD-DVD和SD-DVD双规格，目前只有一种单面单层的，是在单面单层盘片上一层是HD-DVD，一层是SD-DVD，容量是15GB+4.7GB=19.7GB。更高容量、更多层数的HD-DVD目前也在开发中，预计单层容量也可以达到20GB或更高
目前看来，BD占有影业支持、影片发行量等方面的优势，以及PS3带来的软件发行优势，技术和技术储备上较之hddvd也更加先进。
HDDVD则占有生产线配置、硬件设备成本、复制成本、软硬件综合成本等方面的优势。
所以现在看来BD占上风，但BD和HDDVD尚未进入大量普及阶段，目前二者的软硬件销量可以说都是非常低，要成为主流还需要比较长的时间，因此现在短期内还不能确定其成败。谁能首先把播放器价格下降到突破消费者心理线，以及争取到更多内容提供商的支持，将是最重要胜负的关键。
这两大标准谁优谁劣很难用两三句说清，尽管有两个竞争的阵营带来技术的更新以及价格降低，但是对于最终用户而言，繁杂的标准使得兼容更难以实现，以现在的形势来看，有可能最终用户会可能根据自己的需求为不同的阵营买一到两份单。
压缩是关键－HDTV编码发展历程
既然已经从DVD进展到HDDVD/BD,我们看到不仅仅是存储介质容量的增大，同时视频压缩技术在这几年也得到了飞速的增长。我们可以这样计算一下，存储容量增加了5~10倍，而视频压缩技术如果也能提升2~3倍，那么我们在清晰度上将会得到10~30倍的飞跃!
而视频压缩技术的进步，则要得益于DVD、HDTV、卫星电视、高清 (HD) 机顶盒、因特网视频流、数码相机与 HD 摄像机、视频光盘库 (video jukebox)、高端显示器（LCD、等离子显示器、DLP）以及个人摄像机等娱乐应用。
视频压缩是所有令人振奋的、新型视频产品的重要动力。压缩－解压（编解码）算法可以实现数字视频的存储与传输。
我们来看原始视频的要求，标准清晰度的 NTSC 视频的数字化一般是每秒 30 帧速率，采用 4:2:2 YcrCb 及 720，其要求超过 165Mbps 的数据速率。保存 90 分钟的视频需要 110GB 空间，或者说超过标准 DVD-R 存储容量的 25 倍。这样的要求显然既然是现在庞大的硬盘容量都无法满足，何况更多瓶颈是来自于网络下载那可怜的速度。
所以视频压缩是普及视频的必然趋势，不过视频压缩技术的种类也是非常多。如何选择视频压缩技术，成为内容提供商以及终端用户的最大难题。因为这里面涉及的问题比较多，不管是内容提供商还是终端用户，都会关心其画面质量/码率的压缩比。而在内容提供商方面，还得关心专利权益金的费用，这一点虽然和我们用户没有支持关心，但这往往是决定我们最终用户所能使用到视频压缩技术的最重要的一点。另外，最终用户关心的是编/解码器的成本，这包括了占用系统内存， CPU占用率，系统功耗等，毕竟在编/解码时所耗费的成本都得由最终用户直接买单。
在视频编解码技术定义方面有两大标准机构。国际电信联盟 (ITU) 致力于电信应用，已经开发了用于低比特率视频电话的 H.26x 标准，其中包括 H.261、H.262、H.263 与 H.264；国际标准化组织 (ISO) 主要针对消费类应用，已经针对运动图像压缩定义了 MPEG 标准。MPEG 标准包括 MPEG1、MPEG2 与 MPEG4。
ITU 与 MPEG 标准的发展历程

除了 ITU 与 ISO 开发的行业标准以外，还出现了几种专用于因特网流媒体应用、广受欢迎的专有解决方案，其中包括 Real Networks Real Video (RV10)、Microsoft Windows Media Video 9 (WMV9) 系列、ON2 VP6 以及 Nancy。由于这些格式在内容中得到了广泛应用，因此专有编解码技术可以成为业界标准。2003 年 9 月，微软公司向电影与电视工程师学会 (SMPTE) 提议在该机构的支持下实现 WMV9 位流与语法的标准化。该提议得到了采纳，现在 WMV9 已经被 SMPTE 作为 VC-1 实现标准化。
H.264也是MPEG4?它们之间的差别？

在这里说一下为何H.264又被人称为MPEG4-AVC，MPEG系列的标准归属于ISO/IEC，但另一方面以制订国际通讯标准为主的机构：ITU-T，在完成H.263（针对视频会议之用的串流视频标准）后展开了更先进的H.264制订，且新制订是与ISO/IEC机构连手合作，由两机构共同成立一个名为JVT（Joint Video Team）的联合工作小组，以MPEG-4技术为基础进行更适于视频会议（Video Conference）运用的衍生发展，也因为是联合制订，因此在ITU-T方面称为H.264，在ISO/IEC的MPEG方面就称为MPEG-4 Part 10（第10部分，也叫ISO/IEC 14496-10），MPEG-4 Part 10的另一个代称是MPEG-4 AVC（Advanced Video Coding，先进视频编码），多个名称其实是一个意思，即H.264=MPEG-4 Part 10=ISO/IEC 14496-10=MPEG-4 AVC。
那么，H.264到底与MPEG-4有何差别呢？更准确地说MPEG-4 Part 10与MPEG-4 Part 2有何差别？为何需要再订制出MPEG-4 Part 10呢？直接沿用MPEG-4 Part 2难道不行？
虽然MPEG-4已针对Internet传送而设计，提供比MPEG-2更高的视频压缩效率，更灵活与弹性变化的播放取样率，但就视频会议而言总希望有更进一步的压缩，所以才需要出现了H.264。

到底H.264好在哪？先让我们将MPEG-2、MPEG-4（MPEG-4 Part 2）、H.264（MPEG-4 AVC、MPEG-4 Part 10）三者进行分辨率表现与所用带宽的比较，无论MPEG-2、MPEG-4、H.264，三者都能达1920×1080i（非交错）的高清晰度（High Definition，HD）、24fps（每秒更新24张画面）的影像画质，但传输带宽上MPEG-2需要12～20Mbps，相对的H.264只要7～8Mbps，而MPEG-4则介于两者间，更直接地说，若把MPEG-2的带宽用作基准的100%，MPEG-4要达相同效果只需要60%带宽，H.264更是低至40%，约为原MPEG-2的1/2～1/3。
值得一提的是H.264标准采用的熵解码有两种：一种是基于内容的自适应变长编码(CAVLC)与统一的变长编码 (CAVLC)结合；另一种是基于内容的自适应二进制算术编码(CABAC)。CAVLC与CABAC根据相临块的情况进行当前块的编码，以达到更好的编码效率。CABAC比CAVLC压缩效率高，在相当画质的情况下可以节省 20%左右的带宽，但要复杂一些。
VC-1-微软的霸权主义
为何MPEG-4的不能提供如此高的压缩比呢？这一方面是近几年压缩技术提升的结果，更为重要的，其实是最近几年视频/系统处理器得到了高速发展，其处理能力也得到很大提升，这样可以使用更高的压缩比而无需担心系统负荷过重。
而VC-1（VC指Video Codec）的诞生则源于Windows Media，它是提供网上音乐与视频预订服务与视频流的主要格式。
微软公司于 2002 年推出了 Windows Media Video 9 系列编解码器，实现了视频压缩效率的显著提高。WMV9 另外还作为 VC-1 在 SMPTE 中实现了标准化。当然了，VC-1纯粹是一种视频压缩算法，并没有WMV中数字版权管理、元数据、播放列表和用户接口这些元素。
与 H.264 类似，它包含许多高级编码工具，不过种类有所不同。除了支持半象素双线性插值之外，WMV9 的 ME 还允许 1/4 象素双立方插值（采用 4 抽头近似双立方滤波器）。另外它还包含与 H.264 类似的环内 解块滤波器，不过滤波器和决策细节不同。

环内解块滤波器(deblockking fliter)开与否展示，上图为关，下图为开。可明显看出上图色块非常严重，而下图则过渡得十分平滑。经过滤波处理，减少了块效应，而图像的质量基本不受影响，因此主观质量大大改善。如果不滤波，同样的主观质量，需要多出5%~10%的码率。上下图说明了块滤波器的效果，由此可见H.264/VC-1在视频压缩方面有独到的技术(MPEG4 PART2采用后期 解块滤波器)

各编码详细规格对比

在权益金方面，MPEG2由于非常成熟，所以费用收得也是最少的，趋向于无成本。这也是至今为何不少BD/HDDVD仍然采用古老的MPEG2，当然了，这和MPEG2对系统硬件要求较低也有一定关系。
而MPEG4最初的授权预案中，如果电视内容的营运商要以MPEG-4格式来播放节目，则每分钟要支付0.000333美元，或者是以每年每个收视用户收取0.25美元，这无疑对MPEG4的推广造成了很大的阻力。此方案一出，Apple、On2等业内厂商立即提出异议，甚至Apple原订在QuickTime中内建MPEG-4的支持性，也因为授权异议而延缓发布日期。
H.264的授权费用相对比较合理，因为H.264晚于MPEG-4问世，且两者定位接近，既然如此，H.264只好在授权费上降低定位，期盼以较宽厚的授权方式争取被采用，而这正是对了运营商的胃口，当初许多运营商对MPEG-4的授权深表反感，之后也都热烈拥护H.264。
而VC-1的授权费用初使来看，和H.264不相上下。但是碍于Microsoft一贯的推行策略，VC-1的授权来源仅只一家，授权价格与方式调整，以及后续版本的改进方向，都由微软一手掌握，无人能左右，尽管现在价格比较宽松，但天知道微软哪时一个不乐意调高了价格，这也是众多运营商所最为担心的一件事。
最终用户爱好哪种编码？
接下来就是我们最终用户最为关心编/解码所耗费的系统负担了，当然这在我们之后会有更为详细的测试。
MPEG2自然是要求最为宽松的视频编码，不仅如此，拜DVD成熟多年之赐，早先以及现有的主流硬件都能多多少少提供MPEG2硬件加速的能力。MPEG4虽然到至今没有比较针对的视频加速硬件诞生，但自身比较低的硬件损耗才是原因之一。
而H.264主要档次是要求最为苛刻的视频技术，再加上最近越来越高的码率与1080P的结合，其对硬件的损耗已经达到了新的颠峰。而基本档次则提供了一个相对折中的方法，对硬件损耗次之。
VC-1还是得益于Microsoft多年来层积的功力，在略强于H.264 CALVC基本档次的画质上，而对硬件资源要求却还能再降低一些。综合来看，VC-1是最有益于最终用户的编码，它在拥有非常好的画质的同时，对硬件要求相对而言比较低。
笔者去网上论坛瞎逛时，看到这样的一个投票,有关于是否有必要将H.264/VC-1重新编码为MPEG2的帖子，结果超过半数的人是支持态度。论画质以及压缩比，MPEG2固然不及VC1/H.264，但是其对硬件要求比较低，已经使得大多数用户放弃画质/压缩比，选择MPEG2。当然了，这仅仅是一个年初2月时的投票，现在由于新一代显卡都具备了视频加速功能，这一情况已经得到了有效的缓解，相信在不久的将来，没有人再为解码HDTV而发愁了。
下面是各视频压缩技术对独立编/解码器的频率要求，此表格很好的量化表示了各视频压缩技术的硬件要求。

在视频专用加速解码器方面，PC上最近的显卡,PUREVIDEO HD以及AVIVO HD都能支持H.264的完全解码，而VC-1方面,PUREVIDEO HD只能支持动态补偿以及DEBLOCK的解码，对于VLC流处理以及逆变换还是只能交给CPU去作。
另外，在网上的片源，一些HDRIP(HDTV重新编码封装)的片源多数采用X264,X264是基于H.264的开源编码解码器，在具有H.264的高压缩比的同时也对硬件提出了更高的要求，不过由于其码率一般比较低，所以对系统的负担很难得以直接体现。另外有一小部分是采用MPEG4-XVID来压缩，不过XVID很难做到在保证画质，FPS以及分辨率的情况下把容量控制在1张D5的容量(4.3G)。
MPEG2 MPEG4 H.264 VC-1
画面质量 一般 较好 最好 最好
压缩比(以MPEG2为1) 100% 50~60% 25~40% 30~40%
对硬件要求 最低 较低
CABAC最高
CALVC较高
较高
授权成本 最低 较高 较低 较低(以后有涨价的可能性)
运营商支持力度 较高 低 高 中等
PC硬件加速 全有 少数 多数 中等
网络片源 极少数 多数 X264为多数/H.264为中等 多数
最后，让我们来权衡全部因素，看一下所有HDTV主流视频加速技术的概念分析，毫无疑问，H.264以及VC-1很有可能成为以后的主流，当然了，我国自主研发的AVS也会将和H.264，VC-1同台竞技，到时候鹿死谁手，还真不好说。
下面哪个是您所支持的编码格式：
1.MPEG2
2.MPEG4
3:H.264/MPEG4-AVC
4.VC-1/WMV HD