第3章 Xvid实现MPEG-4视频编解码
本章要点：
▶ Xvid是优秀的MPEG-4视频编解码开源算法
▶ Xvid CODEC的结构及功能函数结构清晰，并共用底层基础模块
▶ 剖析Xvid视频编码过程
▶ 剖析Xvid视频解码过程
▶ MMX/SSE实现Xvid的底层模块汇编优化
视频编码及解码是数字视频应用的核心技术，如可视电话、视频监控、视频点播等均需要视频的编解码处理。基于MPEG-1的VCD，以及基于MPEG-2的DVD在过去几十年风靡一时。为满足多媒体技术的发展以及人们更高的质量需求，国际标准组织ISO于1998年制定了MPEG-4音视频编解码标准，其码流更低、工作档级更丰富，如在兼容传统视频编码标准的基础上，增加了基于对象的编解码处理，交互性更强。过去几年甚至现在，MPEG-4仍然是视频监控中的视频编码标准的主流。MPEG-4的开源工程主要包括DivX、Xvid。目前有不少视频编码平台移植或开发应用都基于Xvid算法，且被公认为最优秀的开源MPEG-4编解码实现工程之一。本章在简要介绍MPEG-4视频编码的原理基础上，对Xvid实现MPEG-4的视频编码和解码过程做了详细分析。
3.1 概述
视频编解码已经是一个非常炽热的行业，有许多公司企业基于软硬件平台：ASIC、DSP、FPGA、ARM或通用CPU等实现了视频编解码处理。视频监控、视频会议、网络视频、数字硬盘录象机、MP4等影音设备、影音文件都无一不使用了视频的编码和解码。视频编解码是一个有广大应用前景的行业，3G移动通信中的视频编码3G-324M指定H.263为强制性基准协议（附录中的扩展标准除外），并将MPEG-4制定为推荐视频编码标准。在主流多媒体压缩板卡、嵌入式视频编码卡、视频会议等数字视频系统中，视频编解码算法占据了核心地位。
Xvid是开源的MPEG-4视频编解码CODEC，并采用标准C语言开发，部分核心函数实现了MMX/SSE/SSE2媒体汇编指令优化。Xvid工程实现了MPEG-4标准中的ASP （Advanced Simple Profile），且编解码效率高，在双核Intel CPU 1.6G、1G内存配置的计算机上，Xvid能实时运行4路D1的视频编码。
1.基于对象的MPEG-4视频编码
MPEG-4（ISO/IEC14496）算法是ISO的运动图像专家组MPEG（Moving Pictures Expert Group）在1998年发布的。其设计初衷是第二代图像编码标准，即对象编码。不过，该算法并不包含对象的分割方法，只是提供了对分割对象后的编码方法。然而，对象分割目前还是一个难点，还没有突破实际应用。所以，目前的MPEG-4视频算法应用基本都是基于像素的传统视频编解码，即混合编码技术，编码对象不是目标对象而是图像宏块，但算法中仍然有视频编码对象VOP的概念，即把整帧图像作为一个对象进行编码。
2.Xvid视频编解码
Xvid以动态库和静态库的形式供应用程序使用。本书以静态库为对象，展现视频编码和解码的设计过程。通过代码分析深入掌握视频编解码的工作原理。Xvid的MPEG-4算法的视频编码和解码在同一个工程中。视频编码使用一个函数，根据传入的参数决定初始化、编码和销毁编码器。Xvid视频解码的函数调用类似编码器。
Xvid的MPEG-4视频编码支持ASP@L5档级，并且绝大部分的视频应用一般不超过720×576的分辨率，尽管Xvid最高可支持4096×4096分辨率的视频编码。实际上在视频监控应用中，CIF（352×288）分辨率更为常用。另外，尽管Xvid支持高档应用，如B帧编码、1/4精度像素和全局运动补偿GMC，但是在使用如DSP硬件编码时，上述功能通常做了删减，即实现MPEG-4的SP档级。而在PC机上开发Xvid MPEG-4算法时，上述高档应用可以考虑打开，但是大量额外的计算量与获得的编码性能并不成比例。所以在后面的介绍中，以MPEG-4的SP档级为主要介绍对象。
3.Xvid格式文件播放
目前网络上DivX和Xvid格式的电影、影音文件是并存的。操作系统只安装DivX5解码器不能播放Xvid格式的文件，而仅安装Xvid，就可以顺利播放DivX5格式的文件，不过在播放DivX5文件的时候，速度可能并不令人满意。Xvid播放DivX5的文件还不是很完善。目前来讲，虽然Xvid与DivX5对比，优势并不明显，但是用户均看好Xvid，首先它的算法源码公开，这也就使得有更多的人投入到Xvid的研发之中。另外，由于完全重写DivX的源代码，新的Xvid去除了DivX的Bug；目前Xvid的开发人员有很多都是当初DivX的研发人员，对DivX的技术Bug了解得较为透彻，重写之后Xvid的优势可见一斑。另外，DivX4、5虽然版本不断更新，但是功能并没有提高多少，优势也并不明显。流行的视频CODEC都支持Xvid：Transcode、Mencoder、Mplayer等。