ISOIEC 23000-192020Amd 12021 其他CMAF HEVC媒体配置文件标准立项发展报告

其他CMAFHEVC媒体配置文件标准立项发展报告英文标题：StandardizationDevelopmentReport:Informationtechnology—Multimediaapplicationformat(MPEG-A)—Part19:Commonmediaapplicationformat(CMAF)forsegmentedmedia—Amendment1:AdditionalCMAFHEVCmediaprofiles摘要：关键词：CMAF；ISO/IEC23000-19；HEVC；媒体配置文件；多媒体应用格式；分段媒体；MPEG-A；流媒体互操作性Keywords:CMAF;ISO/IEC23000-19;HEVC;MediaProfiles;MultimediaApplicationFormat;SegmentedMedia;MPEG-A;StreamingInteroperability正文1.引言：标准化背景与产业需求在当今数字媒体生态中，互联网视频流媒体已占据全球网络流量的主导地位。随着消费者对4K、8K超高清视频以及高动态范围影像体验的追求，视频编码技术经历了从H.264/AVC到H.265/HEVC乃至更新的VVC的演进。然而，长期以来，流媒体技术领域存在“格式围墙”。苹果的HTTPLiveStreaming与MPEG的DynamicAdaptiveStreamingoverHTTP两大主流协议在媒体文件封装格式上存在根本差异，导致内容提供商需要为同一份视频内容准备多份不同封装格式的文件，极大地增加了存储成本和分发复杂度。为解决这一行业痛点，运动图像专家组推出了ISO/IEC23000-19标准，即通用媒体应用格式。CMAF的核心价值在于定义了一种通用的、基于ISO基础媒体文件格式的碎片化媒体文件结构。它能够被HLS和DASH两种协议共同引用，实现了“一次编码，随处播放”的愿景。原始标准ISO/IEC23000-19:2020主要定义了基于H.264/AVC的媒体配置文件。然而，随着HEVC编码技术在全球范围内，尤其是在4K流媒体领域的广泛应用，产业界迫切需要在CMAF标准体系中纳入对HEVC更全面、更高级特性的支持。ISO/IEC23000-19:2020/Amd1:2021正是响应这一迫切需求而生，它作为一份修正案，旨在丰富CMAF的“武器库”，使其能够高效承载新一代视频技术。2.标准立项与编制历程本补充件（Amendments）作为对主要标准的迭代更新，其立项和编制过程遵循了ISO/IECJTC1/SC29（编码音频、图像、多媒体和超媒体信息分技术委员会）严格的标准化流程。主要历程如下：*立项阶段：在CMAF原始标准（IWD）制定过程中和发布后，行业反馈强烈，特别是来自广播公司和OTT平台，要求增加对HEVC编码的HDR视频的官方支持。SC29工作组基于技术贡献和市场需求，于2019年正式提出对该部分进行修订的立项建议。该建议获得了绝大多数成员体的支持，旨在确保CMAF标准的技术前瞻性。*草案编制与讨论：由MPEG的媒体格式小组主持，联合了各大编码器厂商、流媒体服务商和测试机构，共同起草CD文本。核心议题包括：*配置文件定义：定义哪些HEVC编码特性（如Main10Profile，HDR10，HLG）应被允许，以确保解码器的广泛兼容性和实现成本的可控性。*文件结构优化：针对HEVC的NAL单元结构和参数集特性，调整CMAF的`styp`、`moov`等box的实现细节，确保解码器能正确初始化并无缝切换不同分辨率和HDR格式。*信令机制：规约如何在CMAF头（Header）或配置文件指示符中标识出具体的HEVC配置文件、级别以及HDR元数据（如SMPTEST2094标准）。*投票与批准：在经历了工作组草案、委员会草案和国际标准草案等阶段的多次内部和公开投票后，本补充件在技术上达成共识。最终，ISO/IEC23000-19:2020/Amd1:2021于2021年5月18日正式发布。3.核心技术内容分析本修订的核心是“AdditionalCMAFHEVCmediaprofiles”。具体内容可归纳为以下几点：*定义新的媒体配置文件：标准在该补充件中明确增加了以下基于HEVC的CMAF媒体配置文件：*CMAFHEVCMainProfile：面向普通高清应用，支持HEVCMainProfile。*额外的HDR配置文件：专门为HDR视频定义了配置文件，确保HDR元数据（如SMPTEST2086，ST2094）能够在CMAF封装中得到正确携带和解析，支持HLG（HybridLog-Gamma）和PQ（PerceptualQuantizer）两种主要的HDR标准。*规范SEI消息处理：新增或强化了在CMAF文件中封装HEVC补充增强信息（SEI）的规则。例如，对于显示区域的SEI消息、帧打包SEI消息等，标准要求其必须被正确放置在相应的`moof`边界或ISOBMFF的特定位置，以支持如VR/AR3D内容的兼容性。*元数据信令：在CMAF的`ftyp`或`moov`的`stsd`样表描述子中，标准定义了如何通过`Codecs`参数或`AVCConfgBox`的扩展来精确标识HEVC配置文件、级别、层级和HDR参数。这使得播放器或内容管理系统可以快速判断媒体文件的能力，无需解析整个比特流。*向后兼容性：该补充件在设计上严格遵守了CMAF的架构原则。所有新增的HEVC媒体配置文件都遵循CMAF现有的分段（segment）、片段（fragment）和块（chunk）结构。一个支持CMAFHEVC更新的播放器可以无缝兼容旧的CMAFH.264内容，反之，旧的播放器在解码新的CMAFHEVC内容时，如果解码器不支持，会优雅地回退或报错，而不是引发崩溃。|特性|ISO/IEC23000-19:2020(基础标准)|ISO/IEC23000-19:2020/Amd1(补充件)||:---|:---|:---||主要视频编码|H.264/AVC|HEVC/H.265(新增)||支持的色深|8-bit|8-bit(HEVCMainProfile)&10-bit(HEVCMain10Profile)||HDR支持|无特定HDR配置文件|明确支持HDR10，HLG及相应元数据封装||主要应用场景|HD/SDR互联网流媒体|4KUHD/HDR互联网流媒体||信令复杂度|较低|较高，需携带HEVC特殊参数和HDR元数据|4.参与单位介绍：AppleInc.在CMAF标准的制定和推广过程中，AppleInc.扮演了至关重要的角色。作为HLS协议的提出者，Apple是推动流媒体互操作性的核心力量之一。关键贡献：1.技术共享与领导：Apple是CMAF原始提案的重要贡献者之一，它分享了其在HLS中对碎片化MP4文件处理的经验。在本次修订中，Apple凭借其在HEVC/HDR技术上的深厚积累（自iPhone7起支持HEVC，iOS11系统原生支持HEVC硬件编解码，以及推出DolbyVisionHDR内容），主导了新增HEVC媒体配置文件的定义。它确保了标准中定义的技术参数（如`cmfc`，`cmfv`等品牌标识）能够在其生态系统中得到最佳实践验证。2.推动HDR标准化：Apple是HDR10和DolbyVision的主要支持者。在标准讨论中，Apple力主将PQ曲线（HDR10）和HLG曲线同时纳入CMAFHDR配置文件，而非仅支持单一格式。这体现了产业领导者推动通用标准、降低内容制作方适配成本的远见。3.生态系统建设：Apple不仅参与标准制定，更重要的是在其操作系统（iOS，tvOS，macOS）以及硬件（AppleTV4K,MacBookPro）中率先实现了对CMAFHEVC新配置文件的完整兼容。Apple的Safari浏览器和原生播放器成为了CMAF标准在消费端落地的标杆，激励了整个产业界对该标准的跟进。通过Apple等公司的共同努力，该标准得以迅速从一个技术文档转变为广泛部署的商业实践。结论ISO/IEC23000-19:2020/Amd1:2021作为CMAF标准体系的关键补充，成功地实现了其设计目标——为基于HEVC的超高清及HDR流媒体提供了标准化的封装基础。该标准的发布绝非简单的技术更新，而是MPEG在应对视频内容编码技术迭代与分发协议碎片化矛盾时的一次战略性调整。展望未来，本标准的深远影响将体现在以下几个层面：1.加速4K/HDR普及：通过定义清晰、互操作性强的HEVC媒体配置文件，降低了内容提供商部署4K/HDR服务的门槛。云转