ISOIEC 14496-152022Amd 12023 信息技术视听对象编码第15部分ISO基本媒体文件格式的网络抽象层（NAL）单元结构视频的传输修改件1对LCEVC的支持标准立项发展报告

信息技术视听对象编码第15部分：ISO基本媒体文件格式的网络抽象层（NAL）单元结构视频的传输修改件1：对LCEVC的支持标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:InformationTechnology—CodingofAudio-visualObjects—Part15:CarriageofNetworkAbstractionLayer(NAL)UnitStructuredVideointheISOBaseMediaFileFormat—Amendment1:SupportforLCEVC摘要随着视频编码技术的持续演进，新一代编码标准不断涌现，对媒体封装格式与传输协议提出了更高的兼容性要求。LCEVC（LowComplexityEnhancementVideoCoding，低复杂度增强视频编码）作为一种创新的增强层编码技术，能够在既有编解码器基础上以极低的计算复杂度实现视频质量的有效提升，其与ISO基本媒体文件格式（ISOBMFF）的集成已成为多媒体标准化领域的重要议题。本报告围绕国际标准ISO/IEC14496-15:2022/Amd1:2023的立项背景与发展过程展开系统分析，从技术需求、标准研制进程、核心内容及产业发展等多个维度，阐明该修改件对LCEVC技术纳入ISO基础媒体文件格式所起到的关键作用。报告指出，该标准的发布有效填补了LCEVC在存储与传输环节的标准化空白，为流媒体、广播及文件分发等多类应用场景提供了统一的技术支撑。尽管该版本标准目前已被后续版本所替代，但其在技术演进路径中承上启下的作用及其对产业生态的深远影响，仍具有重要的研究价值和参考意义。报告亦对该修订过程中主要参与单位的角色进行了梳理与介绍，并对未来媒体编码标准化方向作出展望。关键词：ISO/IEC14496-15；LCEVC；ISO基本媒体文件格式；NAL单元；视频编码；标准化；媒体封装Keywords:ISO/IEC14496-15;LCEVC;ISOBaseMediaFileFormat;NALUnit;VideoCoding;Standardization;MediaEncapsulation一、引言1.1研究背景数字视频技术的迅猛发展推动了全球多媒体产业链的深刻变革。从早期的MPEG-2到H.264/AVC，再到H.265/HEVC与H.266/VVC，视频编码标准在压缩效率和画质表现上不断实现突破。与此同时，视频流的分发方式也从传统广播电视向流媒体、交互式传输、云游戏等新兴业态持续拓展。在这一进程中，媒体文件的封装格式作为编码数据与实际应用之间的桥梁，其标准化程度直接影响着系统互操作性、设备兼容性以及用户体验的一致性。ISO/IEC14496-15（即ISO基本媒体文件格式中NAL单元结构视频的传输规范）是MPEG体系下定义视频数据封装的核心标准之一。该标准规定了以网络抽象层（NAL,NetworkAbstractionLayer）单元为基本单位的视频编码数据如何存储在ISO基础媒体文件格式（ISOBMFF,ISOBaseMediaFileFormat）之中，从而支持通过文件方式实现视频的存储、编辑、流化传输和播放。随着视频编码技术的迭代更新，ISO/IEC14496-15也在不断修订和扩展，以适配各类新型编码标准的需求。1.2LCEVC技术概述LCEVC（低复杂度增强视频编码）是由MPEG于2020年正式发布的国际标准（ISO/IEC23094-2），其核心设计理念在于：在现有视频编解码器的基础上，通过引入一条低分辨率的基带流与一条增强元数据流，以极低的额外计算开销显著提升视频重建质量。该技术的主要特点包括：-编码结构灵活：LCEVC支持将增强信息叠加至任意已有编码器输出的码流之上，无需替换底层编解码器；-计算复杂度低：编解码过程中增加的计算量通常在数个百分点以内，适合在移动设备和实时处理场景中部署；-兼容性强：可以在不改变现有传输协议和播放架构的前提下，实现对画质的渐进增强。上述特性使LCEVC在视频传输、云游戏、虚拟现实、直播等对带宽和算力均有较高要求的应用领域中展现出广阔前景。然而，LCEVC的有效部署不仅依赖于编码算法本身，还要求在文件封装与流传输层面提供标准化支持，这正构成了ISO/IEC14496-15/Amd1:2023立项的核心技术动因。二、标准立项背景与技术需求分析2.1媒体封装格式发展现状ISO基本媒体文件格式（ISOBMFF,ISO/IEC14496-12）自2001年发布以来，已成为全球多媒体领域应用最为广泛的媒体封装格式之一。其设计以面向对象的结构化盒（Box）为基础，支持媒体数据的灵活组织和描述，适用于本地播放、流媒体传输、渐进式下载等多种应用模式。基于ISOBMFF的衍生格式包括MP4、MOV、F4V等，在互联网视频、移动多媒体、专业影视制作等领域占据主导地位。作为ISOBMFF在视频编码数据层的扩展规范，ISO/IEC14496-15承担着将具体编码格式的NAL单元映射至ISOBMFF通用结构中的桥梁功能。该标准陆续引入了对H.264/AVC、H.265/HEVC、H.266/VVC等主流编码格式的支持，为各代视频标准在文件层面的互操作提供了统一框架。然而，面对LCEVC这类增强层编码技术，原有标准版本中缺乏对增强层数据与基带数据之间关联关系的显式描述机制，从而制约了该技术的产业化部署。2.2LCEVC封装面临的技术挑战将LCEVC集成至ISO/IEC14496-15框架之中，面临以下几方面技术挑战：1.增强层与基带层的映射关系描述：LCEVC的码流由增强层和基带层共同构成，现有封装格式缺乏描述两者时空对应关系的机制；2.样本（Sample）结构扩展：需要定义新的样本格式，使得增强层数据可以以独立的样本类型或者与基带数据联合的样本类型进行存储；3.解码时序和呈现时序的处理：LCEVC增强信息的解码顺序与基带流的解码顺序不完全一致，要求在封装层精确记录时间戳与解码顺序信息；4.与既有配置参数的兼容性：需要确保新增的封装方式能够在现有播放器和媒体处理链中实现版本回退，保证兼容性。这些技术挑战的解决，依赖对ISO/IEC14496-15体系结构的有针对性扩展，而非孤立地对某个软件模块进行修改。2.3标准化的必要性与紧迫性随着LCEVC在标准制定完成后进入产业化推广阶段，行业对封装层面的标准化需求日益迫切。如果缺乏统一规范的LCEVC封装手段，不同实现方案之间将出现严重的互操作性问题，导致LCEVC的优势难以在异构设备和平台之间充分发挥。此外，流媒体服务提供商、芯片设计公司和软件开发商均需要一个公开、稳定的技术规范作为产品研发的依据。为此，MPEG在推进ISO/IEC23094-2（LCEVC基础标准）的同时，将ISO/IEC14496-15中增加LCEVC支持列入工作计划，作为该系列标准的配套修订任务予以推进。三、标准研制过程3.1标准修订的启动与组织本修改件的研制工作由国际标准化组织/国际电工委员会第一联合技术委员会（ISO/IECJTC1）下属的SC29分技术委员会承担，具体工作由MPEG（运动图像专家组，即ISO/IECJTC1/SC29/WG2）负责组织实施。在标准制定过程中，MPEG汇聚了来自全球各地的视频编码专家、系统设计工程师以及产业界代表，围绕LCEVC封装方案的核心问题和实现细节展开多轮深入讨论。参与单位涵盖国际知名企业、研究机构与标准化组织，各方的共同目标是制定一项能够平衡技术优势、实现复杂度与产业适配性的国际化标准。3.2关键阶段与时间节点ISO/IEC14496-15:2022/Amd1:2023的修订进程遵循ISO/IEC标准制定程序，包含以下主要阶段：-立项阶段（NP,NewWorkItemProposal）：在LCEVC基础标准接近完成之际，相关技术提案被提交至MPEG会议讨论，经各成员国表决后正式立项；-工作组草案阶段（WD,WorkingDraft）：技术编辑根据会议决议起草初版修订文本，明确新增样本类型、盒结构以及语义定义；-委员会草案阶段（CD,CommitteeDraft）：草案在SC29范围内开展征求意见和技术评审，收集各方修改建议；-国际标准最终草案阶段（FDIS,FinalDraftInternationalStandard）：经逐项技术验证与文字修订后，形成提交各成员国进行正式投票的最终草案；-正式发布：经ISO中央秘书处确认投票结果后，于2023年10月27日正式出版。3.3技术方案的选择与论证在技术方案设计过程中，MPEG内部围绕以下几个核心问题进行了系统性论证：（一）增强数据封装模式的选择对于LCEVC增强数据的存储方式，标准讨论中存在两种备选方案：一种是将增强数据作为基带样本的附属数据（auxiliarydata）嵌入既有样本结构中，另一种是为增强数据定义全新的独立样本类型（如具有独立sampleentry的增强样本）。经过多轮对比测试和系统实现验证，标准最终采用了独立样本类型与增强样本数据相结合的灵活架构，以兼顾存储效率和播放器兼容性。（二）增强层与基带层关联机制的确定为准确表达增强层数据与基带层数据在内容层面的对应关系，标准引入了类型化样本组（samplegroup）机制，通过定义增强层的样本组描述其关联的基带样本范围及处理顺序。这一设计使得解码器在解析文件后能够正确重建LCEVC增强链路。（三）传输与文件存储场景的统一处理考虑到LCEVC可能同时应用于本地文件存储与实时流传输两类场景，标准在设计阶段即充分兼顾了ISO/IEC14496-12中定义的通用流化框架（如普通流化、分段文件等），确保新增封装方式既可用于渐进式文件，也可用于DASH等自适应流传输场景。四、标准主要内容概述4.1标准定位与使用范围ISO/IEC14496-15:2022/Amd1:2023是对基础标准ISO/IEC14496-15:2022的技术扩展，其适用范围限定为：在ISO基本媒体文件格式中封装符合ISO/IEC23094-2标准的LCEVC增强视频数据。该标准详细规定了以下内容：-LCEVC增强层NAL单元的存储方式（即样本的封装格式）；-LCEVC专用样本入口（sampleentry）的定义，包括其语法结构和语义约束；-增强层数据与基带层数据之间的关联描述方法；-文件级和样本级的时间信息处理规则；-支持LCEVC的播放器应当遵循的解码与呈现行为。4.2主要技术条款说明标准新增的核心内容可概括为以下几个部分：（一）LCEVC样本入口标准在ISO/IEC14496-15原有的样本入口体系中新增了针对LCEVC的专用样本入口类型，使得解码器能够从文件中明确识别LCEVC码流的存在及其编码参数。该样本入口完整描述了增强层的配置信息，包括操作模式、分辨率扩展方式以及增强层NAL单元的类型定义。（二）NAL单元存储规则标准规定了LCEVC增强层NAL单元在样本中的存储排列规则，包括各类型NAL单元的先后顺序、长度字段的格式约束，以及多个增强层NAL单元归入单一样本时的组织方式。这些规则有助于解码器在解析时减少不必要的查找开销，提高处理效率。（三）增强层与基带层的时间同步为保证增强数据与基带数据在解码与呈现阶段实现精确同步，标准在样本描述和时间信息方面进行了必要的扩展，明确了合成（composition）时间偏移与解码顺序的关系，并给出了对基带流帧率与增强数据帧率存在差异时的处理框架。4.3标准中的关键定义以下选取标准中部分重要的语法元素进行简要说明：-`LcevcConfigurationBox`：用于存储LCEVC增强层的解码配置信息，如增强层的层级标识（levelindication）、增强数据包的版本号码等；-`LcevcSampleEntry`：从通用的视觉样本入口类型派生而来，用于在样本描述表中标识LCEVC增强数据流；-`LcevcSampleGroupEntry`：定义增强层样本组，用于描述多个相关增强样本的映射关系，便于解码器有序调度解码资源。上述元素的引入，使LCEVC在文件封装的各个层次上均获得了标准化的描述手段，从而为不同厂商的编码器、播放器和流媒体服务器之间的互操作提供了共同基准。五、标准应用前景与产业影响5.1应用场景分析（一）流媒体传输方面LCEVC在流媒体传输领域的重要价值在于，它允许服务提供商在保持现有视频编码基础设施基本不变的前提下，通过叠加增强层实现对低分辨率、低码率视频的质量提升。借助ISO/IEC14496-15/Amd1:2023，CDN节点在转码过程中可以快速识别和处理带有LCEVC增强信息的文件，从而优化带宽分配和缓存策略。（二）广播与内容分发方面在数字电视广播及卫星分发场景中，LCEVC可用于在不占用大量额外带宽的前提下提升标清节目的画面质量。通过本修改件所规定的文件格式，广播链路的复用器和接收终端能够统一识别增强层数据，实现自动升级的播放体验。（三）云游戏与交互式媒体方面云游戏对端到端延迟和画质有着极高的要求。LCEVC支持的渐进式增强与较低的额外解码复杂度，使其成为云游戏传输方案中的有力候选。标准化的封装方式则为服务器端的切片封装和客户端的无缝解码提供了实现保障。5.2对产业链的影响该标准的发布为LCEVC技术从编码算法走向产业化落地提供了关键的中间层支撑。从产业链各环节来看：-编码器厂商：可以在统一的封装框架下实现LCEVC增强码流的输出，减少定制方案的开发成本；-播放器与终端厂商：可依据标准实现统一的LCEVC解析与解码接口，提升产品对多样化内容的兼容性；-流媒体平台与内容提供商：能够基于标准化的封装格式制定统一的内容生产与分发策略，避免格式碎片化带来的额外开销。六、主要参与单位介绍本标准的制定汇集了全球多媒体领域多家核心企业与研究机构的共同努力。在众多参与单位中，V-NovaInternationalLtd.作为LCEVC技术的发起者和主要推动者，在标准的研制过程中发挥了不可或缺的作用。V-NovaInternationalLtd.是一家总部位于英国伦敦的科技企业，长期专注于视频压缩与增强技术的研发与产业化。作为LCEVC基础标准（ISO/IEC23094-2）的核心发明方，V-Nova在MPEG标准制定过程中贡献了大量关键技术与专利，并主导推动了后续封装格式的适配工作。在ISO/IEC14496-15/Amd1:2023的研制过程中，V-Nova不仅提供了原始技术方案和参考实现代码，还积极参与了WD至FDIS各阶段的技术评审与一致性测试。该公司的工程团队针对LCEVC增强流在文件中的合理组织方式进行了系统性的仿真和验证，确保所定义的封装结构能够在不同码率、不同分辨率配比下保持良好的存储效率。同时，V-Nova还联合多家主流播放器厂商进行了互操作测试，积累了丰富的工程实践数据，为标准中技术参数和语义条款的最终确定提供了第一手依据。七、结论与展望7.1结论ISO/IEC14496-15:2022/Amd1:2023的制定与发布，标志着LCEVC技术从编码标准向封装传输标准的关键跨越。该修改件通过定义系统的增强层封装工具和关联机制，使LCEVC增强视频数据得以在ISO基本媒体文件格式中被规范地表示和有效处理，为各类基于MP4系列格式的应用系统提供了统一的技术支撑。从标准化进程的角度审视，本修改件的顺利推进体现了MPEG在新一代编码标准演进过程中对"编码—封装—传输"全链条实施标准化覆盖的一贯理念。它将LCEVC灵活的编码优势与ISOBMFF成熟的封装生态有机结合，为视频增强类技术的产业化部署铺平了道路。尽管该版本目前已废止（即被后续版本所取代），但其确立的技术架构和设计思路将持续影响后续版本的演进方向，对于理解和研究增强层视频编码的封装标准化进程具有重要的参考价值。7.2展望随着视频行业对更高分辨率、更低时延和更强交互性需求的不断增长，视频编码与封装标准的协同发展将显得愈发重