Fragmented MP4方案的优势

Fragmented MP4简称fMP4。与MPEG2TS相比，Fragmented MP4文件有六个关键的优势：

（1）内容与Metadata分开保存        （2）Track之间相互独立      （3）支持Trick-play模式

（4）向后兼容MPEG2TS          （5）支持数据流无缝拼接    （6）集成了DRM技术

1、内容与Metadata分开保存

在MP4文件中，Metadata和Video、Audio等媒体数据是分开保存的。而MPEG2TS，却将媒体流和Metadata信息合在一起。

换句话说就是，Metadata信息可以非常灵活的存放在Fragmented MP4文件中，不需要考虑媒体数据的存放位置。将内容与Metadata分开，允许这样一种规范格式，最佳化的使用movie fragments，特别是在不同媒体数据的自适应转化方面，无论媒体数据的视频质量是不断变化的、多视角的，还是包含多种语言tracks，甚至有多个字幕。

2、Track之间相互独立

在fMP4文件中，基本码流是单独保存的，几个基本码流不会被复合。对于fMP4文件本身而言，它的保存位置也是不可知的，而且有可能只保存音频或者视频码流，它的位置可以根据基于XML的清单文件找到。将Metadata和媒体数据分开的一个好处就是，可以很容易的实现数据流的聚合。比如，一个音频文件和一个视频文件，虽然保存在不同的地方，但是利用清单文件可以将他们结合在一起，通过下载和同步他们的fragments，而且不需要预先将他们在服务器端复合。

fMP4的这种对于fragments可寻址的特性，将一个音频或者视频的所有fragments保存在同一个文件中。这一点区别于HLS方案，HLS方案而是使用无数个MPEG2TS复合文件。fMP4文件中的音频和视频segments可以分别处理，作为单独的fragment，而且为了让它能够被解码，每个fragment都包含必须的Matadata和媒体数据。fMP4的清单文件仅仅需要一个模板，为每个音频、视频fragment生成一个地址。而HLS方案的清单文件需要包含一个列表，这个列表列出了无数过个小文件的文件名称。

3、支持Trick-play模式

Trick-play模式包括快进功能、倒退功能、慢播、对chapter任意访问等。通过对Metadata的合适使用，可以很容易的实现Trick-play模式。超快速前进和倒退功能也是可以支持的，仅仅通过请求每个fragment的开始位置和’mdat‘ box的开始位置，每个fragment包含一个’moof‘ box，’mdat‘ box包含一个random access picture（AVC IDR Picture）。

Transport stream的chunk可能不是以entry points开始的，因此，如果不解析整组TS包，从一个关键帧跳到另一个关键帧是比较困难的。此外，fMP4支持多回放模式，使用类似SVC的可扩展编解码器，将媒体数据编码成不同的帧率，因此，播放器就可以从fMP4容器文件请求和播放不同帧率的视频数据。

4、向后兼容MPEG2TS

将时间信息从音频和视频流中分离出来，这个操作允许将多个fMP4的数据流转换成MPEG2TS。对于Adobe和Microsoft，fMP4固有的time-alignment特性，意味着他们各自的服务器解决方案可以很容易的转换成Apple个人拥有的HLS协议，这种协议使用的是MPEG2TS。

Microsoft的高级数字媒体architect，Kilroy Hughes说过：“世界上有很多媒体格式，因此，在网络视频方面，在服务项目和设备之间，媒体的互用性是一个巨大的问题。我们认为，对于网络视频传输，最好的解决方案就是使用一种通用的媒体文件格式，就像标准化DVD一样。如果一个HLS发出一个请求，我们可以将保存在这个通用媒体文件格式中的几个相互独立的tracks合成一个MPEG2TS，这个通用媒体文件格式使用的是fragmented ISO媒体文件格式。MP4的媒体流是time-aligned，因此，很容易将相关的movie fragment合成MPEG2TS。”

将MP4基本流转化成HLS（MPEG2TS）称为可能的其中一个原因是MPEG4保存数据流的方式。MPEG4集成了DRM技术，使用了通用的加密格式，而MPEG2TS保存数据采用了比较老的复合Annex B格式，这种格式限制了回放的兼容性。虽然MPEG2TS用来创建单独的仅仅包含音频或者视频的TS，但是使用保存在MPEG2TS流中不相关的编码时间戳将他们重新组合在一起仍然是比较困难的。

5、支持数据流无缝拼接

fMP4的音频流或者视频流可以被单独的请求，因为每个fragment只包含一种媒体类型。相反，MPEG2TS的每个chunk包含多种媒体类型，因此，不能单独请求。这意味着，及时对MPEG2TS的访问可以精确到字节的程度，这个被请求的byte-range也将是Medata、音频、视频和头信息的混搭。尝试下载多个复用文件并在player上选择track，需要两倍的下载带宽、缓冲区和解复用过程，而且，当校准不同TS的track，或者在自适应转化的过程中实现拼接的时候，还有可能会存在同步的问题。

Hughes说：“在自适应流技术的早期，要想通过MPEG2TS来实现字节流的拼接，必须依靠严格的编码，将一个chunk连接到另一个chunk，从而形成一个可解码的数据流。连接来自于两个不同文件的不同的audio或者packet，会导致数据流不能被解码。如果MPEG2TS的chunk不是time aligned或者不是以IDR帧开始的，duplicate chunks必须在同一个时间区间内下载，而且只能实现近似的拼接，此外还需要考虑网络效率和设备的复杂成本。”

fMP4的同步点是通过比特率和媒体类型来匹配的：同一种媒体类型内部的同步点可以相互匹配，但是不同的媒体类型之间的同步点没有必要相互匹配。为了两个数据流之间的音频视频同步，精确的比特流拼接需要完全一致的时间。音频和视频的基本流是独立的，而且是time alignment的，意味着同步点可以和完美的定位到视频的Groups of Pictures(GOPS)或者音频的同步帧。

使用独立的同步点、简单的连接拼接，产生了缩短的segment长度：MPEG2TS的segment尝试是10s，转化频率受限的，而且需要额外的带宽和处理过程。fMP4的segment的长度可以低到1到2s，因为他们不需要额外的带宽和处理过程。较短的segment长度可以做出更快的调整，以避免明显的视频质量改变、重新缓存出现停顿，并且为广告的插入在时间上实现更精确的拼接。

6、集成了DRM技术

数字版权和加密，是MPEG4固有的特性，两者都可以应用到packet级别。此外，MPEG Common Encryption (ISO/IEC 23001-7 CENC)方案可以和MPEG-4 Part 12联合在一起，以使能DRM和基本流加密。

AVC格式的基本流加密应用在了NAL单元。数据流可以在不解密的情况下编辑，加强了与不同解码器的兼容性，并且允许重新打包封装成其他container（将加密的基本流从多个fMP4文件转化成一个MPEG2TS文件）。

虽然有很多种DRM方案，但是，对于每一种DRM方案，为每个文件创建一个不同的版本是不现实的。MPEG Common Encryption (CENC)使用了一个多DRM方案，被批准用于UltraViolet (UVVU)，这种方案使用了五个DRM解决方案，分别来自于Adobe、Google、Marlin、Microsoft和Open Mobile Alliance。为了这种互操作性可以跨多种设备和DRM，CENC已经被制定成了MPEG 标准。Adobe Flash® Access和Microsoft Protected Interoperable File Format (PIFF) 就是参考了CENC。

MPEG2TS由于是复合的，而且缺少独立于基本流的Metadata，导致MPEG2TS缺少这种通用加密。但是，尽管是这样，MPEG-DASH播放器还是为基本流使用了加密。

将CENC应用到Digital Entertainment Content Ecosystem（DECE）使用的Common File Format，可能会产生一些有趣的结果。当CENC被唐突的批准为MPEG Part 12修正方案3，支持者表示，CFF和CENC将代表了走向大尺寸在线视频分布的重要两步，通过碎片化基本流的自适应传输。