認識MPEG視頻壓縮標準及相關編碼格式

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MPEG的全稱是MPEG 格式(Moving Picture Experts Group),是專門制定多媒體領域內的國際標準的一個組織。該組織成立於1988年,由全世界大約300名多媒體技術專家組成。包括MPEG視頻、MPEG音頻和MPEG系統(視音頻同步)三個部分。

MPEG壓縮標準是針對運動映像而設計的、基本方法是——在單位時間內採集並儲存第一幀資訊,然後就只儲存其餘幀相對第一幀發生變化的部分,以達到壓縮的目的。 MPEG壓縮標準可實現幀之間的壓縮,其平均壓縮比可達50:1,壓縮率比較高,且又有統一的格式,相容性好。

在多媒體資料壓縮標準中,較多採用MPEG系列標準,包括MPEG-1、2、4等。MPEG-1(ISO/IEC 11172)是MPEG組織於1992年提出的第一個具有廣泛影響的多媒體國際標準。MPEG-1標準的正式名稱為“基於數字儲存媒體運動映像和聲音的壓縮標準”,可見,MPEG-1著眼於解決多媒體的儲存問題。由於MPEG-1的成功制定,以VCD和MP3為代表的MPEG-1產品在世界範圍內迅速普及。

繼成功制定MPEG-1之後,MPEG組織於1996年推出解決多媒體傳輸問題的MPEG-2標準。MPEG-2的正式名稱為“通用的映像和聲音壓縮標準”。MPEG-2標準最為令人信服的產品是數字電視機頂盒與DVD。

此後,MPEG並沒有停止前進的步伐,於1999年1月公布了ISO的MPEG-4(視頻和音頻對象的壓縮)標準的第一版,隨後又於1999年12月公布了此標準的第二版。MPEG-4的正式ISO命名為ISO/IEC14496。MPEG-4於1991年5月首次提出,1993年7月正式啟動,於1999年1月成為國際標準,經曆了長達6年的研究與討論。

MPEG-1用於傳輸1.5Mbps資料轉送率的數字儲存媒體運動映像及其伴音的編碼,經過MPEG-1標準壓縮後,視頻資料壓縮率為1/100-1/200,音頻壓縮率為1/6.5。MPEG-1提供每秒30幀352*240解析度的映像,當使用合適的壓縮技術時,具有接近家用視頻制式(VHS)錄影帶的品質。 MPEG-1允許超過70分鐘的高品質的視頻和音頻儲存在一張CD-ROM盤上。VCD採用的就是MPEG-1的標準,該標準是一個面向家庭電視品質級的視頻、音頻壓縮標準。

MPEG-2主要針對高畫質電視(HDTV)的需要,傳輸速率為10Mbps,與MPEG-1相容,適用於1.5-60Mbps甚至更高的編碼範圍。 MPEG-2有每秒30幀704*480的解析度,是MPEG-1播放速度的四倍。它適用於高要求的廣播和娛樂應用程式,如: DSS衛星廣播和DVD,MPEG-2是家用視頻制式(VHS)錄影帶解析度的兩倍。

MPEG-4標準是超低碼率運動映像和語言的壓縮標準用於傳輸速率低於64kbps的即時映像傳輸,它不僅可覆蓋低頻帶,也向高頻帶發展。較之前兩個標準而言,MPEG一4為多媒體資料壓縮提供了—個更為廣闊的平台。它更多定義的是一種格式、一種架構,而不是具體的演算法。它可以將各種各樣的多媒體技術充分用進來,包括壓縮本身的一些工具、演算法,也包括映像合成、語音合成等技術。

MPEG-4從其提出之日起就引起了人們的廣泛關注,雖然不是每個人都清楚它的具體目標,但卻都對它寄予了很大的希望。MPEG-4的最大創新在於賦予使用者針對應用建立系統的能力,而不是僅僅使用面嚮應用的固定標準。此外,MPEG-4將整合儘可能多的資料類型,例如自然的和合成的資料,以實現各種傳輸媒體都支援的內容互動的表達方法。藉助於MPEG-4,我們第一次有可能建立個人化的視聽系統。

MPEG-7標準被稱為“多媒體內容描述介面”,為各類多媒體資訊提供一種標準化的描述,這種描述將與內容本身有關,允許快速和有效查詢使用者感興趣的資料。它將擴充現有內容識別專用解決方案的有限的能力,特別是它還包括了更多的資料類型。換而言之,MPEG-7規定一個用於描述各種不同類型多媒體資訊的描述符的標準集合。該標準於1998年10月提出。

MPEG-21是MPEG最新的發展層次。它是一個支援通過異構網路和裝置使使用者透明而廣泛地使用多媒體資源的標準,其目標是建立一個互動的多媒體架構。MPEG-21的技術報告向人們描繪了一幅未來的多媒體環境情境,這個環境能夠支援各種不同的應用領域,不同使用者可以使用和傳送所有類型的數字內容。也可以說,MPEG-21是一個針對實現具有智慧財產權管理和保護能力的數字多媒體內容的技術標準。

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