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认识MPEG视频压缩标准及相关编码格式

时间:2008-02-23 本站

MPEG的全称是运动图像专家组(Moving Picture Experts Group),是专门制定多媒体领域内的国际标准的一个组织。该组织成立于1988年,由全世界大约300名多媒体技术专家组成。包括MPEG视频、MPEG音频和MPEG系统(视音频同步)三个部分。

MPEG压缩标准是针对运动图像而设计的、基本方法是——在单位时间内采集并保存第一帧信息,然后就只存储其余帧相对第一帧发生变化的部分,以达到压缩的目的。 MPEG压缩标准可实现帧之间的压缩,其平均压缩比可达50:1,压缩率比较高,且又有统一的格式,兼容性好。

在多媒体数据压缩标准中,较多采用MPEG系列标准,包括MPEG-1、2、4等。MPEG-1(ISO/IEC 11172)是MPEG组织于1992年提出的第一个具有广泛影响的多媒体国际标准。MPEG-1标准的正式名称为“基于数字存储媒体运动图像和声音的压缩标准”,可见,MPEG-1着眼于解决多媒体的存储问题。由于MPEG-1的成功制定,以VCD和MP3为代表的MPEG-1产品在世界范围内迅速普及。

继成功制定MPEG-1之后,MPEG组织于1996年推出解决多媒体传输问题的MPEG-2标准。MPEG-2的正式名称为“通用的图像和声音压缩标准”。MPEG-2标准最为引人注目的产品是数字电视机顶盒与DVD。

此后,MPEG并没有停止前进的步伐,于1999年1月公布了ISO的MPEG-4(视频和音频对象的压缩)标准的第一版,随后又于1999年12月公布了此标准的第二版。MPEG-4的正式ISO命名为ISO/IEC14496。MPEG-4于1991年5月首次提出,1993年7月正式启动,于1999年1月成为国际标准,经历了长达6年的研究与讨论。

MPEG-1用于传输1.5Mbps数据传输率的数字存储媒体运动图像及其伴音的编码,经过MPEG-1标准压缩后,视频数据压缩率为1/100-1/200,音频压缩率为1/6.5。MPEG-1提供每秒30帧352*240分辨率的图像,当使用合适的压缩技术时,具有接近家用视频制式(VHS)录像带的质量。 MPEG-1允许超过70分钟的高质量的视频和音频存储在一张CD-ROM盘上。VCD采用的就是MPEG-1的标准,该标准是一个面向家庭电视质量级的视频、音频压缩标准。

MPEG-2主要针对高清晰度电视(HDTV)的需要,传输速率为10Mbps,与MPEG-1兼容,适用于1.5-60Mbps甚至更高的编码范围。 MPEG-2有每秒30帧704*480的分辨率,是MPEG-1播放速度的四倍。它适用于高要求的广播和娱乐应用程序,如: DSS卫星广播和DVD,MPEG-2是家用视频制式(VHS)录像带分辨率的两倍。

MPEG-4标准是超低码率运动图像和语言的压缩标准用于传输速率低于64kbps的实时图像传输,它不仅可覆盖低频带,也向高频带发展。较之前两个标准而言,MPEG一4为多媒体数据压缩提供了—个更为广阔的平台。它更多定义的是一种格式、一种架构,而不是具体的算法。它可以将各种各样的多媒体技术充分用进来,包括压缩本身的一些工具、算法,也包括图像合成、语音合成等技术。

MPEG-4从其提出之日起就引起了人们的广泛关注,虽然不是每个人都清楚它的具体目标,但却都对它寄予了很大的希望。MPEG-4的最大创新在于赋予用户针对应用建立系统的能力,而不是仅仅使用面向应用的固定标准。此外,MPEG-4将集成尽可能多的数据类型,例如自然的和合成的数据,以实现各种传输媒体都支持的内容交互的表达方法。借助于MPEG-4,我们第一次有可能建立个性化的视听系统。

MPEG-7标准被称为“多媒体内容描述接口”,为各类多媒体信息提供一种标准化的描述,这种描述将与内容本身有关,允许快速和有效的查询用户感兴趣的资料。它将扩展现有内容识别专用解决方案的有限的能力,特别是它还包括了更多的数据类型。换而言之,MPEG-7规定一个用于描述各种不同类型多媒体信息的描述符的标准集合。该标准于1998年10月提出。

MPEG-21是MPEG最新的发展层次。它是一个支持通过异构网络和设备使用户透明而广泛地使用多媒体资源的标准,其目标是建立一个交互的多媒体框架。MPEG-21的技术报告向人们描绘了一幅未来的多媒体环境场景,这个环境能够支持各种不同的应用领域,不同用户可以使用和传送所有类型的数字内容。也可以说,MPEG-21是一个针对实现具有知识产权管理和保护能力的数字多媒体内容的技术标准。