MPEG标准 说到MPEG,相信没有哪位朋友会不知道,但要追根究底地问你MPEG到底是什么,恐怕就没有多少人能正确地回答出来了。实际上,MPEG的全称应该是Moving Pictures Experts Group(即动态图像专家组),由ISO(International Standards Organization,国际标准化组织)与IEC(International Electronic Committee)于1988年联合成立,致力于运动图像(MPEG视频)及其伴音编码(MPEG音频)标准化工作。 MPEG共有4个版本,其中前两个版本MPEG-1和MPEG-2应用比较广泛,而MPEG-4虽然已推出近两年,但有关它的应用却直到最近才活跃起来,MPEG-7则是属于未来的标准。 广泛应用的MPEG-1与MPEG-2 MPEG-1标准(ISO/IEC11172)制定于1992年,是针对1.5Mbps以下数据传输率的数字存储媒体运动图像及其伴音编码设计的国际标准,主要用于在CD-ROM(包括Video-CD、CD-I等)存储彩色的同步运动视频图像,它针对SIF(标准交换格式)标准分辨率(NTSC制为352×240;PAL制为352×288)的图像进行压缩,每秒可播放30帧画面,具备CD(指激光唱盘)音质。同时,它还被用于数字电话网络上的视频传输,如非对称数字用户线路(ADSL)、视频点播(VOD)、教育网络等。 使用MPEG-1的压缩算法,可以将一部120分钟长的电影压缩到1.2GB左右,因此,它被广泛地应用于VCD制作和一些视频片段的下载,目前90%以上的VCD都是用MPEG-1格式压缩的。 MPEG-2标准(ISO/IEC13818)制定于1994年,是针对3~10Mbps的数据传输率制定的的运动图像及其伴音编码的国际标准。MPEG-2可以提供一个较广的范围改变压缩比,以适应不同画面质量、存储容量和带宽的要求。它在与MPEG-1兼容的基础上实现了低码率和多声道扩展:MPEG-2可以将一部120分钟长的电影压缩到4~8GB(它提供的是我们通常所说的DVD品质),其音频编码可提供左右中及两个环绕声道、一个加重低音声道和多达7个伴音声道(因此DVD可有8种语言配音)。 除了作为DVD的指定标准外,MPEG-2还可用于为广播、有线电视网、电缆网络等提供广播级的数字视频。不过对普通用户来说,由于现在电视机分辨率的限制,MPEG-2所带来的高清晰度画面质量(如DVD画面)在电视上效果并不明显(因此有些监控单位规定不能用电视代替专业监视器),倒是其音频特性(如加重低音、多伴音声道等)得到了广泛的应用。 MPEG-3是ISO/IEC最初为HDTV(高清晰电视广播)制定的编码和压缩标准,但由于MPEG-2的出色性能已能适用于HDTV,因此MPEG-3标准并未制定,我们通常所说的MP3指的是MPEG Layer 3,只是MPEG的一个音频压缩标准。 MPEG-4 MPEG-4于1998年11月公布,预计投入使用的国际标准MPEG-4是针对一定比特率下的视频、音频编码,更加注重多媒体系统的交互性和灵活性。 MPEG-4的应用 与MPEG-1和MPEG-2相比,MPEG-4更适于交互AV服务以及远程监控, MPEG-4传输速率在4800-64000bps之间,分辨率为176×144,可以利用很窄的带宽通过帧重建技术压缩和传输数据,从而能以最少的数据获得最佳的图像质量。 和DVD相比,MPEG-4属于一种高比率有损压缩算法,其图像质量始终无法和DVD的MPEG-2相比,毕竟DVD的存储容量比较大。此外,要想保证高速运动的图像画面不失真,必须有足够的码率,目前MPEG-4的码率虽然可以调到和DVD差不多,但总体效果还有不小的差距。因此,现在的MPEG-4只能面向娱乐、欣赏方面的市场,那些对图像质量要求较高的专业视频领域暂时还不能采用。 MPEG-7 继MPEG-4之后,要解决的矛盾就是对日渐庞大的图像、声音信息的管理和迅速搜索。1998年10月基于这种设想的MPEG-7标准被提出,它的正式名称是“多媒体内容描述接口”,将对各种不同类型的多媒体信息进行标准化的描述,并将该描述与所描述的内容相联系,以实现快速有效的搜索。 由于该标准不包括对描述特征的自动提取,它也没有规定利用描述进行搜索的工具或任何程序,因此,它可以独立于其他MPEG标准使用,但MPEG-4中所定义的对音频、视频对象的描述仍然适用于MPEG-7,这种描述是分类的基础。我们可以也利用MPEG-7的描述来增强其他MPEG标准的功能。 H.263是低码率压缩算法,它可以以低于28.8Kbps的码率对单帧或者活动视频进行压缩解压缩。一般来说,大小为176*144(文件大小为76,000字节)的单帧BMP文件可以被压缩到少于4,000字节,而图象的细节损失很少,并且压缩的速度很快(10ms内完成)。对于文件之间有关联的图象,例如活动的视频文件、变化的屏幕等,压缩比例可以高达100倍以上,这是一般的静态压缩算法,如JPEG等无法比拟的。 总之,MPEG-1的出现使VCD取代了录像带,MPEG-2的出现使数字电视逐步取代模拟电视, 图象质量有了质的提高,MPEG-4增强了多媒体系统的交互性和灵活性,MPEG-7在互动多媒体的网络中将有不俗的表现,H.263在176*144分辨率下提高了效率。
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