MPEG-1現已成為常規視頻標準的壹個子集,該子集稱為CPB流。同時它也被用於數字電話網絡上的視頻傳輸,如非對稱數字用戶線路(ADSL),視頻點播(VOD),以及教育網絡等,因此MPEG-1可被用做記錄媒體或是在INTERNET上傳輸音頻。
2、MPEG-2和MPEG-AAC
MPEG-2標準制定於1994年,設計目標是高級工業標準的圖象質量以及更高的傳輸率,它追求的是CCIR601建議的圖象質量DVB、HDTV和DVD等制定的3Mbps~10Mbps的運動圖象及其伴音的編碼標準。該標準最初的目的是在與MPEG-1兼容的基礎上實現低碼率和多聲道擴展,後來為了適應演播電視的要求開始致力於定義壹個可以獲得更高質量的多聲道音頻標準。這個標準不和MPEG-1兼容,定名為MPEG-2 AAC(Advanced Audio Coding)。
AAC標準完成於1997年,經BBC(U.K.)和NHK(Japan)使用、測試表明已達到最優化ITU—R601推薦的分辨率,並且對於低比特率的多聲道編碼能提供相當高的聲音質量。由於它不向後兼容,故具有更高的壓縮效果。據測試它以320Kbps傳送的音頻信號比MPEG-2以640Kbps傳送的音質還略好些。AAC標準的發展標誌著標準化工作向著模塊化方向演變的趨勢。MPEG-2所能提供的傳輸率在3-10Mbits/sec間,在NTSC制式下的分辨率可達720X486,MPEG-2也可提供並能夠提供廣播級的視像和CD級的音質。MPEG-2的音頻編碼可提供左右中及兩個環繞聲道,以及壹個加重低音聲道,和多達7個伴音聲道(DVD可有8種語言配音的原因)。由於MPEG-2在設計時的巧妙處理,使得大多數MPEG-2解碼器也可播放MPEG-1格式的數據(如VCD等)。
因為MPEG-2可以提供CD和DVD的指定標準外,MPEG-2還可用於為廣播、有線電視網、電纜網絡以及衛星直播(DirectBroadcastSatellite)提供廣播級的數字視頻。但是對於最終用戶來說,由於現在電視機分辨率的限制,MPEG-2所帶來的高清晰度畫面質量(如DVD畫面)在電視上效果並不明顯,反倒是其音頻特性(如加重低音、多伴音聲道等)更加引人註目。
3、MPEG-3
MPEG-3是ISO/IEC最初為HDTV開發的編碼和壓縮標準,它要求傳輸速率在20Mbits/sev-40Mbits/sec間,但這將使畫面有輕度扭曲。不過由於MPEG-2的出色性能表現,已能適用於HDTV,使得原打算為HDTV設計的MPEG-3,還沒出世就被扼殺在搖籃中了。
二、MPEG的今天
當前主要使用的是MPEG-2標準和MPEG-4標準,其中MPEG-4標準主要應用於視頻電話(VideoPhone),視頻郵件(VideoEmail)和電子新聞(ElectronicNews)等。與MPEG-1和MPEG-2相比,它對於傳輸速率要求較低,在4800-64000bits/sec之間,分辨率為176X144。MPEG-4就利用很窄的帶寬,通過幀重建技術來壓縮和傳輸數據,以求利用最少的數據獲得最佳的圖象質量。
MPEG-4的壹個特點是更適於交互AV服務以及遠程監控,這是第壹個使妳由被動變為主動(不再只是觀看,允許妳加入其中,即有交互性)的動態圖象標準。它的另壹個特點是其綜合性,從根源上說,MPEG-4試圖將視覺效果意義上的自然物體與人造物體相溶合,所以它的設計目標還有更廣的適應性和可擴展性。與前兩者不同,MPEG-4不僅是針對壹定比特率下的視頻、音頻編碼,更加註重多媒體系統的交互性和靈活性。
MPEG-4引入了AVO(Audio/Visaul Objects)的概念,使得更多的交互操作成為可能。AVO的基本單位是原始“AVO”,它可能是壹個沒有背景的說話的人,也可能是這個人的語音或壹段背景音樂等。它具有高效編碼、高效存儲與傳播及可交互操作的特性。在MPEG-4中AVO有著重要的地位,因為MPEG-4采用AVO來表示聽覺、視覺或者視聽組合內容,允許組合已有的AVO來生成復合的AVO,由此生成AV場景,並采用SNHC的方法來組織這些AVO。對於AVO的數據還能靈活地多路合成與同步,以便選擇合適的網絡來傳輸這些AVO數據,並允許接收端的用戶在AV場景中對AVO進行交互操作。
為了達到低比特率下的多媒體通信和多工業的多媒體通信的綜合這兩個目標,MPEG-4標準的構成也有所更新。
1、DMIF(The Dellivery Multimedia Integration Framework)
DMIF即多媒體傳送整體框架,它主要解決交互網絡中、廣播環境下以及磁盤應用中多媒體應用的操作問題。通過傳輸多路合成比特信息來建立客戶端和服務器端的握手和傳輸。通過DMIF,MPEG-4可以建立起具有特殊品質服務(QoS)的信道和面向每個基本流的帶寬。
2、數據平面 MPEG-4中的數據平面可以分為兩部分:傳輸關系部分和媒體關系部分。為了使基本流和AVO在同壹場景中出現,MPEG-4引用了對象描述(OD)和流圖桌面(SMT)的概念。OD傳輸與特殊AVO相關的基本流的信息流圖。桌面把每壹個流與壹個CAT(Channel Assosiation Tag)相連CAT可實現該流的順利傳輸。
3、緩沖區管理和實時識別 MPEG-4定義了壹個系統解碼模式(SDM),該解碼模式描述了壹種理想的處理比特流句法語義的解碼裝置,它要求特殊的緩沖區和實時模式。通過有效地管理,可以更好地利用有限的緩沖區空間。
4、音頻編碼 MPEG-4的優越之處在於,它不僅支持自然聲音,而且支持合成聲音。MPEG-4的音頻部分將音頻的合成編碼和自然聲音的編碼相結合,並支持音頻的對象特征。
5、視頻編碼 與音頻編碼類似,MPEG-4也支持對自然和合成的視覺對象的編碼。合成的視覺對象包括2D、3D動畫和人面部表情動畫等。
6、場景描述 MPEG-4提供了壹系列工具,用於組成場景中的壹組對象。壹些必要的合成信息就組成了場景描述,這些場景描述以二進制格式BIFS(Binary Format for Scene description)表示,BIFS與AVO壹同傳輸、編碼。場景描述主要用於描述各AVO在壹具體AV場景坐標下,如何組織與同步等問題。同時還有AVO與AV場景的知識產權保護等問題。MPEG-4為我們提供了豐富的AV場景。
MPEG-4的應用前景非常廣闊的,它的出現將對以下各方面產生較大的推動作用:數字電視、動態圖象、因特網(Internet)、實時多媒體監控、低比特率下的移動多媒體通信、於內容存儲和檢索多媒系統、Internet/Intranet上的視頻流與可視遊戲、基於面部表情模擬的虛擬會議、DVD上的交互多媒體應用、基於計算機網絡的可視化合作實驗室場景應用、演播電視等等,對於計算機愛好者來說,表現最為直接的壹點就是讓妳的媒體播放機可以播放MPEG-4格式的超清晰視頻文件。因為市面上已經出現這種格式的碟片,而MPEG-4壓縮壹部DVD只需要2張CDROM!這樣就意味著,妳不需要買DVD ROM也可以得到和它差不多的視頻質量了,而這壹切只需要妳有CDROM。雖然SVCD和它有點距離,但勝在已經有很多廠商支持,MINI-DVD圖象質量比它好點,可是又需要DVD ROM來播放,看來又有壹場龍爭虎鬥要上演了。
三、MPEG的明天
今後網絡應用最重要的目標之壹就是進行多媒體通信,多媒體信息主要包括圖像、聲音和文本三大類,其中視頻、音頻等信號的信息量是非常大的。而且這些信息的表達方式、輸入、輸出的要求也各不相同,因此在多媒體通信中,對這些數據進行有效的表達和適當處理是非常重要的。其中,多媒體信息的壓縮技術是多媒體通信領域的關鍵技術之壹。
所以繼MPEG-4之後,要解決的矛盾就是對日漸龐大的圖像、聲音信息的管理和迅速搜索。針對這個矛盾MPEG提出了解決方案MPEG-7,以便能夠快速且有效地搜索出用戶所需的不同類型的多媒體。MPEG-7將對各種不同類型的多媒體信息進行標準化的描述,並將該描述與所描述的內容相聯系,以實現快速有效的搜索。這個標準不包括對描述特征的自動提取,它也沒有規定利用描述進行搜索的工具或任何程序,它正式的稱謂是“多媒體內容描述接口”。MPEG-7可獨立於其它MPEG標準使用,但MPEG-4中所定義的音頻、視頻對象的描述適用於MPEG-7,因此可以利用MPEG-7的描述來增強其它MPEG標準的功能。
MPEG-7的應用範圍很廣泛,既可應用於存儲(在線或離線),也可用於流式應用(如廣播、將模型加入Internet等),還可以在實時或非實時環境下應用,如:數字圖書館(圖象目錄,音樂字典等)、多媒體名錄服務(如黃頁)、廣播媒體選擇(無線電信道,TV信道等)、多媒體編輯(個人電子新聞業務,媒體寫作)等。另外MPEG-7在教育、新聞、導遊信息、娛樂、研究業務、地理信息系統、醫學、購物、建築等各方面均有較深的應用潛力。
與同樣是音頻壓縮標準的杜比公司的AC系列標準相比,MPEG標準系列由於存在專利權的問題,所以更適合於我國國情。MPEG-1使得VCD取代了傳統的錄像帶,MPEG-2將使數字電視最終完全取代現有的模擬電視,而高畫質和音質的DVD也將取代現有的VCD。隨著MPEG-4和MPEG-7新標準的不斷推出,數據壓縮和傳輸的技術必將趨向更加規範化。