三月 30, 2006
認識MPEG
在生活中,我們常常聽到MPEG這樣的名詞,但是我們總弄不清楚什麼是mpeg-1,mp3 (MPEG-1 Audio layer 3),mpeg4,mpeg7
以下是兩篇轉載自Yahoo!奇摩知識家的介紹 。
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MPEG是Moving Picture Experts Group 的簡稱。這個名字本來的含義是指一個研究視頻和音頻編碼標準的小組。現在我們所說的MPEG泛指又該小組制定的一系列視頻編碼標準。該小組于1988年組成,至今已經制定了MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7等多個標準,MPEG-21正在制定中。MPEG是ISO和IEC的工作組,它的官方頭銜為:第一技術委員會第二十九子委員會第十一號工作組,英文頭銜為ISO/IEC JTC1/SC29 WG11。MPEG大約每2-3個月舉行一次會議,每次會議大約持續5天,在會議期間,新的建議和技術細節先在小組中討論,成熟後進入標準化的正式審核程序。與MPEG工作組相關的其他幾個視頻標準化工作組包括ITU-T VCEG以及JVT。
MPEG相關標準
MPEG到目前為止已經制定並正在制定以下和視頻相關的標準:
- MPEG-1:第一個官方的視頻音頻壓縮標準,隨後在Video CD中被採用,其中的音頻壓縮的第三級(MPEG-1 Layer 3)簡稱MP3,成為比較流行的音頻壓縮格式。
- MPEG-2:廣播質量的視頻、音頻和傳輸協議。被用於over-the-air digital television ATSC、DVB以及ISDB、數字衛星電視(例如DirecTV)、數字有線電視信號,以及DVD視頻光碟技術中。
- MPEG-3:原本目標是為高清晰度電視(HDTV)設計,隨後該專案中止。
- MPEG-4:2003年發佈的視頻壓縮標準,並擴展包含了基於視頻對象和音頻對象的編碼技術,另外還支持3D、低比特率編碼、數字許可權管理,其中第10部分由ISO/IEC和ITU-T聯合發佈,稱為H.264/MPEG-4 Part 10。參見H.264。
- MPEG-7:MPEG-7並不是一個視頻壓縮標準,它是一個多媒體內容的描述標準。
- MPEG-21:MPEG-21是一個正在制定過程中的標準,它的目標是為未來多媒體的應用提供一個完整的平台。
MPEG工作原理
MPEG(通常指MPEG1-4)視頻編碼是基於變換的有損壓縮。光學信號線經過採樣形成視頻信號,視頻信號基本的單位叫做幀,一個幀就是一個獨立的圖像,然後幀被分割成小塊做變換編碼,然後量化,最後進行熵編碼。
MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4實際上還採用了基於塊的運動估計和運動補償。在利用了運動補償的圖像的幀中,被編碼的是實際上是運動估計重構以後的幀和參考幀之間的差。
MPEG標準只規定了流的格式和解碼,只要輸出文件符合標準規定的格式,任何廠家和個人可以自行定義和開發自己的編碼。MPEG標準的目的只是為了保證任何廠家的視頻編碼都符合特定格式,從而保證解碼過程不依賴於廠家的編碼。
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什麼是 MPEG-1?
MPEG 委員會在其網站上把 MPEG-1 定義為 "在存儲媒體上儲存和擷取動畫和音訊的標準"。它以 525 或 625 的解析度和 1.5mbps(兆位元/每秒)的資料密度壓縮電影。MPEG-1 的品質與 VHS(家用錄影系統)相當,並被用於製作 Video CD、CD-ROM 及出現在網路上的視訊上。同時,MPEG-1 也是 MP3(MPEG-1 Audio Layer 3 的縮寫)的起源。
什麼是 MPEG-2?
在 1994 年首次獲得認可,MPEG-2 是數位電視的標準,並被用於製作 DVD。MPEG-2 提供 720 X 480 像素和 1,280 X 720 像素的兩種解析度,每秒可播放60格。
什麼是 MPEG-4?
MPEG-4 建立在 QuickTime 格式基礎上。以前的 MPEG 格式大多數只與壓縮技術有關,MPEG-4 則填加了很多新的特色,例如位元率的可伸縮性(bit rate scalability)、動態子畫面(animated sprites)、互動性、甚至還有版權保護。
MPEG-7 又是甚麼?
有別於動畫專家群組之前所推出的標準,MPEG-7 被設計成陪伴媒體檔案的好夥伴(accompany)。雖然聽起來簡單,但 MPEG-7 可是一個基本而實在的概念。MPEG-1 到 MPEG-4 提供的都是與音訊和視訊的壓縮和解壓縮的標準有關,MPEG-7 則被改為“多媒體內容描述介面”或 MCDI(Multimedia Content Description Interface)。MPEG-7 檔案是建立在 XML 基礎上,可以包含一個電影的巨大資料陣列,不管這些資料是數位還是影片。
解釋 MPEG-7
視聽產品的大量增加使得線上視訊資料的查詢變得越來越難。為了分類和搜索視訊資料,MPEG-7 使用容易被電腦處理的內容描述。把 MPEG-7 看作是一組豐富的索引卡片,它和任何給定的視訊資料結合在一起並且提供有用的 Meta 資料(例如某一場景中的主題、副題甚至畫面所呈現出來的顏色分析)。以類似 XML 格式存儲,這種描述性的資料能夠很容易地通過網路傳輸,而且還可以被許多電腦系統所處理。
MPEG-7 標準並不包括用於製作內容描述資料(content decscription data)或用於搜索和處理它們的軟體。MPEG 專家群組決定把心力集中在這些描述資料的格式上,把適宜軟體系統的製作工作留給使用這項技術的人去開發。MPEG-7 不依賴其他 MPEG 標準,甚至與數位檔案也不相關。 MPEG-7 資料可以被製作成類比式的媒介,如軟片、磁帶、幻燈片等。
用 MPEG-7 製作資料
儘管某些資料(例如顏色和動作分析)可以自動生成,更多的主觀分析(例如某一場景中參與者的動作描述)還是需要人來製作,並且得經由手工的編碼。語音識別軟體可以代替手工操作,然而,由於字幕較為複雜,手工操作還得持續一段時間。
MPEG-7 的應用
MPEG-7 的優點就在於它允許把意圖與常見的視聽內容聯繫起來。在Stanley Kubrick 的電影 2001: A Space Odyssey 中,電腦 HAL-9000 具有象人腦一樣敏感和複雜的認知能力。當然,事實上,您的電腦或 VCR 要比 HAL被動並更有功用。
MPEG-7 扮演電影和電視節目的附屬品,因為它可被電腦化的邏輯來處理和運用。例如,當某媒體製作人在尋找某一指定解析度以上的公用視訊樣本時,他可以透過 MPEG-7 檔案資料庫執行網上搜尋,這樣就很快地找出他所要的東西。MPEG-7 也許還可作為下一代存取技術上(accessibility)的基礎,比如副題(關閉標題)。場景描述對視覺效果較差的情況下可能還蠻管用的,儘管細節描述的質量和深度尚未最佳化。
MPEG-7 和 MPEG-21 的未來
MPEG-7 的挑戰
MPEG-7 直到 2002 年才能完成並且成為官方認可的標準。一旦它投入使用,下面提到的問題可能會對其不利:
執行成本:製作資料需要時間,時間等於金錢。儘管 DVD 能夠包含多個攝像角度和其他一些專門的特性,但大多數並不包含此功能。即使所有的 MPEG-7 資料不需人工說明就可以被功能強大的軟體解壓縮,但製作和管理檔案也要花錢。檔案內容的創作者和工作室可能不想負擔費用,這樣就把任務留給了第三方,這樣一來甚至還會引發更多版權混亂的問題。
版權方面的考慮:儘管 MPEG-7 是關於“資料”的資料,視聽產品內容的製作人還是會對與他們產品有關的 MPEG-7 檔案的使用與控制權感興趣。我預測所有權問題將是未來法律爭論的主題,決定一項操作的詳細描述是否被著作權法令所保護,即使該描述是由軟體自動產生的。