第11章MPEG简介 水水水水*水水水水冰水水水水水水水水水水水客水水水水水水冰水水水水冰水水水水水水水水水水水水水冰水水水冰水水水水水水水水*水水冰水水水冰水 11.1MPEG是什么 Y夏 11.1.1MPEG是什么 11.1.2MPEG文件的创建过程 11.2MPEG-1数字电视标准 11.3MPEG2数字电视标准 MEG 11.4MPEG4多媒体应用标准 11.5MPEG7多媒体内容描述接口 练习与思考题 参考文献和站点 水水水水*水水水水冰客水水水水水水水水水水水客客水水水水冰客水水水水冰冰水水水水水冰水客水水水冰冰水水水*水水水客水水水水冰客水水水水水水*水水 MPEG标准一直是许多科研机构和大学的科研热点,也是工业界产品开发的热点。MPEG 标准阐明了声音和电视图像的编码和解码过程,严格规定了声音和图像数据编码后组成比特 数据流的句法,提供了解码器的测试方法等,但没有对所有内容都作严格规定,尤其是对压 缩和解压缩的算法,这样既保证了解码器能对符合MPEG标准的声音数据和电视图像数据进行 正确解码,又给MPEG标准的具体实现留有很大余地。人们可以不断改进编码和解码算法,提 高声音和电视图像的质量以及编码效率 本章介绍MPEG标准的概貌,为读者比较深入地了解MPEG提供最基本的背景材料。如果读 者感兴趣可参考本章提供的参考文献[1]~[3] 11.1MPEG是什么 11.1.1MPEG是什么 MPEG( Moving picture Expert Group)是在1988年由国际标准化组织( International 0 rganization for Standardization,IS0)和国际电工委员会( International Electrotechnical commission,IEC)联合成立的专家组,负责开发电视图像数据和声音数 据的编码、解码和它们的同步等标准。这个专家组开发的标准称为MPEG标准,到目前为止, 已经开发和正在开发的MEG标准有: MPEG1:数字电视标准,1992年正式发布。 MPEG-2:数字电视标准 MPEG-3:已于1992年7月合并到高清晰度电视(High- Definition tv,HTV)工作组。 MPEG-4:多媒体应用标准(1999年发布)。 MPEG-5:直至1998年9月还没有见到定义 MPEG6:直至1998年9月还没有见到定义 MPEG-7:多媒体内容描述接口标准(正在研究)。 MPEG-1和-2标准已经正式发布,并且得到广泛应用。例如,CD交互系统,在网络上的 数字声音广播、数字电视广播和影视点播等。表11-01是MPEG-1和-2的典型编码参数 表11-01MPEG1和2典型的编码参数 APEG-2(基本型) 标准化时间p92年 1994年(DIS) 主要应用-ROM上的数字电视,VCD 数字TV,DVD 空间分辨率卜IF格式(1/4TV),288×360V,576×720像素 时间分辨率}5-30帧/秒 50-60场/秒 位速率.5Mbit/ 5 Mbit/s 目当于VHS 相当于NSC/PA电视
第11章 MPEG简介 *************************************************************************** 11.1 MPEG是什么 11.1.1 MPEG是什么 11.1.2 MPEG文件的创建过程 11.2 MPEG-1数字电视标准 11.3 MPEG-2数字电视标准 11.4 MPEG-4多媒体应用标准 11.5 MPEG-7多媒体内容描述接口 练习与思考题 参考文献和站点 *************************************************************************** MPEG标准一直是许多科研机构和大学的科研热点，也是工业界产品开发的热点。MPEG 标准阐明了声音和电视图像的编码和解码过程，严格规定了声音和图像数据编码后组成比特 数据流的句法，提供了解码器的测试方法等，但没有对所有内容都作严格规定，尤其是对压 缩和解压缩的算法，这样既保证了解码器能对符合MPEG标准的声音数据和电视图像数据进行 正确解码，又给MPEG标准的具体实现留有很大余地。人们可以不断改进编码和解码算法，提 高声音和电视图像的质量以及编码效率。 本章介绍MPEG标准的概貌，为读者比较深入地了解MPEG提供最基本的背景材料。如果读 者感兴趣可参考本章提供的参考文献[1]～[3]。 11.1 MPEG是什么 11.1.1 MPEG是什么 MPEG(Moving Picture Expert Group)是在1988年由国际标准化组织(International Organization for Standardization ， ISO) 和国际电工委员会 (International Electrotechnical Commission，IEC)联合成立的专家组，负责开发电视图像数据和声音数 据的编码、解码和它们的同步等标准。这个专家组开发的标准称为MPEG标准，到目前为止， 已经开发和正在开发的MPEG标准有： MPEG-1：数字电视标准，1992年正式发布。 MPEG-2：数字电视标准。 MPEG-3：已于1992年7月合并到高清晰度电视(High-Definition TV，HDTV)工作组。 MPEG-4：多媒体应用标准(1999年发布)。 MPEG-5：直至1998年9月还没有见到定义。 MPEG-6：直至1998年9月还没有见到定义。 MPEG-7：多媒体内容描述接口标准(正在研究)。 MPEG-1和-2标准已经正式发布，并且得到广泛应用。例如，CD-交互系统，在网络上的 数字声音广播、数字电视广播和影视点播等。表11-01是MPEG-1和-2的典型编码参数。 表11-01 MPEG-1和-2典型的编码参数 MPEG-1 MPEG-2 (基本型) 标准化时间 1992年 1994年(DIS) 主要应用 CD-ROM上的数字电视，VCD 数字TV，DVD 空间分辨率 CIF格式(1/4 TV)，288 × 360像 素 TV，576 × 720像素 时间分辨率 25 - 30 帧/秒 50-60 场/秒 位速率 1.5 Mbit/s 15 Mbit/s 质量 相当于VHS 相当于NTSC/PAL电视
第八章介绍MPEG 压缩率 20 30~40 11.1.2MPEG文件的创建过程 与其他IS0标准文件一样,MPEG标准文件的创建过程分成4个阶段: (1)工作文件( Working Draft,WD):工作组( Working group,WG)准备的工作文件 (2)委员会草案( Committee Draft,CD):从工作组WG准备好的工作文件W提升上来的 文件。这是ISO文档的最初形式,它由IS0内部正式调查研究和投票表决 (3)国际标准草案① raft International standard,DIS):投票成员国对CD的内容和 说明满意之后由委员会草案CD提升上来的文件 (4)国际标准( International Standard,IS):由投票成员国、ISO的其他部门和其他 委员会投票通过之后出版发布的文件 11.2MPEG-1数字电视标准 MPEG-1处理的是标准图像交换格式( Standard interchange format,SIF)或者称为源输 入格式( Source input Format,SIF)的电视,即NTSC制为352像素×240行/帧×30帧/秒,PAL 制为352像素×288行/帧x25帧/秒,压缩的输出速率定义在1.5Mbit/s以下。这个标准主要 是针对当时具有这种数据传输率的 CD-ROM和网络而开发的,用于在 CD-ROM上存储数字影视和 在网络上传输数字影视。 MPEG-1的标准号为ISO/IEC11172,标准名称为“信息技术—用于数据速率高达大约 1.5Mbit/s的数字存储媒体的电视图像和伴音编码” Information technology- Coding of moving pictures and associated audio for digital storage media at up to about 1. 5 Mbit/s)。它已于1991年底被ISO/IEC采纳,由五个部分组成 ①MPEG-1系统,写成MPEG-1 Systems,规定电视图像数据、声音数据及其他相关数据 的同步,标准名是ISO/IEC11172-1:1993 Information technology- Coding of moving pictures and associated audio for digital storage media at up to about 1. 5 Mbit/ Part 1: Systems ②MPEG-1电视图像,写成MPEG- 1 video,规定电视数据的编码和解码,标准名是ISO/IEC 11172-2: 1993 Information technology Coding of moving pictures and associated audio for digital storage media at up to about 1.5 Mbit/s Part 2: Video ③MPEG-1声音,写成MPEG-1 Audio,规定声音数据的编码和解码,标准名是ISO/IEC 11172-3: 1993 Information techno logy Coding of moving pictures and associated audio for digital storage media at up to about 1.5 Mbit/s -Part 3: Audio 图11-01表示了MPEG-1译码器的方框图。 ISO/ECI1172 声音数据 数字 系统 时钟 存储器 ISO/EC11172 电视图像 数据流 ISO/EC11172 电视图像数据 图11-01MPEG-1译码器方框图 ④MPEG-1一致性测试,写成MPEG-1 Conformance testing,标准名是ISO/IEC11172-4 1995 Information technology Coding of moving pictures and associated audio for digital storage media at up to about 1.5 Mbit/s -Part 4: Conformance testing
第八章 介绍MPEG 2 压缩率 20 ~ 30 30 ~ 40 11.1.2 MPEG文件的创建过程 与其他ISO标准文件一样，MPEG标准文件的创建过程分成4个阶段： (1) 工作文件(Working Draft，WD)：工作组(Working Group，WG)准备的工作文件 (2) 委员会草案(Committee Draft，CD)：从工作组WG准备好的工作文件WD提升上来的 文件。这是ISO文档的最初形式，它由ISO内部正式调查研究和投票表决。 (3) 国际标准草案(Draft International Standard，DIS)：投票成员国对CD的内容和 说明满意之后由委员会草案CD提升上来的文件。 (4) 国际标准(International Standard，IS)：由投票成员国、ISO的其他部门和其他 委员会投票通过之后出版发布的文件。 11.2 MPEG-1数字电视标准 MPEG-1处理的是标准图像交换格式(Standard Interchange format，SIF)或者称为源输 入格式(Source Input Format，SIF)的电视，即NTSC制为352像素240行/帧30帧/秒，PAL 制为352像素288行/帧25帧/秒，压缩的输出速率定义在1.5 Mbit/s以下。这个标准主要 是针对当时具有这种数据传输率的CD-ROM和网络而开发的，用于在CD-ROM上存储数字影视和 在网络上传输数字影视。 MPEG-1的标准号为ISO/IEC 11172，标准名称为“信息技术——用于数据速率高达大约 1.5 Mbit/s的数字存储媒体的电视图像和伴音编码”Information technology — Coding of moving pictures and associated audio for digital storage media at up to about 1.5 Mbit/s)。它已于1991年底被ISO/IEC采纳，由五个部分组成： ① MPEG-1系统，写成MPEG-1 Systems，规定电视图像数据、声音数据及其他相关数据 的同步，标准名是ISO/IEC 11172-1：1993 Information technology — Coding of moving pictures and associated audio for digital storage media at up to about 1.5 Mbit/s — Part 1：Systems。 ② MPEG-1电视图像，写成MPEG-1 Video, 规定电视数据的编码和解码，标准名是ISO/IEC 11172-2：1993 Information technology — Coding of moving pictures and associated audio for digital storage media at up to about 1.5 Mbit/s — Part 2：Video。 ③ MPEG-1声音，写成MPEG-1 Audio, 规定声音数据的编码和解码，标准名是ISO/IEC 11172-3：1993 Information technology — Coding of moving pictures and associated audio for digital storage media at up to about 1.5 Mbit/s — Part 3：Audio。 图11-01表示了MPEG-1译码器的方框图。 电视图像 译 码 器 数字 存储器 声 音 译码器 系统 译码器 时钟 控制器 ISO/IEC11172 数据流 ISO/IEC11172 声音数据 ISO/IEC11172 电视图像数据 图11-01 MPEG-1译码器方框图 ④ MPEG-1一致性测试，写成MPEG-1 Conformance testing，标准名是ISO/IEC 11172-4： 1995 Information technology — Coding of moving pictures and associated audio for digital storage media at up to about 1.5 Mbit/s — Part 4：Conformance testing
第八章介绍MPEG 这个标准详细说明如何测试比特数据流( bitstreams)和解码器是否满足MPEG-1前3个部分 (Part1,2和3)中所规定的要求。这些测试可由厂商和用户实施 ⑤MPEG-1软件模拟,写成MPEG-1 Software simulation,标准名是ISO/ IEC TR1112-5 Information technology -Coding of moving pictures and associated audio for digital torage media up to about1.5Mbit/s-Part5: Software simulation。实际上,这部 分的内容不是一个标准,而是一个技术报告,给出了用软件执行MPEG-1标准前3个部分的结 果 11.3MPEG2数字电视标准 MPEG-2标准从1990年开始研究,1994发布DIS。它是一个直接与数字电视广播有关的高 质量图像和声音编码标准。MPEG-2可以说是MPEG-1的扩充,因为它们的基本编码算法都相同 但MPEG-2增加了许多MPEG-1所没有的功能,例如增加了隔行扫描电视的编码,提供了位速率 的可变性能( scalability)功能。MPEG-2要达到的最基本目标是:位速率为4~9Mbit/s,最 高达15Mbit/s。 MPEG-2的标准号为IS0/IEC13818,标准名称为“信息技术一电视图像和伴音信息的通 A h (Information technology Generic coding of moving pictures and associated audio information)”。MPEG-2包含9个部分 ①MPEG-2系统,写成MPEG2 Systems,规定电视图像数据、声音数据及其他相关数据 的同步,标准名是ISO/IEC13818-1:1996 Information technology- Generic coding of moving pictures and associated audio information Systems MPEG-2的系统模型如图11-02所示。这个标准主要是用来定义电视图像数据、声音数据 和其他数据的组合,把这些数据组合成一个或者多个适合于存储或者传输的基本数据流。数 据流有两种形式,一种称为程序数据流 (Program Stream,PS),另一种称为传输数据流 ( Transport Stream,TS)。程序数据流是组合一个或者多个规格化的即包化基本数据流 ( Packetised Elementary Streams,PES)而生成的一种数据流,用在出现错误相对比较少的 环境下,适合使用软件处理的应用:传输数据流也是组合一个或者多个PES而生成的一种数 据流,它用在出现错误相对比较多的环境下,例如在有损失或者有噪声的传输系统中。 图象PES 电视图象 数据输人 包装器 ↓发合器 s数据流 ISO/IEC 138182 声音数据 数据流 输人 幽数 ISO/IEC 13818-3 ISO/IEC 13818-1 图11-02MPEG-2的系统模型 ②MPEG-2电视图像,写成ⅧPEG-2Ⅵideo,规定电视数据的编码和解码,标准名是ISO/IEC 13818-2: 1996 Information technology Generic coding of moving pictures and associated audio information video s 为了适应各种应用,这个标准定义了电视图像的各种规格,称为配置( profile),如表 11-02所示。表中的“X”符号表示MPEG-2支持的配置。各种配置的详细解释请参看10.3。 表11-02MPEG2电视图像配置 ieaSimple Main SNR scalable Spatial High Multiview4:2 简化(基本(信噪比可变| scalable|高级(多视角2 等级 型) (空间分辨率可型)型)
第八章 介绍MPEG 3 这个标准详细说明如何测试比特数据流(bitstreams)和解码器是否满足MPEG-1前3个部分 (Part1，2和3)中所规定的要求。这些测试可由厂商和用户实施。 ⑤ MPEG-1软件模拟，写成MPEG-1 Software simulation，标准名是ISO/IEC TR 11172-5 Information technology —Coding of moving pictures and associated audio for digital storage media up to about 1.5 Mbit/s— Part 5：Software simulation。实际上，这部 分的内容不是一个标准，而是一个技术报告，给出了用软件执行MPEG-1标准前3个部分的结 果。 11.3 MPEG-2数字电视标准 MPEG-2标准从1990年开始研究，1994发布DIS。它是一个直接与数字电视广播有关的高 质量图像和声音编码标准。MPEG-2可以说是MPEG-1的扩充，因为它们的基本编码算法都相同。 但MPEG-2增加了许多MPEG-1所没有的功能，例如增加了隔行扫描电视的编码，提供了位速率 的可变性能(scalability)功能。MPEG-2要达到的最基本目标是：位速率为4～9 Mbit/s，最 高达15 Mbit/s。 MPEG-2的标准号为ISO/IEC 13818，标准名称为“信息技术—电视图像和伴音信息的通 用编码(Information technology — Generic coding of moving pictures and associated audio information )”。MPEG-2包含9个部分： ① MPEG-2系统，写成MPEG-2 Systems，规定电视图像数据、声音数据及其他相关数据 的同步，标准名是ISO/IEC 13818-1：1996 Information technology — Generic coding of moving pictures and associated audio information ：Systems。 MPEG-2的系统模型如图11-02所示。这个标准主要是用来定义电视图像数据、声音数据 和其他数据的组合，把这些数据组合成一个或者多个适合于存储或者传输的基本数据流。数 据流有两种形式，一种称为程序数据流(Program Stream，PS)，另一种称为传输数据流 (Transport Stream，TS)。程序数据流是组合一个或者多个规格化的即包化基本数据流 (Packetised Elementary Streams，PES)而生成的一种数据流，用在出现错误相对比较少的 环境下，适合使用软件处理的应用；传输数据流也是组合一个或者多个PES而生成的一种数 据流，它用在出现错误相对比较多的环境下，例如在有损失或者有噪声的传输系统中。 电视图象 编码器 声音 编码器 数据 包装器 数据 包装器 PS多路 复合器 TS多路 复合器 包装器 电视图象 数据输入 声音数据 输 入 PS数据流 TS数据流 图象PES 声音PES ISO/IEC 13818-1 ISO/IEC 13818-2 ISO/IEC 13818-3 图11-02 MPEG-2的系统模型 ② MPEG-2电视图像，写成MPEG-2 Video，规定电视数据的编码和解码，标准名是ISO/IEC 13818-2：1996 Information technology — Generic coding of moving pictures and associated audio information ：Video。 为了适应各种应用，这个标准定义了电视图像的各种规格，称为配置(profile)，如表 11-02所示。表中的“X”符号表示MPEG-2支持的配置。各种配置的详细解释请参看10.3。 表11-02 MPEG-2电视图像配置 配置 等级 Simple (简化 型) Main (基本 型) SNR scalable (信噪比可变 型) Spatial scalable (空间分辨率可 变型) High (高级 型) Multiview (多视角 型) 4:2: 2
第八章介绍MPEG gh level(高级 High-1440 level (高级1440 XXX lain level(基本XX ow level(低级) 有些人认为使用4:2:0子采样格式的图像质量还不够好,因此在996年的标准中增加了 4:2:2子采样格式的图像。多视角配置( Multiview profile,MvP)是附加的配置。 ③MPEG-2声音,写成MPEG-2 Audio,规定声音数据的编码和解码,是MPEG-1 Audio的 扩充,支持多个声道,标准名是ISO/IEC13818-3:1998 Information technology- Generic coding of moving pictures and associated audio information Part 3: Aud ④MPEG-2一致性测试,写成MPEG2 Conformance testing,标准名是ISO/ IEC DIS 13818-4 Information technology -Generic coding of moving pictures and associated audio information Part 4: Conformance testing ⑤MPEG2软件模拟,写成MPEG-2 Software simulation,标准名是ISO/ IEC TR13818-5: 1997 Information technology eneric coding of moving pictures and associated audio information Part 5: Software simulation ⑥MPEG-2数字存储媒体命令和控制扩展协议,写成MPEG-2 Extensions for DSM-CC, 标准名是ISO/ IEC DIS13818-6 Information technology- Generic coding of moving pictures and associated audio information - Part 6: Extensions for DSM-CCo 这是一个数字存储媒体命令和控制( Digital Storage Media Command and Control, DSM-CC)扩展协议,用于管理MPEG-1和MPEG-2的数据流,使数据流既可在单机上运行,又可 在异构网络(即用类似设备构造但运行不同协议的网络)环境下运行。在 DSM-CC模型中,服务 器( server)和客户器( client)都被认为是 DSM-CC网络的用户(user),DSM-CC定义了一个称为 会话和资源管理( Session and Resource Manager,SRM的实体,用来集中管理网络中的会 话和资源,如图11-03所示 网络 连接(用户-用户 客户器 服务器 SRM 时用户 对网辂 连按(用户-网络) 图11-03DSM-C参考模型[3] ⑦MPEG-2先进声音编码,写成MPEG-2AC,是多声道声音编码算法标准。这个标准除后 向兼容MPEG-1 Audio标准之外,还有非后向兼容的声音标准。标准名是ISO/IEC13818-7 1997 Information technology Generic coding of moving pictures and associated audio information -Part 7: Advanced Audio Coding (AAC) ⑧ⅧPEG-2系统解码器实时接口扩展标准,标准名是ISO/IEC13818-9:1996 Information technology - Generic coding of moving pictures and associated audio information Part 9: Extension for real time interface for systems decoders 这是与传输数据流( Transport Stream)的实时接口(real- time interface,RTI)标准, 它可以用来适应来自网络的传输数据流,如图11-04所示
第八章 介绍MPEG 4 High level (高级) X X High-1440 level (高级1440) X X X Main level (基本 级) X X X X X X Low level (低级) X X 有些人认为使用4:2:0子采样格式的图像质量还不够好，因此在1996年的标准中增加了 4:2:2子采样格式的图像。多视角配置(Multiview Profile，MVP)是附加的配置。 ③ MPEG-2声音，写成MPEG-2 Audio，规定声音数据的编码和解码，是MPEG-1 Audio的 扩充，支持多个声道，标准名是ISO/IEC 13818-3：1998 Information technology — Generic coding of moving pictures and associated audio information — Part 3：Audio。 ④ MPEG-2一致性测试，写成MPEG-2 Conformance testing，标准名是ISO/IEC DIS 13818-4 Information technology — Generic coding of moving pictures and associated audio information — Part 4：Conformance testing。 ⑤ MPEG-2软件模拟，写成MPEG-2 Software simulation，标准名是ISO/IEC TR 13818-5： 1997 Information technology — Generic coding of moving pictures and associated audio information — Part 5：Software simulation。 ⑥ MPEG-2数字存储媒体命令和控制扩展协议，写成MPEG-2 Extensions for DSM-CC， 标准名是ISO/IEC DIS 13818-6 Information technology — Generic coding of moving pictures and associated audio information — Part 6：Extensions for DSM-CC。 这是一个数字存储媒体命令和控制(Digital Storage Media Command and Control， DSM-CC)扩展协议，用于管理MPEG-1和MPEG-2的数据流，使数据流既可在单机上运行，又可 在异构网络(即用类似设备构造但运行不同协议的网络)环境下运行。在DSM-CC模型中，服务 器(server)和客户器(client)都被认为是DSM-CC网络的用户(user)，DSM-CC定义了一个称为 会话和资源管理(Session and Resource Manager，SRM)的实体，用来集中管理网络中的会 话和资源，如图11-03所示。 图11-03 DSM-CC参考模型[3] ⑦MPEG-2先进声音编码，写成MPEG-2 AAC，是多声道声音编码算法标准。这个标准除后 向兼容MPEG-1 Audio标准之外，还有非后向兼容的声音标准。标准名是ISO/IEC 13818-7： 1997 Information technology — Generic coding of moving pictures and associated audio information — Part 7：Advanced Audio Coding (AAC)。 ⑧ MPEG-2系统解码器实时接口扩展标准，标准名是ISO/IEC 13818-9：1996 Information technology — Generic coding of moving pictures and associated audio information — Part 9：Extension for real time interface for systems decoders。 这是与传输数据流(Transport Stream)的实时接口(real-time interface，RTI)标准， 它可以用来适应来自网络的传输数据流，如图11-04所示
第八章介绍MPEG 传输数据流 数字存 储媒体 适配器 译码器 实时接口参考点 图11-04实时接口参考模型 ⑨MPEG-2 DSM-CC一致性扩展测试,标准名是ISO/ IEC DIS13818-10 Information technology - Generic coding of moving pictures and associated audio information Part 10: Conformance extensions for Digital Storage Media Command and Control (DSM-CC)。 MPEG-2先进声音编码标准修正版,标准名是 Amendment1 to Iso/ IEC TR13818-5: 1997 Amendment 1 to ISO/IEC TR 13818-5: 1997 Advanced Audio Coding (AAA) 最后要说明的是,MPEG-2的Part8原计划用于采样精度为10比特的电视图像编码,但由 于目前工业界对此兴趣不大,因此该标准已暂停开发。 11.4MPEG-4多媒体应用标准 11.4.1标准概要 MPEG-4从1994年开始工作,它是为视听( audio- visual)数据的编码和交互播放开发算法 和工具,是一个数据速率很低的多媒体通信标准。MPEG-4的目标是要在异构网络环境下能够 高度可靠地工作,并且具有很强的交互功能 为了达到这个目标,MPEG-4引入了对象基表达( ob ject- based representation)的概念, 用来表达视听对象( audio/ visual objects,AVO):MPEG-4扩充了编码的数据类型,由自然 数据对象扩展到计算机生成的合成数据对象,采用合成对象/自然对象混合编码 ( Synthetic/ Natural Hybrid Coding,SNHC)算法;在实现交互功能和重用对象中引入了组 合、合成和编排等重要概念。MPEG-4系统构造如图11-05所示,接收端的构造部件如图11-06 所示 繃码的床編码的 当地对象 对象 图11-05MPEG-4系统示意图
第八章 介绍MPEG 5 传输数据流 网络， 数字存 储媒体 … 适配器 RTI 译码器 实时接口参考点 图11-04 实时接口参考模型 ⑨ MPEG-2 DSM-CC一致性扩展测试，标准名是ISO/IEC DIS 13818-10 Information technology — Generic coding of moving pictures and associated audio information — Part 10：Conformance extensions for Digital Storage Media Command and Control (DSM-CC)。 MPEG-2先进声音编码标准修正版，标准名是Amendment 1 to ISO/IEC TR 13818-5： 1997 Amendment 1 to ISO/IEC TR 13818-5：1997 Advanced Audio Coding (AAA)。 最后要说明的是，MPEG-2的Part 8原计划用于采样精度为10比特的电视图像编码，但由 于目前工业界对此兴趣不大，因此该标准已暂停开发。 11.4 MPEG-4多媒体应用标准 11.4.1 标准概要 MPEG-4从1994年开始工作，它是为视听(audio-visual)数据的编码和交互播放开发算法 和工具，是一个数据速率很低的多媒体通信标准。MPEG-4的目标是要在异构网络环境下能够 高度可靠地工作，并且具有很强的交互功能。 为了达到这个目标，MPEG-4引入了对象基表达(object-based representation)的概念， 用来表达视听对象(audio/visual objects，AVO)；MPEG-4扩充了编码的数据类型，由自然 数据对象扩展到计算机生成的合成数据对象，采用合成对象/自然对象混合编码 (Synthetic/Natural Hybrid Coding，SNHC)算法；在实现交互功能和重用对象中引入了组 合、合成和编排等重要概念。MPEG-4系统构造如图11-05所示，接收端的构造部件如图11-06 所示。 图11-05 MPEG-4系统示意图
多路分解 解压缩 編排和演示 数据流 原始 V对象 景描述 交互视听场景 构造信息 上行数据 (用户事件,类请求, 图11-06MPEG-4接收端的主要部件[4] MPEG-4中制定了一个称为传输多媒体集成框架( Delivery Multimedia Integration Framework,DMIF)的会话协议,它用来管理多媒体数据流。该协议在原则上与文件传输协议 FTP( File transfer protocol)类似,其差别是:FTP返回的是数据,而DMIF返回的是指向到 何处获取数据流的指针。DMIF覆盖了三种主要技术:广播技术,交互网络技术和光盘技术 如图11-07所示。 广播技术 电缆 交互网络技术 卫星 光盘技术 因特网 ATM DVD 多媒体内容传输集成框架 图11-07DMIF覆盖的三种主要技术[4] MPEG-4将应用在移动通信和公用电话交换网( public switched telephone network PSTN)上,并支持可视电话( videophone)、电视邮件( video mail)、电子报纸( electronic newspapers)和其他低数据传输速率场合下的应用。 MPEG-4的标准名是very- low bitrate audio- visual coding(甚低速率视听编码)。截 止到1998年9月,已作为国际标准草案( Draft International Standard,DIS)的MPEG-4文件 有6个部分,它们是 ①MPEG-4系统标准,标准名是ISO/ IEC DIS14496-1Very- low bitrate audio- visual Part 1: Systems ②MPEG-4电视图像标准,标准名是ISO/ IEC DIS14496-2 Very low bitrate ng -Part 2: Video
第八章 介绍MPEG 6 图11-06 MPEG-4接收端的主要部件[4] MPEG-4中制定了一个称为传输多媒体集成框架(Delivery Multimedia Integration Framework，DMIF)的会话协议，它用来管理多媒体数据流。该协议在原则上与文件传输协议 FTP(File Transfer Protocol)类似，其差别是：FTP返回的是数据，而DMIF返回的是指向到 何处获取数据流的指针。DMIF覆盖了三种主要技术：广播技术，交互网络技术和光盘技术， 如图11-07所示。 图11-07 DMIF覆盖的三种主要技术[4] MPEG-4将应用在移动通信和公用电话交换网(public switched telephone network， PSTN)上，并支持可视电话(videophone)、电视邮件(video mail)、电子报纸(electronic newspapers)和其他低数据传输速率场合下的应用。 MPEG-4的标准名是Very-low bitrate audio-visual coding (甚低速率视听编码)。截 止到1998年9月，已作为国际标准草案(Draft International Standard，DIS)的MPEG-4文件 有6个部分，它们是： ① MPEG-4系统标准，标准名是ISO/IEC DIS 14496-1 Very-low bitrate audio-visual coding — Part 1: Systems。 ② MPEG-4 电视图像标准，标准名是 ISO/IEC DIS 14496-2 Very low bitrate audio-visual coding — Part 2: Video
第八章介绍MPEG ③MPEG-4声音标准,标准名是ISO/ IEC DIS14496-3 Very low bitrate audio-visua ④MPEG-4一致性测试标准,标准名是ISO/ IEC DIS14496-4Very- low bitrate audio-visual coding Part 4: Conformance Testing ⑤MPEG-4参考软件,标准名是ISO/ IEC DIS14496-5Very- low bitrate audio-visual coding- Part 5: Reference software audio-visual coding-Part 6: Delivery Multimedia Integration Framework (lyo ⑥MPEG-4传输多媒体集成框架,标准名是ISO/ IEC DIS14496-6Very- low bitrate 11.5MPEG7多媒体内容描述接口 MPEG-7的工作于1996年启动,名称叫做多媒体内容描述接口( Multim Description Interface),目的是制定一套描述符标准,用来描述各种类型的多媒体信息 及它们之间的关系,以便更快更有效地检索信息。这些媒体材料可包括静态图像、图形、3D 模型、声音、话音、电视以及在多媒体演示中它们之间的组合关系。在某些情况下,数据类 型还可包括面部特性和个人特性的表达 令与其他的MPEG标准一样,MPEG7是为满足特定需求而制定的视听信息标准。MPEG7标准 也是建筑在其他的标准之上的,例如,PCM,MPEG-1,MPEG-2和MPEG-4等等。在MPEG-7中, 例如MPEG-4中使用的形状描述符、MPEG-1和MPEG-2中使用的移动矢量( motion vector)等都 可能在MPEG7中用到。 图11-08表示了MPEG-7的处理链( processing chain),这是高度抽象的方框图。在这个 处理链中包含有三个方框:特征抽取( feature extraction)、标准描述( standare description)和检索工具( search engine)。特征的自动分析和抽取对MPEG-7是至关重要的 抽象程度越高,自动抽取也越困难,而且不是都能够自动抽取的,因此开发自动的和交互式 半自动抽取的算法和工具都是很有用的。尽管如此,特征抽取和检索工具都不包含在MPEG-7 标准中,而是留给大家去竞争,以便得到最好的算法和工具 特征抽取 标准描述)[检索工具 MEG-7的处理范围 图11-08MPEG-7的范围[4] MPEG7的应用领域包括:数字图书馆( Digital library),例如图像目录、音乐词典等; 多媒体目录服务( multimedia directory services),例如黄页( yellow pages):广播媒体 的选择,例如无线电频道,Ⅳ频道等:多媒体编辑,例如个人电子新闻服务,多媒体创作等 等。潜在应用的应用领域包括:教育、娱乐、新闻、旅游、医疗、购物等等。 练习与思考题 1.1回顾制定MEG标准的4个阶段和各阶段的提交的文件类型 11.2MPEG-1,-2,-4和-7的目标是什么? 参考文献和站点 ]hp://w. cselt.it/mpeg/ standards/mpeg-4/meg4hm(重访日期:201年12月) [2]http://mpeg.telecomitalialab.com/standards/mpeg-7/mpeg-7.htmi重访日期2001 年12月)
第八章 介绍MPEG 7 ③ MPEG-4声音标准，标准名是ISO/IEC DIS 14496-3 Very low bitrate audio-visual coding — Part 3: Audio。 ④ MPEG-4一致 性测试标 准，标准 名是ISO/IEC DIS 14496-4 Very-low bitrate audio-visual coding — Part 4: Conformance Testing。 ⑤ MPEG-4参考软件，标准名是ISO/IEC DIS 14496-5 Very-low bitrate audio-visual coding — Part 5: Reference software ⑥ MPEG-4传输多媒体集成框架，标准名是ISO/IEC DIS 14496-6 Very-low bitrate audio-visual coding — Part 6: Delivery Multimedia Integration Framework (DMIF)。 11.5 MPEG-7多媒体内容描述接口 MPEG-7的工作于1996年启动，名称叫做多媒体内容描述接口(Multimedia Content Description Interface) ，目的是制定一套描述符标准，用来描述各种类型的多媒体信息 及它们之间的关系，以便更快更有效地检索信息。这些媒体材料可包括静态图像、图形、3D 模型、声音、话音、电视以及在多媒体演示中它们之间的组合关系。在某些情况下，数据类 型还可包括面部特性和个人特性的表达。 与其他的MPEG标准一样，MPEG-7是为满足特定需求而制定的视听信息标准。MPEG-7标准 也是建筑在其他的标准之上的，例如，PCM, MPEG-1, MPEG-2和MPEG-4等等。在MPEG-7中， 例如MPEG-4中使用的形状描述符、MPEG-1和MPEG-2中使用的移动矢量(motion vector)等都 可能在MPEG-7中用到。 图11-08表示了MPEG-7的处理链(processing chain)，这是高度抽象的方框图。在这个 处理链 中包 含有 三个 方框 ：特 征抽 取(feature extraction)、 标准 描述(standard description)和检索工具(search engine)。特征的自动分析和抽取对MPEG-7是至关重要的， 抽象程度越高，自动抽取也越困难，而且不是都能够自动抽取的，因此开发自动的和交互式 半自动抽取的算法和工具都是很有用的。尽管如此，特征抽取和检索工具都不包含在MPEG-7 标准中，而是留给大家去竞争，以便得到最好的算法和工具。 图11-08 MPEG-7的范围[4] MPEG-7的应用领域包括：数字图书馆(Digital library)，例如图像目录、音乐词典等； 多媒体目录服务(multimedia directory services)，例如黄页(yellow pages)；广播媒体 的选择，例如无线电频道，TV频道等；多媒体编辑，例如个人电子新闻服务，多媒体创作等 等。潜在应用的应用领域包括：教育、娱乐、新闻、旅游、医疗、购物等等。 练习与思考题 11.1 回顾制定MPEG标准的4个阶段和各阶段的提交的文件类型。 11.2 MPEG-1, -2, -4和-7的目标是什么？ 参考文献和站点 [1] http://www.cselt.it/mpeg/standards/mpeg-4/mpeg-4.htm(重访日期：2001年12月) [2] http://mpeg.telecomitalialab.com/standards/mpeg-7/mpeg-7.htm(重访日期：2001 年12月)
第八章介绍MPEG [3]http://mpeg.telecomitalialab.com/standards/mpeg-2/mpeg-2.htm(重访日期2001 年12月 [4] ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 N2323 July 1998
第八章 介绍MPEG 8 [3] http://mpeg.telecomitalialab.com/standards/mpeg-2/mpeg-2.htm(重访日期：2001 年12月) [4] ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 N2323 July 1998
