MPEG基础和协议分析指南 初级读本 第一章MPEG概述 MPEG是目前最常用的一项音频/视频压缩技术,它实际性工作站,这项应用对于模拟来说是不可能的。另一个 上并不是一个单一的标准,而是包括了适合于各种不同例子是将音频、视频、图形、文字和数据存储在同一介质 应用的一系列标准,但这些标准是以一些共同理论为基的多媒体技术,这在模拟域中也是无法实现的。 础的。MPEG是活动图象专家组的缩写词,该专家组是联 合技术委员会 Joint technical committee,mcn)的一部分,12压缩的必要性 JTc1是由0国际标准化组织)和EC国际电工委员会)建数字视频首先在后期制作应用中获得了成功。在后期制 立的。JTC1负责信息技术,在JTC1中,下设有负责“音作中,虽然数字视频的代价高昂,但它可以复制无限次 频、图象编码以及多媒体和超媒体信息”的子组SG29。在而无损伤。然而,后期制作中所使用的标准数字视频,其 SG29子组中,又设有多个工作小组,其中就包括PEG(联数据率高达每秒200兆比特以上,这就需要大容量的存储 合图片专家组和负责活动图象压缩的工作组WG11。因器和宽带传输。只有在存储器和带宽需求容易满足的情 此,可以认为MPEG是 SO/EC JTC1/sG29/WG1 况下,数字视频才有可能获得广泛的应用。压缩的目的 既然把MPEG描述为多个词首字母的组合,那么,就其工正在于此 作过程而言,正如欧洲电信标准学会所说:“条件接收表压缩就是使数字视音频具有较低数据率的一种方式。压 CAT引导综合接收机/解码器去寻找与所使用的条件接缩具有以下优点 收A)系统相关的授权管理信息(EMM)”。如果您能够理卜对于给定的信源素材,它只需要较少的存储量。 解这句话,您就不需要这本书了! 在实时工作时,压缩可降低所需带宽。此处,压缩可以使数 据在存储介质间的传输速度更快,例如,在磁带和硬盘之间 1.1整合 可以实现数据的快速传输 数字技术在音频和视频上已经取得了迅速的进展,这是≯采用压缩记录格式可以减少记录密度,这样就可以降低记录 由多种因素决定的。其中一个重要因素就是数字信息的设备对环境因素和设备维护的要求 可靠性更高,可以通过编码以消除信息中的错误。这就 意味着数字技术能够消除在记录和传输过程中所产生的13压缩原理 损耗。激光唱盘(cD)就是采用数字技术的第一个消费类在传递信息内容时,为了减少所需数据量,可以采用两 种不同的基本技术。在实用的压缩系统中,常常是这两 相对早期的聚乙烯唱盘,CD的声音质量有了很大的改种技术的组合应用,采用了十分复杂的方式 善。仅仅比较质量是不够的,真正的意义在于:数字记第一种压缩技术是提高编码效率。对于给定的信息,可 录和数字传输技术的应用使内容的处理达到了模拟技术以采用许多编码方式。在最简单的视音频数据中,也包 所不可能达到的程度。一旦音频和视频信号被数字化后,含有一定量的冗余度,这就是下面我们要讨论的“熵”的 其内容就是数据的形式。这种数据和其它任意类型的数概念。 据一样,可以用同样的方式处理。这样,数字视频和数许多编码技术可以减少或除去这种冗余度。例如游程编 字音频就作为数据而进入了计算机技术领域 码和可变字长编码系统(如霍夫曼编码)。如果应用适当, 计算杋和视音频的融合是数据处理和脉冲编码调制PCM)上述编码技术完全是可逆的,这就是说,解压缩后的数 应用的必然结果。数字媒介可以存储任何类型的信息,因据与编码系统的输入数据是相同的。这种类型的压缩称 此,将计算机存储器件应用于数字视频是很容易的。计为无损压缩。存档的计算机程序如 PKZip就采用了这种无 算机技术和数字视音频相融合的第一个应用实例是非线损压缩。 ww tektronix. comwvideo_audio第一章 MPEG 概述 MPEG 是目前最常用的一项音频 / 视频压缩技术，它实际 上并不是一个单一的标准，而是包括了适合于各种不同 应用的一系列标准，但这些标准是以一些共同理论为基 础的。MPEG是活动图象专家组的缩写词，该专家组是联 合技术委员会(Joint Technical Committee，JTC1)的一部分， JTC1是由ISO(国际标准化组织)和IEC(国际电工委员会)建 立的。JTC1负责信息技术，在JTC1 中，下设有负责“音 频、图象编码以及多媒体和超媒体信息”的子组SG29。在 SG29子组中，又设有多个工作小组，其中就包括JPEG(联 合图片专家组)和负责活动图象压缩的工作组 WG11。因 此，可以认为 MPEG 是 ISO/IEC JTC1/SG29/WG11。 既然把MPEG描述为多个词首字母的组合，那么，就其工 作过程而言，正如欧洲电信标准学会所说：“条件接收表 (CAT)引导综合接收机 / 解码器去寻找与所使用的条件接 收(CA)系统相关的授权管理信息(EMM)”。如果您能够理 解这句话，您就不需要这本书了！ 1.1 整合 数字技术在音频和视频上已经取得了迅速的进展，这是 由多种因素决定的。其中一个重要因素就是数字信息的 可靠性更高，可以通过编码以消除信息中的错误。这就 意味着数字技术能够消除在记录和传输过程中所产生的 损耗。激光唱盘 (CD) 就是采用数字技术的第一个消费类 产品。 相对早期的聚乙烯唱盘， CD 的声音质量有了很大的改 善。仅仅比较质量是不够的，真正的意义在于：数字记 录和数字传输技术的应用使内容的处理达到了模拟技术 所不可能达到的程度。一旦音频和视频信号被数字化后， 其内容就是数据的形式。这种数据和其它任意类型的数 据一样，可以用同样的方式处理。这样，数字视频和数 字音频就作为数据而进入了计算机技术领域。 计算机和视音频的融合是数据处理和脉冲编码调制(PCM) 应用的必然结果。数字媒介可以存储任何类型的信息，因 此，将计算机存储器件应用于数字视频是很容易的。计 算机技术和数字视音频相融合的第一个应用实例是非线 性工作站，这项应用对于模拟来说是不可能的。另一个 例子是将音频、视频、图形、文字和数据存储在同一介质 的多媒体技术，这在模拟域中也是无法实现的。 1.2 压缩的必要性 数字视频首先在后期制作应用中获得了成功。在后期制 作中，虽然数字视频的代价高昂，但它可以复制无限次 而无损伤。然而，后期制作中所使用的标准数字视频，其 数据率高达每秒200兆比特以上，这就需要大容量的存储 器和宽带传输。只有在存储器和带宽需求容易满足的情 况下，数字视频才有可能获得广泛的应用。压缩的目的 正在于此。 压缩就是使数字视音频具有较低数据率的一种方式。压 缩具有以下优点： 对于给定的信源素材，它只需要较少的存储量。 在实时工作时，压缩可降低所需带宽。此处，压缩可以使数 据在存储介质间的传输速度更快，例如，在磁带和硬盘之间 可以实现数据的快速传输。 采用压缩记录格式可以减少记录密度，这样就可以降低记录 设备对环境因素和设备维护的要求。 1.3 压缩原理 在传递信息内容时，为了减少所需数据量，可以采用两 种不同的基本技术。在实用的压缩系统中，常常是这两 种技术的组合应用，采用了十分复杂的方式。 第一种压缩技术是提高编码效率。对于给定的信息，可 以采用许多编码方式。在最简单的视音频数据中，也包 含有一定量的冗余度，这就是下面我们要讨论的“熵”的 概念。 许多编码技术可以减少或除去这种冗余度。例如游程编 码和可变字长编码系统（如霍夫曼编码）。如果应用适当， 上述编码技术完全是可逆的，这就是说，解压缩后的数 据与编码系统的输入数据是相同的。这种类型的压缩称 为无损压缩。存档的计算机程序如PKZip就采用了这种无 损压缩。 MPEG 基础和协议分析指南 初级读本 www.tektronix.com/video_audio 1