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MPEG系列视频压缩技术(2)

2008-09-23   互联网 / 点击: 标签:数字视频
  

3.MPEG-4多媒体应用标准
MPEG-4标准是目前最新的图象格式标准之一。完整的MPEG-4是一个多媒体通信的框架和规范协议,其中的视频编码算法的设计思想是在极低带宽和可变输出码率(10Kbit/s到1Mbit/s)的条件下提供尽可能好的图象质量。此外,对MPEG- 4来说,由于网络传输的不确定性,数据传输的完整性、正确性也显得非常重要。因此MPEG-4在移动多媒体通信中也占据了关键地位(相对地,MPEG-1 或MPEG-2在传输时少量地丢帧不会影响图象质量,但是丢失率上升时,错误恢复比MPEG-4要差)。
MPEG-4标准最不同从前编码算法的是基于对象的编码算法。它按对象组织图象内容。也就是说,它把图象内容分解成一个个的对象单元,对这些对象单元可以进行单独的存放和处理,并改动他们的相对位置。
MPEG-4现已被用于Internet上传递实时图象,同时也有一些厂家准备用它给手机发送实时图象。这些应用都将采用MPEG-4来搭建数字传输平台。
历史:
MPEG-4是MPEG (Moving Picture Experts Group)制订的一个ISO/IEC标准。其正式的标准编号是ISO/IEC 14496。MPEG-4从1994年开始工作,1998年10月完成,1999年1月成为国际标准,1999年底MPEG-4的第二版完成,2000年 上半年成为国际标准,目前MPEG-4的一些扩展工作仍在进行之中。
目的:
MPEG-1是为了CD-ROM上的交互式视频;MPEG-2是为了数字电视;MPEG-4着眼与三个方面,一是数字电视,二是交互式图形应用,三是交互式多媒体应用。
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。
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。
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)。

4.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。
MPEG-7的处理链(processing chain)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。
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。

5.MJPEG

JPEG是静止画片,MJPEG是”Movion JPEG”的缩写。所以MJPEG实际上是静止画片与活动图象之间的中间格式。MJPEG图象流的单元就是一帧一帧的JPEG画片。因为每帧都可任意存取,所以MJPEG常被用于视频编辑系统。
MJPEG是基于JPEG的一种编码算法,也是由JPEG专家组制订的,其图像格式是对每一帧进行压缩,通常可达到6:1的压缩率,这个比率相对来说仍然不足。
由于MJPEG不是一个标准化的格式,各厂家都有自己版本的MJPEG,双方的文件无法互相识别。

6. H.261与H.263

H.261是为ISDN的电视/电话会议制定的标准。它可以根据传输线路的带宽来调整图象质量,以达到刚好吻合的程度。H.261的传输速率为64Kbit/s、128Kbit/s直到384Kbit/s(P×64Kbit/s)。
H.263和H.263+是H.261的后续标准。比之H.261,它提高了运动补偿的精度,常用于超低速率的图象传输,例如可视电话等。

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