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发信人: xhc (再见理想), 信区: Hardware
标题: MPEG-4的秘密
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年12月15日09:33:48 星期五), 站内信件

当今科技的发展真是一日千里。眼看着家里那款8速光驱跟随我
就快有4年了，骨子里那根深蒂固的“喜新厌旧”念头又冒了出来。
这不刚刚我还在跟歪歪聊，如何凑钱去买个DVD来玩玩“洋盘”。那
个换PC如换衣服的家伙居然破天荒地说出了三个字“需要吗？”俺的
第一反应是“不需要吗？”（《大话西游》看多的后遗症），不过紧
接着俺突然意识到一定是有新东东来了。嘿嘿，果然“用一张CDR做
一部DVD影片”的DIVX－MPEG－4登场了。
　　　　MPEG标准的发展史　　MPEG是Moving Pictures Experts Group(
动态图象专家组)的缩写。这个专家组始建于1988年，专门负责为CD
建立视频和音频标准，其成员均为视频、音频及系统领域的技术专家
。最早MPEG的缔造者们原先打算开发四个版本：MPEG－1、MPEG－2、MPEG
－3、MPEG－4，以适用于配合不同带宽和数字影像质量的要求。后由
于MPEG－2的出色性能表现，已能适用于HDTV，使得原打算为HDTV设
计的MPEG－3，还没出世就被抛弃了。所以现存只有三个版本：MPEG
－1，MPEG－2，MPEG－4。如果说，MPEG－1“文件小，但质量差”；
而MPEG－2则“质量好，但更占空间”的话，那么MPEG－4则很好的结
合了前两者的优点。它于1998年10月定案，在1999年1月成为一个国
际性标准，随后为扩展用途又进行了第二版的开发，于1999年底结束
。MPEG4主要应用于视像电话(VideoPhone)，视像电子邮件(VideoEmail)
和电子新闻(Electronicnews)等，对传输速率要求较低，在4800－64000bits/sec
之间。利用很窄的带宽，通过帧重建技术，压缩和传输数据，以求以
最少的数据获得最佳的图像质量。MPEG－4的特点是其更适于交互AV
服务以及远程监控。这是一个有交互性的动态图像标准。从目前的情
况看，MPEG－4很可能会被用于三个领域内：数字电视、交互式的图
形应用（包括内容上的合成技术）、交互式多媒体领域等。MPEG－4
提供了标准的技术使其能被整合到产品、分类、内容访问等过程中去
。继MPEG－4之后，人们又对解决日渐庞大的图像、声音信息的管理
和迅速搜索产生了兴趣。MPEG提出了解决方案MPEG－7。该工作于1998
年提出，预计在2001年初最终完成。MPEG－7将对各种不同类型的多
媒体信息进行标准化描述，以实现快速有效的搜索。该标准不包括对
描述特征的自动提取，也没有规定利用描述进行搜索的工具或任何程
序。其正式称谓是“多媒体内容描述接口”。MPEG－7可独立于其它MPEG
标准使用，但MPEG－4中所定义的对音、视频对象的描述适用于MPEG
－7，这种描述是分类的基础。另外我们可以利用MPEG－7的描述来增
强其它MPEG标准的功能。总体来说，MPEG有三方面的优势。首先，它
是做为一个国际化的标准来研究制定的，所以，具有很好的兼容性。
其次，MPEG能够比其他算法提供更好的压缩比，最高可达200:1。更
重要的是，MPEG在提供高压缩比的同时，对数据的损失很小。与同样
是音频压缩标准的AC系列标准相比，MPEG标准系列由于不存在专利权
的问题，它更适合于大力推广。MPEG－1使得VCD取代了传统的录像带；
而MPEG－2将使数字电视最终完全取代现有的模拟电视；随着MPEG－4
和MPEG－7新标准的不断推出，数据压缩和传输技术必将趋向更加规
范化。
　　　　MPEG－4结构探秘　　MPEG－4标准提供了一系列的技术来满
足作者、服务提供商以及最终用户的需要。对于作者而言，MPEG－4
能够很大限度的保证内容的可重复使用，它比当今我们看到的技术比
如数字电视、动画等更具有弹性；对网络服务提供商，MPEG－4提供
了技术来支持将信息解释或者翻译成适当的本地化信息的功能；而终
端用户们，MPEG－4可以带来更多的交互性。
　　　　前面我们已经提到过MPEG－4有两个版本，第二版是在第一
版的基础上建立起来的，它可以向后兼容。一般情况下MPEG－4提供
了一个标准的方法来描述场景，其中场景的描述依靠了虚拟，这正是
建模语言（VRML）中的许多概念　　MPEG－4标准由以下几个部分组
成(如图)。1DMIF（The Dellivery Multimedia Integration Framework）
即多媒体传送整体框架，它主要解决交互网络中、广播环境下以及磁
盘应用中多媒体应用的操作问题。2数据平面，MPEG4中的数据平面
分为两部分：传输关系部分和媒体关系部分。为了使基本流和AV对象
在同一场景中出现，MPEG4引用了对象描述（OD）和流图桌面（SMT）
的概念。3缓冲区管理和实时识别，MPEG4定义了一个系统解码模式
（SDM）。该解码模式通过有效地管理，可以更好地利用有限的缓冲
区空间。4音频编码，MPEG4不仅支持自然声音，而且支持合成声音
。5视频编码，与音频编码类似，MPEG－4也支持对自然和合成的视
觉对象的编码。6场景描述，主要用于描述各AV对象在一具体AV场
景坐标下，如何组织与同步等问题。
　　　　其他相关视频格式　　看过了MPEG系列的音像压缩格式后，
我想大家一定还关心其他相关压缩格式的发展状况，以及各地自的优
缺点。我想也只有知道了这些，才能更好地掌握整体的状况。
　　　　1．ASF 　　ASF是Advanced Streaming format的缩写，这
是Microsoft为了和Real Player竞争而发展出来的一种可以直接在网
上观看视频节目的文件压缩格式！采用MPEG－4的压缩算法，作为视
频“流”格式在网上即时观赏的时候，比VCD差一点点，但比其他视
频“流”格式的RAM格式要好。如果你不考虑在网上传播，选最好的
质量来压缩文件的话，其生成的视频文件比VCD要好。但这样的话，
就失去了ASF本来的发展初衷。
　　　　2．n AVI 　　n AVI是new AVI的缩写，不过这个并不是微
软发展而来的。它是一个名为ShadowRealm的地下组织发展起来的一
种新视频格式，由Microsoft ASF压缩算法的修改而来，牺牲了ASF的
视频流特性，改善了原始的ASF格式的一些不足，简单说就是非网络
版本的ASF！
　　　　最新影碟格式对比　　不论是MPEG还是其他的音频、视频压
缩方案，归根结底都是为了更好地推动包含交互式多媒体在内的音像
应用。这其中影碟是最重要的应用之一。最近市面出现了几种全新的
影碟制式（老一点大家都熟悉的，比如VCD、DVD等我们就不提了），
其中就有采用MPEG－4编码技术的产品，到底哪种技术更有发展前途
呢？我们来探讨一下它们之间的区别和优缺点。
　　　　1．MINI－DVD 　　由名字不难看出这是一种“小”的DVD格
式，不过这并不是公认的标准，还只能说是个想法而已。其中心思想
就是要在达到或接近DVD的音像质量的前提下，把DVD刻录在现行的CD
－ROM上。但问题是如何来做呢？如果不作任何改动，放还是可以的，
但最多只有装10多分钟的信息，完全没有商业价值；要不然就是用MPEG
－1来压缩DVD而不管分辨率的降低。但如此一来我们不如用已经实用
化的SVCD又何必来搞没多少软件、硬件支持的偏门格式呢？由于使用
价值和标准化进程的不明朗，我们认为这样的格式前景并不乐观。
　　　　2．DIVX－MPEG4 　　DIVX视频编码技术实际就是MPEG－4压
缩技术，它由Microsoft MPEG－4 v3修改而来，音频压缩采用MP3格
式，两者凑在一块儿就合成了一种全新压缩格式。用它来编码、压缩
一部DVD在图片质量得到很好保存的同时，最多只需要2张CDROM！这
样就意味着，你不需要买昂贵的DVD ROM，也可以得到和它差不多视
频质量的节目了，而这一切只需要你有CDROM。对于播放这种编码的
硬件要求也并不很高，CPU只要是300MHz以上即可，再配上64兆的内
存和一个8兆显存的显卡就可以流畅的播放了。对播放软件方面的要
求就更宽松，你只需要安装一个500K大小的MPEG4编码驱动后，用WINDOWS
自带的媒体播放器即可！而且目前市面上流行的播放器大都开始在新
版中加载该格式了。
　　　　3．SVCD 　　SVCD即SUPER VCD，是国内的几家VCD企业制订
出来的一套新VCD标准。这个技术通过采用MPEG－2/MPEG－1动态码率
的压缩法，提供了一个性能和DVD相近但价格比DVD低廉很多的解决方
案。故可以在一张普通的VCD上放入30到70分钟的高清晰视频节目。
其分辨率在NTSC制式下可达到480x480，而在PAL制式下更可达到480x560
。音频方面它同样采用MPEG－2 Layer II压缩算法，把两声道的音频
合成到视频文件里面，但也可以支持DVD的5.1多声道环绕声编码。
　　SVCD的优势是它已经是一个工业标准，它可以保证在任何兼容SVCD
的播放器上正常播放。国内市场占有率是MINI－DVD、DIVX－MPEG4甚
至DVD都难以相比。虽然它的分辨率和码率比不上MINI－DVD，压缩率
又比不上DIVX－MPEG4。但有市场优势做后盾，其前途还是一遍光明
的。

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没有一种技术是完美的，但无论你给我一个多么小的ξ,
我肯定能够找到一个技术的某个部分，使得这个部分离开完美
的距离小于ξ，无限接近但永不相交，这才是完美的真谛!

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