來(lái)源：電子技術(shù)應(yīng)用 作者：哈爾濱工程大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 文富忠 徐定杰 孫建紅

摘要：回顧了mpeg的發(fā)展歷史，介紹了mpeg-1、mpeg-4和mpeg-7標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)，并對(duì)mpeg的未來(lái)作了展望。

關(guān)鍵詞：mpeg 視頻 音頻 jpegmpeg壓縮技術(shù)已是目前視頻壓縮的重要技術(shù)之一。它解決了以往硬盤容量有限及計(jì)算機(jī)總線瓶頸效應(yīng)，因而擴(kuò)大了多媒體應(yīng)用空間的自由度及靈活度。它開拓了很多不同的數(shù)字影像應(yīng)用，vcd節(jié)目制作就是運(yùn)用了mpeg壓縮技術(shù)。vcd盤上存儲(chǔ)的影視圖像和聲音是采用mpeg算法壓縮的數(shù)字信息，并按mpeg的格式交錯(cuò)存放在vcd盤上。在數(shù)字多媒體壓縮（特別是視頻壓縮）領(lǐng)域內(nèi)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有很多，如iso/itu-t（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國(guó)際電信同盟）技術(shù)委員會(huì)下的jpeg（joint photographic experts group）標(biāo)準(zhǔn)，ccitt（國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)）制定的h.261標(biāo)準(zhǔn)等，而著名的mpeg（moving pictures experts group，運(yùn)動(dòng)圖像專家組）是iso（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織）和iec（國(guó)際電工委員會(huì)）內(nèi)動(dòng)作的一個(gè)工作組，它組建于iec（國(guó)際電工委員會(huì)）內(nèi)動(dòng)作的一個(gè)工作組，它組建于1988年，開始時(shí)只有15位專家。

mpeg的任務(wù)是開發(fā)運(yùn)動(dòng)圖像及其聲音的數(shù)字編碼標(biāo)準(zhǔn)，專家組最初的任務(wù)有三個(gè)：實(shí)現(xiàn)1.5mb/s、10mb/s、40mb/s的壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，即mpeg-1、mpeg-2、mpeg-3。但因?yàn)閙peg-2的功能已使mpeg-3為多余，所m以mpeg-3于1992年撤消。mpeg-4項(xiàng)目是1991年5月建議并于1993年7月確認(rèn)。到現(xiàn)在為止，mpeg公布的標(biāo)準(zhǔn)有：①mpeg-1標(biāo)準(zhǔn)：1993年8月公布。用于傳輸1.5mb/s數(shù)據(jù)傳輸率的數(shù)字存儲(chǔ)媒體運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音的編碼；②mpeg-2標(biāo)準(zhǔn)：1994年11月公布。其全稱為：“運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音的編碼”，主要針對(duì)高清晰度電視（hdtv）所需要的視頻及伴音信號(hào)，傳輸速率為10mbps，與mpeg-1兼容，適用于1.5mbps～60mbps甚至更高的編碼范圍；③mpeg-4標(biāo)準(zhǔn)：2002年10月公布。該標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)為：支持多種多媒體應(yīng)用（主要偶重于多媒體信息內(nèi)容的訪問），可根據(jù)應(yīng)用的不同要求現(xiàn)場(chǎng)配置***。目前，mpeg將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了交互性更加高級(jí)的形式，在未來(lái)的幾年里，技術(shù)的發(fā)展將使這種高級(jí)形式成為可能。

1 mpeg的發(fā)展及其特點(diǎn)1.1 mpeg-1

在mpeg出現(xiàn)之前，關(guān)于圖像壓縮已經(jīng)有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，即用于靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)壓縮的jpeg和用于電視電話、會(huì)議電視圖像壓縮的h.261，但是他們都與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)關(guān)。這就要求制定一個(gè)圖像、伴音、存儲(chǔ)和傳輸四個(gè)方面的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和廣播電視都統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，從而有利于各種媒體廣泛交流，因此mpeg就應(yīng)運(yùn)而生了。

mpeg-1標(biāo)準(zhǔn)完成的基本任務(wù)就是質(zhì)量適當(dāng)?shù)膱D像（包括伴音）數(shù)據(jù)必須成為計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的一種，和已有的數(shù)據(jù)（如文字、繪圖等數(shù)據(jù)）在計(jì)算機(jī)內(nèi)兼容，并且這些數(shù)據(jù)必須在現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和廣播電視等通信網(wǎng)絡(luò)中兼容傳輸。mpeg-1標(biāo)準(zhǔn)有3個(gè)組成部分：mpeg視頻、mpeg音頻、mpeg系統(tǒng)。所以mpeg涉及的問題是視頻壓縮、音頻壓縮及多種壓縮數(shù)據(jù)流的復(fù)合和同步問題。mpeg-1標(biāo)準(zhǔn)是適用于傳輸1.5mbps數(shù)據(jù)傳輸率的數(shù)字存儲(chǔ)媒體動(dòng)力圖像及其伴音的編碼標(biāo)準(zhǔn)，可以處理各種類型的活動(dòng)圖像，其基本算法對(duì)于壓縮水平方向360個(gè)象素、豎直方向288個(gè)象素的空間分辨力，每秒24至30幅畫面的運(yùn)動(dòng)圖像有很好的效果。與jpeg不同，它沒有定義產(chǎn)生合法數(shù)據(jù)流所需的詳細(xì)算法，而是在編碼器設(shè)計(jì)中提供了大量的靈活性，另外定義已編碼位流和***的一系列參數(shù)都包含在位流本身當(dāng)中，這些特點(diǎn)允許算法可以用于不同大小和寬度比的圖像，也可以用在工作速率范圍很大的信道和設(shè)備上。

mpeg-1標(biāo)準(zhǔn)壓縮首先對(duì)色差信號(hào)進(jìn)行亞采樣，減少數(shù)據(jù)量，采用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)，減少幀間冗余度，利用二維dct變換云除空間相關(guān)性，對(duì)dct分量進(jìn)行量化，舍去不重要的信息，將量化后dct分量按照頻率得新排序，將dct分量進(jìn)行變字長(zhǎng)編碼，最后對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)塊的直流分量（dc）進(jìn)行預(yù)測(cè)差分編碼。mpeg視頻的編碼和解碼框圖如圖1所示。

mpeg-1的壓縮目標(biāo)是先對(duì)分辨率為30幀/秒（ntsc制式）或704×576、25幀/秒（pal制式）的視頻圖像在水平方向和垂直方向上使象素減少一半，即變成352×240（ntsc制式）或352×288（pal制式）的sif圖像格式，再對(duì)其與立體聲伴音進(jìn)行壓縮。

1.2 mpeg-2

mpeg-2標(biāo)準(zhǔn)全稱為“運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音的編碼”，主要針對(duì)高精晰度電視（hdtv）所需要的視頻及伴音信號(hào)，傳輸速率為10mbps。

mpeg-2標(biāo)準(zhǔn)分為八個(gè)部分，統(tǒng)稱為iso/iec1318國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。第一部分：系統(tǒng)，描述多個(gè)視頻，音頻和數(shù)據(jù)基本碼流合成傳輸碼流和節(jié)目碼流的方式；第二部分：視頻，描述視頻編碼方法；第三部分：音頻，描述與mpeg-1音頻標(biāo)準(zhǔn)反向兼容的音