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1、中山大学信息科学与技术学院, 黄剑多媒体技术基础,2006年 国际视频压缩标准简介 计算机科学系 黄 剑 huangjian2004 多媒体技术基础 中山大学信息科学与技术学院, 黄剑多媒体技术基础,2006年 主要内容 视频压缩标准发展历史 H.26X系列压缩标准简介 MPEG系列压缩标准简介 中山大学信息科学与技术学院, 黄剑多媒体技术基础,2006年 视频压缩标准发展历史 ITU: ISO/IEC: H.261 H.262 H.263 H.263+ H.264 MPEG1 MPEG2MPEG4 (Part2) MPEG7 MPEG21MPEG4(Part10) 中山大学信息科学与技术学院
2、, 黄剑多媒体技术基础,2006年 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
3、-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)。 中山大学信息科学与技术学院, 黄剑多媒体技术基础,2006年 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8-01是MPEG-1和-2的典型编码参数。 中山大学信息科学与技术学
4、院, 黄剑多媒体技术基础,2006年 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： 工作文件(Working Draft，WD)：工作组(Working Group， WG)准备的工作文件 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。 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 。 国际标准(International
5、 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。 中山大学信息科学与技术学院, 黄剑多媒体技术基础,2006年 视频压缩标准对比 H.261 p64k b/s视频 编码标 准 时间 1990年12月 输入 176144(QCIF) 352288(CIF) 帧速率可变H.263MPEG2 压缩算法 运动补偿帧间预测 （单双向预测） DCT 局部算法改进 可伸缩性 应用 通用电话交换网、局域网的视频通信 中山大学信息科学与技术学院, 黄剑多媒体技术基础,2006年 视频压缩标准对比（续） MPEG4 (Part 2) MPEG4 Visual 甚
6、低码 率活动 图像及 其伴音 编码标 准 时间 1999年 输入 176144的多种分辨率格式 输出 4.6Kb/s64Kb/s 压缩率 100 压缩算法 基于对象的新一代编码技术，注重交 互性，即可包含自然对象，又可包含 人工合成对象 应用 可应用范围很广、目前多用于因特网 视频传输 、流媒体应用 中山大学信息科学与技术学院, 黄剑多媒体技术基础,2006年 视频压缩标准对比（续） H.264 MPEG4 (Part10) MPEG4 AVC 时间 2003年5月 输入 多种分辨率格式 输出 压缩率 压缩率最高的视频压缩标 准，比 MPEG4 Visual节约50的码率 压缩算法 基于传统框
7、架的混合编码系统，只是 做了局部优化。更注重编码效率和可 靠性 应用 视频广播、视频通信和存储媒体（ CD DVD）等多种应用 中山大学信息科学与技术学院, 黄剑多媒体技术基础,2006年 MPEG-1视频压缩标准 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x 240行/帧x 30帧/秒， PAL制为352像素x 288行/帧x25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
8、-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)。 中山大学信息科学与技术学院, 黄剑多媒体技术基础,2006年 MPEG-1视频压缩标准 MPEG-1已于1991年底被
9、ISO/IEC采纳，由五个部分组成： 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。 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 I
10、nformation technology Coding of moving pictures and associated audio for digital storage media at up to about 1.5 Mbit/s Part 2：Video。 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
11、 to about 1.5 Mbit/s Part 3：Audio。 中山大学信息科学与技术学院, 黄剑多媒体技术基础,2006年 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。这个标准详细说 明如何测试比特数据流
12、(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。 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
13、术报告，给出了用软件执行MPEG-1标准 前3个部分的结果。 MPEG-1译码器方框图 中山大学信息科学与技术学院, 黄剑多媒体技术基础,2006年 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49 Mbit/s，最高达15 Mbit/s
14、。 中山大学信息科学与技术学院, 黄剑多媒体技术基础,2006年 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10个部分 ： 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
15、 coding of moving pictures and associated audio information ：Systems。 中山大学信息科学与技术学院, 黄剑多媒体技术基础,2006年 MPEG-2的系统模型如图所示。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) 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
16、比较少的环境下，适合使用软件处理的应用； 另一种称为传输数据流(Transport Stream，TS)。 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MPEG-2的系统模型 中山大学信息科学与技术学院, 黄剑多媒体技术基础,2006年 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 ：V
