光盘见证数码多媒体的30年 MPEG4
张伟周 于 2010.05.11 10:21:28 | 源自:www.soomal.com | 版权:原创 | 平均/总评分:09.47/142

继MPEG-1和MPEG-2之后,MPEG-4规范于1999年正式发布。为什么中间缺少了一个MPEG-3?其实在MPEG(运动图像专家组)的规划中MPEG-3是存在的,最初这一规范被针对于HDTV高清压缩而开发,但是后来人们发现MPEG-2已经可以满足1920x1080的高清视频编码需求,这样MPEG-3规范还未发布就夭折于襁褓中。

  • 如果我们把MPEG-1和MPEG-2定义为第一代音视频压缩规范的话,那么MPEG-4应属于第二代规范。MPEG-2更像是MPEG-1的改进版本,具体在视频的压缩方式、压缩分辨率以及音频层的压缩等级都做了更新,允许有多种组合,压缩分辨率更加自由。不过,这两个规范的压缩原理相似,都是基于图像的时间和空间的连续性,针对连续的帧进行压缩。《光盘见证数码多媒体的30年 影响深远的MPEG-2》[作者:张伟周 ] MPEG-4则另辟蹊径,提出一个“基于内容”进行压缩的概念,而不是之前的帧。简单点说:针对帧的压缩方式是把时间或空间上连续的帧中相似的区域进行压缩合并。而基于内容的压缩方式是把画面中我们视线集中的物体比如一只小猫,一个人的面部等作为一个物体,画面中其他任何物体也都可以分别作为对象来区别对待,然后记录物体的运动,形状等变化信息。这就是基于内容的压缩方式。

    如果大家仔细观察的话可以发现:基于MPEG-1和MPEG-2编码的视频画面,总是可以看到大小相等的一块一块的色块,而MPEG-4的画面则没有这样的色块,这就是因为MPEG-4的基于内容的压缩特点决定的。MPEG组织提出了一个全新的概念叫做VOP视频编码技术(Video Object Plane),顾名思义就是针对视频对象的采样处理,第一次引入“图层”的概念,把画面中的不同对象剥离对待,然后针对该对象的运动坐标和物理轨迹予以记录,分别压缩处理,它还同时兼容MPEG-2的绝大部分压缩算法,这就使MPEG-4具备更高的压缩效率,压缩倍数可以达到450倍,这已经是同质量下 MPEG-1的十倍效能。所以基本上现在来看,这是目前效率最高的编码规范之一。

    不过,MPEG-4最大的特色还不是基于内容的采样编码这一点,而是第一次被强调的“交互式视频服务”的概念。也许读者朋友会质疑:MPEG-2时代下的 DVD已经有交互式视频的概念,为何到MPEG-4又重新被强调?其实这两者有质的不同。MPEG-2的交互仅限于在播放时的有限点播功能,是基于原始视频多重纪录之后的不同回放形式,是一种有限的互动。而MPEG-4提出的交互视频服务概念,是基于自身“音频视频媒体对象”的编码原理生成。可以简单的这样解释:因为MPEG-4是针对不同对象记录压缩的,且记录的是对象的轨迹信息,这就为交互带来了条件,如果我们修改这个轨迹参数,这就改变了视频画面中的对象的几何特性,从而按照自己的思路控制画面。所以,MPEG-4是一个交互性的运动图像编码规范,这才是MPEG-4编码规范的最大特色。

  • 从1998年第一版制定以来至今,MPEG-4本身也在不断的完善,发布了很多的扩展修订版本。其中,影响最大的就是第十个修订版本:MPEG-4 Part10,也就是我们熟习的H.264标准。说到H.264,这里先简单介绍一下其和MPEG-4的关系,我们后续会有专文介绍这一标准以及背后组织的故事。H.264是ITU-T的VCEG(视频编码专家组)和ISO/IEC的MPEG(活动图像编码专家组)两个组织组成的联合视频组(JVT:joint video team)开发的一个新的数字视频编码标准,ITU-T称之为H.264,但MPEG这边仍然称之为MPEG-4 Part10,其实两者是一码事。这一版本的规范具备更惊人的压缩效率,是目前主流高清编码所用规范之一,应用非常广泛。

  • MPEG-4的应用随处可见,尤其在互联网领域,其应用范围远超MPEG-1和MPEG-2。MPEG-4能以700M的文件大小压缩一部接近DVD画质的影片,这就是网络上最为流行的Divx格式影片。Divx格式是将影片的伴音采用MP3编码压缩,将图像用MPEG-4编码压缩,从而形成一个可以装到 CD光盘里的700M大小的文件,还能保证声音和视频的质量接近DVD,效果远高于VCD。

  • 高清应用是跟我们各位读者朋友最为贴近的应用之一,目前最为主流的几种高清编码规范有VC-1,MPEG-2,WMA-HD,H.264几种,其中 H.264有更好的发展势头和应用比例。别忘了这也是MPEG-4的进化编码技术。此外,MPEG-4还是网络上海量的电影(非高清电影)的主要压缩格式之一,甚至微软ASF格式的在线视频,其内核也是基于MPEG-4的压缩编码。这么说吧:MPEG-4基本上已经是当下互联网上所有视频的最主要的编码之一,与我们的娱乐和休闲无不相关。

  • MPEG-4还大量应用于各种手持数码终端设备上,比如各种手持视频播放器,主要依靠的就是网络上的各种MPEG-4格式片源,此外大部分的数码摄像机,也是基于MPEG-4编码进行视频压缩存储。至于手机,PSP等设备,也都将MPEG-4格式作为主要的视频支持格式来设计。现在试行的手机移动电视,也多采用PEG-4编码。

  • 一部《鹰眼》让我们知道监控无处不在,无法躲藏。现实社会中我们身边的各种数码监控设备,记录视频的方式也都是使用的MPEG-4实时压缩存储。在这里,主要应用的就是PMEG-4高压缩效率的特性,没有哪一种编码格式比MPEG-4更适合。

    说到这里我们知道了MPEG-4高压缩率的特色和非常广泛的各种应用,可以说遍布我们生活的各个角落。MPEG-4应用如此广泛,正是由于这是目前效率最高的编码规范之一,有着非常好的压缩率。不过,这也决定了MPEG-4不太适用于对图像要求较高的专业视频制作领域,它终究只是一个强调压缩效率的编码规范。

    在介绍完MPEG-4之后,我们对于MEPG组织的几个规范就全部介绍完了。其实在MPEG-4之后还有MPEG-7规范,准确的说:MPEG-7并不是一种压缩编码规范,而是一个多媒体内容描述接口。随着互联网的快速发展,人们发现编码已经不再是首要问题,问题是在面对海量的音频视频数据时,如何快速搜索和管理这些数据,这就是MPEG-7要解决的问题,帮用户快速有效的搜索到所需要的不同媒体资料。此外MPEG-7之后,还有MPEG-21,是一个功能类似于MPEG-7的规范,这些已经不是我们关注的重点。

    在本文中我们第一次提到ITU-T的VCEG组,这个组织曾经和MPEG组一起合作开发了MPEG-4 Part10,也就是H.264的规范。在下一篇文章中,我们将重点介绍ITU-T的VCEG组,以及其先后发布的几个有影响力的规范,敬请期待。

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    发表于2010.05.14 13:30:13
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    发表于2010.05.12 08:02:14
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    不知道1080P再往上是什么格式了?现在蓝光设备还是不太便宜,继续关注中。
    发表于2010.05.12 07:38:27
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    H.264的发展势头最好
    发表于2010.05.12 00:13:50
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    发表于2010.05.11 23:31:42
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    发表于2010.05.11 20:50:04
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    03
    mpeg-4涉及的概念很宽.mp4文件只是其中的一部分.
    mpeg-4是专利集合.涉及的商业使用都需要向mpeg la付费.
    免费软件不涉及盈利,用于个人用途一般不会涉及专利费问题.因此用于pc的free mpeg-4解/编码器使用是无需支付专利费的.
    硬件产品和商业软件就需要缴专利费了.
    发表于2010.05.11 19:20:29
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    发表于2010.05.11 18:15:18
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    发表于2010.05.11 17:37:18
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    发表于2010.05.11 17:26:04
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    1080P的能压缩的8G,对于高清的普及有巨大的推动
    发表于2010.05.11 16:49:43
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    发表于2010.05.11 16:45:41
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    03
    H264-AVC压缩率的确是很高
    发表于2010.05.11 16:00:12
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