数字视频技术论文

数字视频压缩的技术标准和压缩发放研究

一： MEPG技术

MPEG是活动图像专家组 (Moving Picture Experts Group) 的缩写，于 1988 年成立。目前 MPEG 已颁布了三个活动图像及声音编码的正式国际标准，分别称为MPEG-1、 MPEG-2和 MPEG-4，而MPEG-7和 MPEG-21都在研究中。

MPEG-1

MPEG-1是 MPEG组织制定的第一个视频和音频有损压缩标准。视频压缩算法于 1990 年定义完成。 1992 年底， MPEG-1正式被批准成为国际标准。 MPEG-1是为 CD光碟介质定制的的视频和

音频压缩格式。一张 70 分钟的 CD光碟传输速率大约在 1.4Mbps。而 MPEG-1采用了块方式的

运动补偿、离散馀弦变换（DCT）、量化等技术，并为 1.2Mbps 传输速率进行了优化。 MPEG-1随后被 Video CD采用作为核心技术。 MPEG-1的输出质量大约和传统录像机VCR，信号质量相当，这也许是 Video CD 在发达国家未获成功的原因。

特点

随机访问，灵活的帧率、可变的图像尺寸、定义了I- 帧、 P-帧和 B-帧、运动补偿可跨越

多个帧、半像素精度的运动向量、量化矩阵、GOF结构、slice结构、技术细节、输入

视频格式。

运用

MPEG－1 曾经是 VCD的主要压缩标准，是目前实时视频压缩的主流，可适用于不同带宽的

设备，如 CD-ROM、 Video-CD 、 CD-I 。

MPEG-2

MPEG-2制定于 1994 年，设计目标是高级工业标准的图象质量以及更高的传输率。MPEG-2所能提供的传输率在3-10Mbits/sec间,其在NTSC制式下的分辨率可达720X486，MPEG-2也可提供并能够提供广播级的视像和CD级的音质。 MPEG-2的音频编码可提供左右中及两个环绕

声道 , 以及一个加重低音声道，和多达7 个伴音声道 (DVD 可有 8 种语言配音的原因) 。由于MPEG-2在设计时的巧妙处理，使得大多数 MPEG-2解码器也可播放MPEG-1格式的数据，如 VCD。特点

MPEG-2的另一特点是，其可提供一个较广的范围改变压缩MPEG-2编码器

张 ) 比，以适应不

(5

同画面质量，存储容量，以及带宽的要求。

运用

除了做为DVD的指定标准外，MPEG-2还可用于为广播，有线电视网，电缆网络以及卫星直播(DirectBroadcastSatellite)提供广播级的数字视频。

MPEG-4

MPEG-4与 MPEG-1和 MPEG-2相比，MPEG-4的特点是其更适于交互 AV服务以及远程监控。MPEG-4 是第一个使你由被动变为主动 ( 不再只是观看，允许你加入其中，即有交互性 ) 的动态图像标准，它的另一个特点是其综合性。从根源上说， MPEG-4试图将自然物体与人造物体相溶合 ( 视觉效果意义上的 ) 。 MPEG-4的设计目标还有更广的适应性和更灵活的可扩展性。特点

MPEG4标准就是围绕着AV对象的编码、存储、传输和组合而制定的，高效率地编码、组织、

存储、传输AV对象是 MPEG4标准的基本内容。在视频编码方面，MPEG4支持对自然和合成的

视觉对象的编码。（合成的视觉对象包括2D、 3D 动画和人面部表情动画等）。在音频编码上，

MPEG4可以在一组编码工具支持下，对语音、音乐等自然声音对象和具有回响、空间方位感的合成声音对象进行音频编码。

运用

MPEG-4标准主要应用于视像电话(Video Phone) (Electronic News)等，其传输速率要求较低，在，视像电子邮件(Video Email)和电子新闻4800-64000bits/sec之间，分辨率为

176X144。 MPEG-4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-7

随着信息爆炸时代的到来，在海量信息中，对基于视听内容的信息检索上非常困难的。继MPEG-4之后，要解决的矛盾就是对日渐庞大的图像、声音信息的管理和迅速的搜索。针对这个矛盾， MPEG提出了解决方案MPEG-7，力求能够快速且有效的搜索出用户所需的不同类型的多媒体资料。

特点

MPEG-7的功能与其他MPEG标准互为补充。而 MPEG-7是有关内容的信息，是数据的数据MPEG-1、 MPEG-2

和

(data about data)

MPEG-4是内容本身的表示，

运用

索引和检索类：第一类是索引和检索类应用，主要包括：视频数据库的存储检索；向专业生

产者提供图像和视频；商用音乐；音响效果库；历史演讲库；根据听觉提取影视片段；商标

的注册和检索。

选择和过滤类：第二类是选择和过滤类应用，主要包括：用户代理驱动的媒体选择和过滤；

个人化电视服务；智能化多媒体表达；消费者个人化的浏览、过滤和搜索；向残疾人提供信

息服务。

专业化：第三类是专业化应用，主要包括：远程购物；生物医学应用；通用接入；遥感应用；

半自动多媒体编辑；教学教育；保安监视；基于视觉的控制。

MPEG-21

MPEG-21 致力于为多媒体传输和使用定义一个标准化的、可互操作的和高度自动化的开放框

架，这个框架考虑到了 DRM的要求、对象化的多媒体接入以及使用不同的网络和终端进行传

输等问题，这种框架还会在一种互操作的模式下为用户提供更丰富的信息。MPEG-21标准其

实就是一些关键技术的集成，通过这种集成环境对全球数字媒体资源进行增强，实习内容描

述、创建、发布、使用、识别、收费管理、版权保护、用户隐私权保护、终端和网络资源撷

取及事件报告等功能。

二：视频数据变换技术的原理和算法

视频数据不同编码之间的相互转化有很多算法可以实现，许多运动图像专家对此也作了深入的

研究，针对不同的编码方式提出了相当多可行的方案。这些方案共同的特点就是充分利用所需

相互转换编码之间的共同特征，尽量减少编解码所带来的图像质量损失，同时达到时间

和资源消耗的平衡。如我们将一个MPEG-2 的视频数据转换成MPEG-4 的视频数据，当

然可以采用的方法是先将MPEG-2的视频解压缩成单帧的图像序列，再将其重新压缩编码成为 MPEG-4 的视频数据。但这种转码方式的运算复杂度的使用SDI 数据流作为中介的运算复杂度并没有什么区别。我们可以通过一些方法提高转码的效率，降低运算复杂度，比

如 MPEG-2 和 MPEG-4在其编码算法上有很多相通的地方，在 DCT 变换， MC 运动补