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MPEG-4标准及其在多媒体业务中的应用

MPEG-4标准及其在多媒体业务中的应用 2011年12月04日 来源： 一、概述 多媒体技术是新兴的信息高科技产业的核心技术之一，而图像视频的编码技术是多媒体技术的关键。视频编码标准主要由国际标准化组织ISO/IEC和国际电信联盟ITU-T开发，ISO/IEC发布的MPEG标准主要有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4及MPEG-7，ITU-T发布的视频编码标准有H.261、H.262、H.263系列等。 视频编码从目前业界应用来看主要以MPEG标准族为主，各厂家和不同行业都仿效MPEG标准，出台了一系列参照MPEG标准的行业规范和国家规范，从而使MPEG及其派生的产品应用越来越广。 MPEG-1制定于1992年，主要是针对CIF标准分析率（NTSC制为352×240，PAL制为352×288）的图像进行压缩，视音频信息经过压缩后的数据码率最大为1.5Mbit/s，主要应用在CD-ROM、Video-CD等数字媒体上进行存储，也可以在局域网、ISDN网上进行视音频信息的传输。 MPEG-2制定于1995年，该标准主要针对标准数字电视和高清晰度电视在各种应用下的压缩方案和系统层的详细规定，编码码率可达100Mbit/s。MPEG-2特别适用于广播级的数字电视的编码和传送，被认定为SDTV和HDTV的编码标准。 MPEG-4于1998年定案，随后该标准仍在不停发展和补充。它的特点是更适于交互式AV服务及远程监控，是一个有交互性的动态图像标准。它可以将较大的媒体文件在保证视音频质量下压缩得非常小，利于在网络中传播,因此MPEG-4被ISMA作为流媒体技术标准。目前已经有很多编解码器都是参照MPEG-4标准，如WMV9、Dvix等。 二、 MPEG-4编码标准技术 MPEG-4标准由6个主要部分构成： （1）多媒体传送整体框架（DMIF，The Deliveries Multimedia Integration Framework） DMIF主要用于解决交互网络中、广播环境下及磁盘存储应用中多媒体应用的操作问题，通过传输多路合成信息来建立客户端和服务器端的连接与传输。 （2）数据平面 （3）缓冲区管理和实时识别 MPEG-4定义了一个系统解码模式，该解码模式描述了一种理想的处理比特流句法语义的解码装置，它要求特殊的缓冲区和实时模式，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 MPEG-4不仅支持自然声音，而且支持合成声音。MPEG-4的音频部分将音频的合成编码和自然声音的编码相结合，并支持音频的对象特征。 （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。合成的视觉对象包括二维、三维动画和人面部表情动画等。 （6）场景描述 MPEG-4提供了一系列工具，用于组成场景中的一组对象，并提供一些必要的合成信息组成场景描述。 MPEG-4标准仍在不停发展，目前比较受瞩目的就是MPEG-4（Part10），即H.264标准的研究。H.264标准是由ISO/IEC和ITU-T两大国际标准化组织共同制定的面向实际应用的视频编码新标准。它具有一系列优于MPEG-4（part2）的新特性，可适应更高图像质量和低码速率应用的需求。 在相同的重建图像质量下，H.264比H.263+和MPEG-4（SP）减小50%码率，而且对网络传输具有更好的支持功能，它引入了面向IP包的编码机制，有利于网络中的分组传输，支持网络中视频的流媒体传输；同时，具有较强的抗误码特性，可适应丢包率高、干扰严重的无线信道中的视频传输；此外，能适应不同网络传输，网络亲和力强。 三、 MPEG-4 AVC/ H.264编码的应用 正如MPEG-4 AVC/ H.264的特性，将来在多媒体业务里将有广泛应用： （1）目前世界一些电视组织及媒体运营商纷纷选择H.264作为媒体格式标准，例如（DVB）欧洲标准组织、美国 ATSC、韩国DMB及日本的 ISDB-T已批准MPEG-4 AVC/ H.264 用于广播电视。 （2）众多主流编码器厂家（如：哈雷、Skystream、科学亚特兰大、Tandberg、汤姆逊、Optibase等）支持H.264，已有产品进入商业应用，而且大多数编码器厂家将推出基于H.264的高清编码器。 （3）H.264新一代DVD的标准，得到大部分内容供应商的认可，目前两大下一代DVD格式的竞争对手（HD-DVD 格式和Blu-ray光盘格式）都在定义H.264/AVC HP（HIGH PROFILE）作为必选项支持。 （4）随着目前IPTV业务的发展，H.264标准将成为电信运营商选择的终极媒体格式，同时国内外设备厂家纷纷推出支持H.264标准的机顶盒。 （5）H.264在编码中引入了抗误码的功能，最适合有噪声的无线传输环境，H.264标准被3GPP采纳为移动视频压缩标准。 四、亟待解决的问题 众所周知，H.264的高效性是建立在其实现的高复杂度的算法基础上，就其基本规范（Baseline Profile）而言，解码器复杂度将是H.263解码器的3倍左右，而编码器的复杂度更是高达10多倍，这对当前的多媒体处理芯片性能提出了极大的挑战，特别是对于携带式应用来说，意味着生产成本的提高和电池寿命的缩短。 目前越来越多的视频研究机构、设备生产厂商及相关研究单位都展开对H.264标准的研究，同时已生产出一系列的基于H.264标准（主要基于）的设备，包括编解码器、移动终端、家电及相关的媒体设备等。但由于各厂家或研究机构对H.264标准进行不同程度优化，不同厂家生产的设备互通性较差，尤其对于移动终端及发展IPTV业务必不可少的机顶盒，这也是目前电信运营商在推广IPTV、流媒体等多媒体业务时最为关心的问题。 (end)

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