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视频压缩编码方法简介—MPEG

作者: 来源: 发布时间:2011年04月01日 点击数:
 

数字视频信息的数据量相当大,对PC机的存储、处理和传输都是极大的负担,为此必须对数字视频信息进行压缩编码处理。目前DVD光盘上存储的数字视频信息采用的压缩编码标准是(   )

A.  MPEG-1      B.  MPEG-2   C. MPEG-4    D.  MPEG-7

 

 

MPEG(Moving Picture Experts Group)是1988年成立的一个专家组。这个专家组在1991年制定了一个MPEG-1国际标准,其标准名称为“动态图像和伴音的编码--用于速率小于每秒约1.5兆比特的数字存储媒体(Coding of moving picture and associated audio--for digital storage media at up to about 1.5Mbit / s)”。这里的数字存储媒体指一般的数字存储设备如CD-ROM、硬盘和可擦写光盘等。MPEG的最大压缩可达约1:200,其目标是要把目前的广播视频信号压缩到能够记录在CD光盘上并能够用单速的光盘驱动器来播放,并具有VHS的显示质量和高保真立体伴音效果。MPEG采用的编码算法简称为MPEG算法,用该算法压缩的数据称为MPEG数据,由该数据产生的文件称MPEG文件,它以MPG为文件后缀。
  MPEG采用有损和不对称的压缩编码算法。MPEG标准详细地说明了视频图像的压缩和解压缩方法,以及播放MPEG数据所需的图像与声音的同步。MPEG标准包括三个部分:MPEG视频(Video)、MPEG音频(Audio)和MPEG系统(System)。
  1、MPEG视频:MPEG视频是标准的核心。MPEG-1是为了适应在数字存储媒体如CD-ROM上有效地存取视频图像而制定的标准。CD-ROM驱动器的数据传输率不会低于150KB/s=1.2Mb/s(单倍速),而容量不会低于650MB,MPEG-1算法就是针对这个速率开发的。MPEG-1的的视窗尺寸为CCIR 601定义分辨率的二分之一,可达到30fps或25fps的帧率,它采用多种压缩算法,压缩后的数据率为1.2-3MB/s。因此可以实时播放存储在光盘上的数字视频图像。
  2、MPEG音频:MPEG-1标准支持高压缩的音频数据流,其采样率为44、22和11KHz,16位量化。还原后声音质量接近于原来的声音质量,如CD-DA的音质。CA-DA音质的音频数据率为每分钟约10兆字节(10MB/min),等价于每秒约1.4兆位(1.4Mb/s),这是单速CD-ROM的整个带宽!采用MPEG-1音频压缩算法可以把单声道位速率降到0.192Mb/s,甚至更低,而声音的质量又无明显的下降。MPEG-1支持两个声道,可设置成单声道(mono)、双声道(dual)、立体声(stereo)等。
目前在网络上广泛使用的MP3音频文件,就是利用 MPEG-3的音频技术, 实现了1:10 甚至 1:12 的压缩率,而且失真很小。
  3、MPEG系统:这部分是有关同步和多路复合技术,用来把数字电视图像和伴音复合成单一的、位速率为1.5Mb/s的数据位流。MPEG的数据位流分成内外两层,外层为系统层,内层为压缩层。系统层提供在一个系统中使用MPEG数据位流所必须的功能,包括定时、复合和分离视频图像和伴音,以及在播放期间图像和伴音的同步。压缩层包含压缩的视频和伴音数据位流。
  在多种视频压缩算法中,MPEG是可提供低数据率和高质量的最好算法。MPEG-1已经为广大用户所采用,如VCD或小影碟的发行等。其播放质量可以达到家用录像机的水平。采用不同的编码参数,得到的MPEG-1数据的质量也是不同的。同时,MPEG专家组在1993年又制定了MPEG-2标准,DVD 就是采用的这种标准。