MPEG-1

目錄
·MPEG-1的概論
·MPEG-1的運(yùn)用
·MPEG-1的特點(diǎn)
·MPEG-1的參數(shù)
·MPEG-1資料結(jié)構(gòu)和壓縮模式






   
MPEG-1的概論
    MPEG-1是為CD光碟介質(zhì)定制的的視頻和音頻壓縮格式。一張70分鐘的CD光碟傳輸速率大約在1.4Mbps。而MPEG-1采用了塊方式的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、離散馀弦變換（DCT）、量化等技術(shù)，并為1.2Mbps傳輸速率進(jìn)行了優(yōu)化。MPEG-1隨后被Video CD采用作為核心技術(shù)。MPEG-1的輸出質(zhì)量大約和傳統(tǒng)錄像機(jī)VCR，信號(hào)質(zhì)量相當(dāng)，這也許是Video CD在發(fā)達(dá)國(guó)家未獲成功的原因。MPEG-1音頻分三層，其中第三層協(xié)議被稱(chēng)為MPEG-1 Layer 3，簡(jiǎn)稱(chēng)MP3。MP3目前已經(jīng)成為廣泛流傳的的音頻壓縮技術(shù)。

    MPEG-1制定于1992年，為工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)，它可針對(duì)SIF標(biāo)準(zhǔn)分辨率(對(duì)于NTSC制為352X240；對(duì)于PAL制為352X288)的圖像進(jìn)行壓縮，傳輸速率為1.5Mbits/sec，每秒播放30幀，具有CD(指激光唱盤(pán))音質(zhì)，質(zhì)量級(jí)別基本與VHS相當(dāng)。MPEG的編碼速率最高可達(dá)4- 5Mbits/sec，但隨著速率的提高，其解碼后的圖象質(zhì)量有所降低。

    MPEG-1也被用于數(shù)字電話(huà)網(wǎng)絡(luò)上的視頻傳輸，如非對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶(hù)線路(ADSL)，視頻點(diǎn)播(VOD)，以及教育網(wǎng)絡(luò)等。同時(shí)，MPEG-1也可被用做記錄媒體或是在INTERNET上傳輸音頻。



MPEG-1的運(yùn)用
    MPEG－1曾經(jīng)是VCD的主要壓縮標(biāo)準(zhǔn)，是目前實(shí)時(shí)視頻壓縮的主流，可適用于不同帶寬的設(shè)備，如CD-ROM、Video-CD、CD-I。與M-JPEG技術(shù)相比較，在實(shí)時(shí)壓縮、每幀數(shù)據(jù)量、處理速度上均有顯著的提高。MPEG1可以滿(mǎn)足多達(dá)16路以上25幀/秒的壓縮速度，在500kbit/s的壓縮碼流和352像素×288行的清晰度下，每幀大小僅為2k。若從VCD到超級(jí)VCD到DVD的不同格式來(lái)看，MPEG1的352 ×288格式，MPEG2可有576×352、704 ×576等，用于CDROM上存儲(chǔ)同步和彩色運(yùn)動(dòng)標(biāo)視頻信號(hào)，旨在達(dá)到VCR（模擬式磁帶錄放機(jī)Video Cassette Recorder；VCR）質(zhì)量，其視頻壓縮率為26：1。MPEG1可使圖像在空間軸上最多壓縮1/38，在時(shí)間軸上對(duì)相對(duì)變化較小的數(shù)據(jù)最多壓縮1/5。MPEG1壓縮后的數(shù)據(jù)傳輸率為1.5Mbps，壓縮后的源輸入格式SIF（Source Input Format），分辨率為352像素×288行（PAL制），亮度信號(hào)的分辨率為360×240，色度信號(hào)的分辨率為180×120，每秒30幀。MPEG1對(duì)色差分量采用4：1：1的二次采樣率。MPEG1、MPEG2是傳送一張張不同動(dòng)作的局部畫(huà)面。在實(shí)現(xiàn)方式上，MPEG1可以借助于現(xiàn)有的解碼芯片來(lái)完成，而不像M-JPEG那樣過(guò)多依賴(lài)于主機(jī)的CPU。與軟件壓縮相比，硬件壓縮可以節(jié)省計(jì)算機(jī)資源，降低系統(tǒng)成本。

    但也存在著諸多不足。一是壓縮比還不夠大，在多路監(jiān)控情況下，錄像所要求的磁盤(pán)空間過(guò)大。尤其當(dāng)DVR主機(jī)超過(guò)8路時(shí)，為了保存一個(gè)月的存儲(chǔ)量，通常需要10個(gè)80G硬盤(pán)，或更多，硬盤(pán)投資大，而由此引起的硬盤(pán)故障和維護(hù)更是叫人頭疼。二是圖像清晰度還不夠高。由于MPEG1最大清晰度僅為352 X 288，考慮到容量、模擬數(shù)字量化損失等其它因素，回放清晰度不高，這也是市場(chǎng)反應(yīng)的主要問(wèn)題。三是對(duì)傳輸圖像的帶寬有一定的要求，不適合網(wǎng)絡(luò)傳輸，尤其是在常用的低帶寬網(wǎng)絡(luò)上無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程多路視頻傳送。四是MPEG1的錄像幀數(shù)固定為每秒25幀，不能丟幀錄像，使用靈活性較差。從目前廣泛采用的壓縮芯片來(lái)看，也缺乏有效的調(diào)控手段，例如關(guān)鍵幀設(shè)定、取樣區(qū)域設(shè)定等等，造成在保安監(jiān)控領(lǐng)域應(yīng)用不適合，造價(jià)也高。

    總體看來(lái)M-JPEG與MPEG1由于技術(shù)成熟，是目前DVR市場(chǎng)的主流技術(shù)，但兩者的致命弱點(diǎn)就是硬盤(pán)耗費(fèi)量大，且不能同時(shí)滿(mǎn)足保安與實(shí)時(shí)錄像場(chǎng)合的需要。


MPEG-1的特點(diǎn)
隨機(jī)訪問(wèn)，靈活的幀率 、可變的圖像尺寸 、定義了I-幀、P-幀和B-幀 、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償可跨越多個(gè)幀 、半像素精度的運(yùn)動(dòng)向量 、量化矩陣 、GOF結(jié)構(gòu) 、slice結(jié)構(gòu) 、技術(shù)細(xì)節(jié)、輸入視頻格式。


MPEG-1的參數(shù)
最大像素?cái)?shù)/行：720

最大行數(shù)/影格：576

最大影格/秒：30

最大宏塊/影格：396

最大宏塊/秒：9900

最大位元率：1.86Mbps

最大解碼緩沖區(qū)尺寸：376832bit。



MPEG-1資料結(jié)構(gòu)和壓縮模式

    MPEG-1可以按照分層的概念來(lái)理解，一個(gè)MPEG-1視頻序列，包含多個(gè)GOP，每個(gè)GOP包含多個(gè)幀，每個(gè)幀包含多個(gè)slice。
影格是MPEG-1的一個(gè)重要基本元素，一個(gè)影格就是一個(gè)完整的顯示圖像。影格的種類(lèi)有四種：

I-圖像/影格（節(jié)點(diǎn)編碼圖像，intra coded picture）參考圖像，相當(dāng)于一個(gè)固定影像，且獨(dú)立於其它的圖像類(lèi)型。每個(gè)圖像群組由此類(lèi)型的圖像開(kāi)始。編碼時(shí)獨(dú)立編碼，僅適用幀內(nèi)編碼技術(shù)，因而解碼時(shí)不參考其他幀，類(lèi)似JPEG編碼。

P-圖像/影格（預(yù)測(cè)編碼圖像，predictive coded picture）包含來(lái)自先前的 I 或 P-畫(huà)格的差異資訊。編碼時(shí)使用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和運(yùn)動(dòng)估計(jì)，采用前向估計(jì)，參考之前的I-幀或者P-幀去預(yù)測(cè)該P(yáng)格。

B-圖像/影格（前后預(yù)測(cè)編碼圖像，bidirectionally predictive coded pictures）包含來(lái)自先前和/或之后的 I 或 P-畫(huà)格的差異資訊。編碼也使用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和運(yùn)動(dòng)估計(jì)，預(yù)估采用前向估計(jì)、后向估計(jì)或是雙向估計(jì)，主要參考前面的或者后面的I格或者P格。

D-圖像/影格（指示編碼圖像，DC direct coded picture）用於快速進(jìn)帶。僅由DC直流分量構(gòu)造的圖像，可在低比特率的時(shí)候做瀏覽用。實(shí)際編碼中很少使用。   
   

• 通信詞典解釋