淺談MPEG-4 數(shù)位影音壓縮標(biāo)準(zhǔn)
| 對于熟悉數(shù)位影音壓縮標(biāo)準(zhǔn)的玩家來說，MPEG必定不是一個(gè)陌生的名詞。從幾年前的VCD開始，使用的是MPEG-1壓縮標(biāo)準(zhǔn)。這兩年成為主流的DVD，則是使用了MPEG-2的標(biāo)準(zhǔn)。而現(xiàn)在最熱門的MP3則是采用了MPEG規(guī)格里有關(guān)音訊的技術(shù)。近來在網(wǎng)路上許多玩家發(fā)現(xiàn)了一種新的影像檔，它的副檔名還是 .avi。但是和以往的avi影像檔所能提供的低劣影像品質(zhì)相比有了極大的改善。但是播放時(shí)需要從網(wǎng)路上下載divx codec才能順利播放。這種影音編碼的格式就是MPEG家族中最新的壓縮標(biāo)準(zhǔn) -- MPEG-4。而且采用了有別于MPEG-1和MPEG-2的技術(shù)和觀念。以下就將對MPEG-4做一個(gè)簡單的介紹。 對于熟悉數(shù)位影音壓縮標(biāo)準(zhǔn)的玩家來說。mpeg必定不是一個(gè)陌生的名詞。從幾年前的vcd開始，使用的是mpeg-1壓縮標(biāo)準(zhǔn)。這兩年成為主流的dvd，則是使用了mpeg-2的標(biāo)準(zhǔn)。而現(xiàn)在最熱門的mp3則是采用了mpeg規(guī)格里有關(guān)音訊的技術(shù)。近來在網(wǎng)路上許多玩家發(fā)現(xiàn)了一種新的影像檔。它的副檔名還是 .avi。但是和以往的avi影像檔所能提供的低劣影像品質(zhì)相比有了極大的改善。但是播放時(shí)需要從網(wǎng)路上下載divx codec才能順利播放。這種影音編碼的格式就是mpeg家族中最新的壓縮標(biāo)準(zhǔn) -- mpeg-4。而且采用了有別于mpeg-1和mpeg-2的技術(shù)和觀念。以下就將對mpeg-4做一個(gè)簡單的介紹。 mpeg-1和mpeg-2在壓縮技術(shù)上采用的是相同的方法。在影像方面，先將影像分割成一幅一幅的圖像，再將每一幅圖像分割成一個(gè)個(gè)小方格。壓縮時(shí)便是利用方格與方格間，以及一幅幅圖像間的相似性來做壓縮。這是利用自然影像的特性而得到的壓縮效果，因?yàn)樽匀挥跋袢绻詷O短的時(shí)間來看，或是觀察每幅圖像的細(xì)部，會發(fā)現(xiàn)相似性是很高的。例如天空是一片藍(lán)色，而攝影機(jī)鏡頭可能停住不動(dòng)。這樣就會有許多資訊是重復(fù)的，而不需反覆傳送。在音訊方面，則是利用人類聽覺感官系統(tǒng)的生理特性。將人類不易察覺或是無法聽到的聲音于以刪除或是簡化，進(jìn)而達(dá)到壓縮的效果。mpeg-1和mpeg-2的壓縮率大概在20到30倍之間。市面上常見的vcd光碟片大概是每片650 mb 的資料量，存放74分鐘的影片。相當(dāng)于vhs錄影帶的畫質(zhì)。而dvd一片4.7gb的資料量?？梢源娣懦^兩小時(shí)的影片。而畫質(zhì)與音質(zhì)也超過vcd。 mpeg-1和mpeg-2的壓縮率用在儲存媒體上是足夠了。但是運(yùn)用在傳輸上還是太低，尤其是無線通訊方面。于是mpeg-4在訂定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，為了達(dá)到更好的壓縮效果，采用了許多新的技術(shù)與觀念。mpeg-4里是采用了物件的觀念。壓縮之前先將影片中各個(gè)主要物件區(qū)分開來。例如電視新聞播報(bào)的場景中，主播是一個(gè)物件，播報(bào)臺、背后的布景、主播旁邊的3d玩偶也分別是一個(gè)物件。主播的聲音也是一個(gè)物件。在影片進(jìn)行中，主播會有輕微的移動(dòng)。播報(bào)臺是固定不動(dòng)的。而布景則有時(shí)候會播放新聞?dòng)捌?。將各個(gè)物件分隔開來有什么好處呢？那就是可以針對不同的物件特性采取不同的壓縮編碼技巧，以得到最好的壓縮效果。例如播報(bào)臺只要傳送一次資料，以后不再傳送，以節(jié)省資料量。3d玩偶則用3d動(dòng)畫適用的演算法。主播和新聞?dòng)捌捎胢peg-2的格式。聲音則采用mp3的格式。將這些不同的資料整合后結(jié)合起來一起傳送。解碼器收到資料后，先將各個(gè)不同格式的資料分開。依照各自的格式解碼。再根據(jù)時(shí)間和空間的關(guān)系，將各個(gè)物件加以組合。就可以得到原來的影片了。 為了達(dá)到以上的壓縮觀念，mpeg-4引進(jìn)了許多新的壓縮技術(shù)來應(yīng)用于各種不同的物件。對于聲音部份，可以分成自然音、語音和合成音。針對不同發(fā)聲原理采用不同演算法。可以根據(jù)對音質(zhì)的要求，而得到2 kbits/s到64 kbits/s之間的資料量。在影像方面，則可細(xì)分為自然物體、2d影像、3d影像、人臉、背景等不同特性物件。根據(jù)不同影像特性可以有5 kbits/s 到10 mbits/s 的資料量。mpeg-4的壓縮率大概可以超過100倍，而仍然保有極佳的音質(zhì)和畫質(zhì)。 mpeg-4標(biāo)準(zhǔn)的制訂從1993年開始。1999年第一版國際標(biāo)準(zhǔn)定案。之后還有第二版的制訂和規(guī)格的增補(bǔ)。但是mpeg-4產(chǎn)品和軟體的開發(fā)一直是雷聲大雨點(diǎn)小。追究其原因，大致有以下兩點(diǎn)。 1. mpeg-4標(biāo)準(zhǔn)在制訂時(shí)野心太大。想適用于所有的應(yīng)用和環(huán)境。也想采用最新開發(fā)的技術(shù)和演算法。結(jié)果使得mpeg-4的壓縮技術(shù)變的難度很高。在電腦上開發(fā)mpeg-4的軟體需要極強(qiáng)大的軟硬體配合才能達(dá)到即時(shí)運(yùn)算的要求，開發(fā)專屬硬體則需要復(fù)雜的硬體架構(gòu)和電路。因此支援mpeg-4的研發(fā)成本和銷售成本十分昂貴。雖然成本會隨著技術(shù)的進(jìn)步而降低。但是在時(shí)間上已經(jīng)失去先機(jī)了。 2. 由于時(shí)間上的延遲，加上希望應(yīng)用于各種場合，結(jié)果變成沒有適用的場合。從低資料量的視訊電話、視訊會議、到儲存媒體的vcd、dvd，到最高品質(zhì)的hdtv，各種規(guī)格已經(jīng)老早卡位完畢。各種相關(guān)產(chǎn)品也已經(jīng)陸續(xù)上市。而廠商受限于研發(fā)及銷售的成本和時(shí)間的考量，不太可能為了新的標(biāo)準(zhǔn)，而重新開發(fā)產(chǎn)品。由于以上兩個(gè)原素，mpeg-4的推廣一直不順利。 近來情勢的發(fā)展使得mpeg-4開始有了生機(jī)。一個(gè)是前面提到的divx codec。免費(fèi)的解碼軟體和影片，開始在網(wǎng)路上流傳。使得mpeg-4的知名度和使用者大幅提升。但是這又碰觸了影片出版商最關(guān)注的版權(quán)問題，使得這種應(yīng)用很可能像mp3一樣鬧的滿城風(fēng)雨，還惹上法律問題。第二個(gè)就是現(xiàn)在正當(dāng)紅的無線通訊領(lǐng)域，mpeg-4在開發(fā)時(shí)，便把焦點(diǎn)放在通訊和傳輸上。它所能提供的高壓縮率和良好的畫質(zhì)，正是無線視訊通訊所需要的。而第三代無線通訊的規(guī)格和設(shè)備，都還在積極研發(fā)中。成本和技術(shù)也不是太大問題。使得mpeg-4技術(shù)在這方面，有大顯身手的機(jī)會，或許不久后手機(jī)中也會內(nèi)建mpeg-4技術(shù)。 |
