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MPEG是Moving Picture ExpertsGroup的簡稱。這個(gè)名字本來的含義是指一個(gè)研究視頻和音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的小組?，F(xiàn)在我們所說的MPEG泛指又該小組制定的一系列視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。該小組于1988年組成，至今已經(jīng)制定了MPEG-1、MPEG-2、MPEG-3、MPEG-4、MPEG-7等多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，MPEG-21正 在制定中。

MPEG到目前為止已經(jīng)制定并正在制定以下和視頻相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)：

• MPEG-1： 第一個(gè)官方的視訊音訊壓縮標(biāo)準(zhǔn)，隨后在Video CD中被采用，其中的音訊壓縮的第三級(jí)（MPEG-1 Layer 3）簡稱MP3， 成為比較流行的音訊壓縮格式。
• MPEG-2： 廣播質(zhì)量的視訊、音訊和傳輸協(xié)議。被用于無線數(shù)位電視-ATSC、DVB以及ISDB、數(shù)字衛(wèi)星電視（例如DirecTV）、 數(shù)字有線電視信號(hào)，以及DVD視頻光盤技術(shù)中。
• MPEG-3： 原本目標(biāo)是為高解析度電視（HDTV）設(shè)計(jì)，隨后發(fā)現(xiàn)MPEG-2已足夠HDTV應(yīng)用，故 MPEG-3的研發(fā)便中止。
• MPEG-4：2003 年發(fā)布的視訊壓縮標(biāo)準(zhǔn)，主要是擴(kuò)展MPEG-1、MPEG-2等標(biāo)準(zhǔn)以支援視訊／音訊物件（video/audio "objects"）的編碼、3D內(nèi)容、低位元率編碼（low bitrate encoding）和數(shù)位版權(quán)管理（Digital Rights Management），其中第10部分由ISO/IEC和ITU-T聯(lián)合發(fā)布，稱為H.264/MPEG-4 Part 10。參見H.264。
• MPEG-7：MPEG-7并不是一個(gè)視訊壓縮標(biāo)準(zhǔn)，它是一個(gè)多媒體內(nèi)容的描述標(biāo)準(zhǔn)。
• MPEG-21：MPEG-21是一個(gè)正在制定中的標(biāo)準(zhǔn)，它的目標(biāo)是為未來多媒體的應(yīng)用提供一個(gè)完整的平臺(tái)。

　　媒體codec在于MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4，如上圖所示。

圖中名稱解釋：在圖中DVD地球人都知道，何為DVB？

DVB：數(shù)字視頻廣播（DVB, Digital Video Broadcasting），是由“DVB Project”維護(hù)的一系列為國際所承認(rèn)的數(shù)字電視公開標(biāo)準(zhǔn)。DVB系統(tǒng)傳輸方式有如下幾種：

• 衛(wèi)星電視（DVB-S 及 DVB-S2）
• 有線電視（DVB-C）
• 無線電視（DVB-T）
• 手持地面無線（DVB-H）

這些標(biāo)準(zhǔn)定義了傳輸系統(tǒng)的物理層與數(shù)據(jù)鏈路層。設(shè)備通過同步并行接口（synchronous parallel interface,SPI），同步串行接口（synchronous serial interface, SSI），或異步串行接口（asynchronousserial interface,ASI）與物理層交互。數(shù)據(jù)以MPEG-2傳輸流的方式傳輸，并要求符合更嚴(yán)格的限制（DVB-MPEG）。對(duì)移動(dòng)終端即時(shí)壓縮傳輸數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)（DVB-H）目前正處于測(cè)試之中。

這些傳輸方式的主要區(qū)別在于使用的調(diào)制方式，因?yàn)椴煌鼈儜?yīng)用的頻率帶寬的要求不同。利用高頻載波的DVB-S使用QPSK調(diào)制方式，利用低頻載波的DVB-C使用QAM-64 調(diào)制方式，而利用VHF 及 UHF載波的DVB-T使用COFDM調(diào)制方式。

除音頻與視頻傳輸外，DVB也定義了帶回傳信道（DVB-RC）的數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)（DVB-DATA）。

DVB的codec，視頻為：MPEG-2，MPEG-4 AVC；音頻為：MP3，AC-3，AAC，HE-AAC。

MPEG-1

　　MPEG-1作為ISO/IEC11172正式發(fā)布。

　　MPEG-1較早的視頻編碼，質(zhì)量比較差，主要用于 CD-ROM存儲(chǔ)視頻，國內(nèi)最為大家熟悉的就 是 VCD（Video CD），他的視頻編碼就是采用MPEG-1。它是為CD光盤介質(zhì)定制的視頻和音頻壓縮格式。一張70分鐘的CD光盤傳輸速率大約在1.4Mbps。而MPEG-1采用了塊方式的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、離散余弦變換（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VideoCD采用作為內(nèi)核技術(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)國家未獲成功的原因。

　　MPEG-1音頻分三層，就是MPEG-1 Layer I, II, III，其中第三層協(xié)議也就是MPEG- 1 Layer 3，簡稱MP3。MP3目前已經(jīng)成為廣泛流傳的音頻壓縮技術(shù)。

MPEG-1有下面幾個(gè)部分：

• 第一部分（Part 1）：系統(tǒng)；
• 第二部分（Part 2）：視頻；
• 第三部分（Part 3）：音頻；定義level1，level2，level3，并在MPEG-2中定義了擴(kuò)展。
• 第四部分（Part 4）：一次性測(cè)試；
• 第五部分（Part 5）：參考軟件；

MPEG－１的缺點(diǎn)：

• 1個(gè)音頻壓縮系統(tǒng)限于兩個(gè)通道（立體聲）
• 沒有為隔行掃描視頻提供標(biāo)準(zhǔn)化支持，且壓縮率差
• 只有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的“profile” （約束參數(shù)比特流）， 不適應(yīng) 更高分辨率的視頻。MPEG - 1可以支持4k的視頻，但難以提供更高分辨率的視頻編碼并且標(biāo)識(shí)硬件的支持能力。
• 支持只有一個(gè)顏色空間，4:2:0。
  

MPEG-2

MPEG-2內(nèi)容介紹

　　MPEG-2作為ISO/IEC 13818正式發(fā)布，通常用來為廣播信號(hào)提供視頻和音頻編碼， 包括衛(wèi)星電視、有線電視等。MPEG-2經(jīng)過少量修改后，也成為DVD產(chǎn)品的內(nèi)核技術(shù)。

　　MPEG-2有11部分，具體如下：

第一部（Part 1）：系統(tǒng)-描述視頻和音頻的同步和多路技術(shù)

　　正式名稱是ISO/IEC 13818-1或 ITU-T中的H.222.0

　　MPEG-2的系統(tǒng)描述部分（第1部分）定義了傳輸流，它用來一套在非可靠介質(zhì)上傳輸數(shù)字視頻信號(hào)和音頻信號(hào)的機(jī)制，主要用在廣播電視領(lǐng)域。

　　定義了兩個(gè)不同但相關(guān)的容器格式，MPEG transportstream和MPEG programstream，也就是圖中的TS和PS。MPEG傳輸流（TS）為攜帶可損數(shù)字視頻和音頻，媒體流的開始和結(jié)束可以不標(biāo)識(shí)出來，就像廣播或者磁帶，其中的例子包括ATSC，DVB，SBTVD 和HDV。MPEG-2系統(tǒng)還定義了MPEG節(jié)目流（PS），它為以文件為基礎(chǔ)的媒體設(shè)計(jì)一個(gè)容器格式，用于硬盤驅(qū)動(dòng)器，光盤和閃存。

　　MPEG-2PS（節(jié)目流）是為在存儲(chǔ)介質(zhì)保存視頻信息而開發(fā)的。MPEG-2 TS（傳輸流）是為在網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻信息而開發(fā)的。目前，MPEG-2TS最廣泛地應(yīng)用是DVB系統(tǒng)。TS流與PS流的區(qū)別在于TS流的包結(jié)構(gòu)是固定 度的，而PS流的包結(jié)構(gòu)是可變長度。PS包與TS包在結(jié)構(gòu)上的這種差異，導(dǎo)致了它們對(duì)傳輸誤碼具有不同的抵抗能力，因而應(yīng)用的環(huán)境也有所不同。TS碼流由于采用了固定長度的包結(jié)構(gòu)，當(dāng)傳輸誤碼破壞了某一TS包的同步信息時(shí)，接收機(jī)可在固定的位置檢測(cè)它后面包中的同步信息，從而恢復(fù)同步，避免了信息丟失。而PS包由于長度是變化的，一旦某一PS包的同步信息丟失，接收機(jī)無法確定下一包的同步位置，就會(huì)造成失步，導(dǎo)致嚴(yán)重的信息丟失。因此，在信道環(huán)境較為惡劣，傳輸誤碼較高時(shí)，一般采用TS碼流；而在信道環(huán)境較好，傳輸誤碼較低時(shí)，一般采用PS碼流由于TS碼流具有較強(qiáng)的抵抗傳輸誤碼的能力，因此目前在傳輸媒體中進(jìn)行傳輸?shù)腗PEG-2碼流 基本上都采用了TS碼流的包格。

第二部（Part 2）：視頻-視頻壓縮

　　正式名稱是ISO/IEC 13818-2或 ITU-T H.262。

　　提供隔行掃描和非隔行掃描視頻信號(hào)的壓縮編解碼器。

　　MPEG-2的第二部分即視頻部分和MPEG-1類似，但是它提供對(duì)隔行掃描視頻顯示模式的支持（隔行掃描廣泛應(yīng)用在廣播電視領(lǐng)域）。MPEG-2視頻并沒有對(duì)低位速率（小于1Mbps）進(jìn)行優(yōu)化，在3Mbit/s及以上位速率情況下，MPEG-2明顯優(yōu)于MPEG-1。MPEG-2向后兼容，也即是說，所有符合標(biāo)準(zhǔn)的MPEG-2解碼器也能夠正常播放MPEG-1視頻流。

　　MPEG-2技術(shù)也應(yīng)用在了HDTV傳輸系統(tǒng)中。MPEG-2不光運(yùn)用于 DVD-Video ，現(xiàn)在大部 分 HDTV（高清電視）也采用 MPEG-2 編碼，分辨率達(dá)到了 1920x1080。由于MPEG-2 的普及，本來為 HDTV 準(zhǔn)備 的 MPEG-3 最終宣告放棄。

　　MPEG-2視頻通常包含多個(gè)GOP（Group OfPictures），每一個(gè)GOP包含多個(gè)幀（frame）。幀的幀類（frametype）通常包括I-幀（I-frame）、P-幀（P-frame）和B-幀（B-frame）。其中I-幀采用幀內(nèi)編碼，P-幀采用前向估計(jì)，B-幀采用雙向估計(jì)。一般來說輸入視頻格式是25（CCIR標(biāo)準(zhǔn)）或者29.97（FCC）幀／秒。

　　MPEG-2支持隔行掃描和逐行掃描。在逐行掃描模式下，編碼的基本單元是幀。在隔行掃描模式下，基本編碼可以是幀，也可以是場(chǎng)（field）。

　　原始輸入圖像首先被轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr顏色空間。其中Y是亮度，Cb和Cr是兩個(gè)色度通道。Cb指藍(lán)色色度，Cr指紅色色度。對(duì)于每一通道，首先采用塊分區(qū)，然后形成“宏塊”（macroblocks），宏塊構(gòu)成了編碼的基本單元。每一個(gè)宏塊再分區(qū)成8x8的小塊。色度通道分區(qū)成小塊的數(shù)目取決于初始參數(shù)設(shè)置。例如，在常用的4:2:0格式下，每個(gè)色度宏塊只采樣出一個(gè)小塊，所以三個(gè)通道宏塊能夠分區(qū)成的小塊數(shù)目是4+1+1=6個(gè)。

　　對(duì)于I-幀，整幅圖像直接進(jìn)入編碼過程。對(duì)于P-幀和B-幀，首先做運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。通常來說，由于相鄰幀之間的相關(guān)性很強(qiáng)，宏塊可以在前幀和后幀中對(duì)應(yīng)相近的位置找到相似的區(qū)域匹配的比較好，這個(gè)偏移量作為運(yùn)動(dòng)向量被記錄下來，運(yùn)動(dòng)估計(jì)重構(gòu)的區(qū)域的誤差被送到編碼器中編碼。

　　對(duì)于每一個(gè)8×8小塊，離散余弦變換把圖像從空間域轉(zhuǎn)換到頻域。得到的變換系數(shù)被量化并重新組織排列順序，從而增加長零的可能性。之后做游程編碼（run-length code）。最后作哈夫曼編碼（Huffman Encoding）。

　　I幀編碼是為了減少空間域冗余，P幀和B幀是為了減少時(shí)間域冗余。

　　GOP是由固定模式的一系列I幀、P幀、B幀組成。常用的結(jié)構(gòu)由15個(gè)幀組成，具有以下形式IBBPBBPBBPBBPBB。GOP中各個(gè)幀的比例的選取和帶寬、圖像的質(zhì)量要求有一定關(guān)系。例如因?yàn)锽幀的壓縮時(shí)間可能是I幀的三倍，所以對(duì)于計(jì)算能力不強(qiáng)的某些實(shí)時(shí)系統(tǒng)，可能需要減少B幀的比例。

　　MPEG-2輸出的比特流可以是勻速或者變速的。最大比特率，例如在DVD應(yīng)用上，可達(dá)10.4 Mbit/s。如果要使用固定比特率，量化尺度就需要不斷的調(diào)節(jié)以產(chǎn)生勻速的比特流。但是，提高量化尺度可能帶來可視的失真效果。比如馬賽克現(xiàn)象。

第三部（Part 3）：音頻-音頻壓縮

　　MPEG-2的第三部分定義了音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。MPEG-2BC（Backwardscompatible），后向兼容MPEG-1音頻。該部分改進(jìn)了MPEG-1的音頻壓縮，支持兩通道以上的音頻，可高達(dá)5.1多聲道。MPEG-2音頻壓縮部分也保持了向后兼容的特點(diǎn)（也稱為MPEG - 2 BC），允許的MPEG - 1音頻解碼器解碼兩個(gè)主立體聲組件。還定義音頻MPEG-1Layer I, II ,III額外的比特率和采樣頻率。

　　例如mp2，是MPEG-1 Audio level 2，標(biāo)準(zhǔn)有：ISO/IEC 11172-3, ISO/IEC 13818-3。MPEG-1 Layer II 定義在 ISO/IEC 11172-3，也就是MPEG-1的第三部分，在ISO/IEC13818-3，也就是MPEG-2的第3部分定義擴(kuò)展。

第四部（Part 4）：測(cè)試規(guī)范

　　描述測(cè)試程序。

第五部（Part 5）：仿真軟件

　　描述軟件仿真系統(tǒng)。

第六部（Part 6）：DSM-CC(Digital Storage Media Command and Control)擴(kuò)展

　　描述DSM-CC（數(shù)字存儲(chǔ)媒體命令及控制）擴(kuò)展。

第七部（Part 7）：Advanced Audio Coding (AAC)

　　MPEG-2的第七部分定義了不能向后兼容的音頻壓縮（也成為MPEG-2 NBC）。也成為MPEG-2 NBC（not-backwards compatible MPEG-1Audio）。該部分提供了更強(qiáng)的音頻功能。通常我們所說的MPEG-2 AAC指的就是這一部分。AAC即Advanced AudioCoding。 AAC是比以前的MPEG音頻標(biāo)準(zhǔn)的效率，并在某個(gè)程度上沒有它的前任MPEG-1Layer3（MP3）復(fù)雜，它沒有復(fù)雜的混合濾波器（hybrid filterbank）。它支持從1到48個(gè)通道，采樣率從8-96千赫，多渠道，多語種和多節(jié)目（multiprogram）能力。AAC也在MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)的第3部分描述。

第八部（Part 8）：

　　已取消。

第九部（Part ９）：實(shí)時(shí)接口擴(kuò)展

　　實(shí)時(shí)接口擴(kuò)展。

第十部（Part 10）：DSM-CC一致性擴(kuò)展

　　DSM-CC一致性擴(kuò)展。

第十一部（Part 11）：IP

　　知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理（IPMP）。XML定義在ISO/IEC 23001-3。MPEG-2內(nèi)核技術(shù)大約涉及640個(gè)專利，這些專利主要集中在20間公司和一間大學(xué)。

MPEG-2音頻

　　MPEG－２提供新的音頻編碼方式。在第３部分和第７部分介紹。

第三部分

　　MPEG-2 BC (backward compatible with MPEG-1 audio formats)，使用一半的取樣速率處理低位速率的音頻，(MPEG-1 Layer 1/2/3 LSF)，多通道編碼達(dá)到5.1個(gè)通道。

第七部分

　　MPEG-2 NBC (Non-Backward Compatible)，提供MPEG-2 AAC，且不能向后兼容，多通道編碼達(dá)到 48個(gè)通道。

MPEG-2 profile和level

　　MPEG-2提供廣泛的應(yīng)用，對(duì)于大部分的應(yīng)用，即不現(xiàn)實(shí)的也過于昂貴，去支持整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，通常只支持子集，因此標(biāo)準(zhǔn)定義了profile和level來表示這些子集。profile定義特性相關(guān)，例如壓縮算法，色度格式等。level定義性能相關(guān)，例如最大比特率，最大幀大小等。一個(gè)應(yīng)用程序應(yīng)當(dāng)通過profile和level來表示他的能力。profile和level的組合構(gòu)成MPEG-2視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)在某種特定應(yīng)用下的子集。對(duì)某一輸入格式的圖像，采用特定集合的壓縮編碼工具，產(chǎn)生規(guī)定速率范圍內(nèi)的編碼碼流。例如一臺(tái)DVD播放機(jī)可以說，它支持最多的主要profile和主要level（通常寫為MP@ML）。

　　MPEG-2主要的profile：

　　MPEG-2主要的level：

組合例子

MPEG-2在DVD上的應(yīng)用

DVD中采用了 MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)并引入如下技術(shù)參數(shù)限制：
    * 分辨率
          o 720 x 480, 704 x 480, 352 x 480, 352 x 240 像素（NTSC制式）
          o 720 x 576, 704 x 576, 352 x 576, 352 x 288 像素（PAL制式）
    * 縱橫比
          o 4:3
          o 16:9
    * 幀率（幀播放速度）
          o 59.94 場(chǎng)／秒，23.976幀／秒，29.97幀／秒（NTSC）
          o 50 場(chǎng)／秒，25幀／秒（PAL）
    * 視頻+音頻 比特率
          o 平均最大緩沖區(qū) 9.8 Mbit/s
          o 峰值 15 Mbit/s
          o 最小值 300 Kbit/s
    * YUV 4:2:0
    * 字幕支持
    * 內(nèi)嵌字幕支持（NTSC only）
    * 音頻
          o LPCM編碼：48kHz或96kHz；16或24-bit；最多可達(dá)6聲道
          o MPEG Layer 2 (MP2)：48 kHz，可達(dá)5.1聲道
          o 杜比數(shù)字-Dolby Digital（DD，也稱為AC-3）：48 kHz，32-448 kbit/s，可達(dá)5.1聲道
          o 數(shù)字家庭影院系統(tǒng)-Digital Theater Systems (DTS)：754 kbit/s或1510 kbit/s
          o NTSC制式DVD必須包含至少一道LPCM或Dolby Digital
          o PAL制式DVD必須包含至少一道MPEG Layer 2、LPCM或者Dolby Digital
    * GOP結(jié)構(gòu)
          o 必須為GOP提供串行的頭信息
          o GOP最大可含幀數(shù)目：18 (NTSC) / 15 (PAL)

MPEG-2在DVB上的應(yīng)用

DVB-MPEG相關(guān)技術(shù)參數(shù)：
    * 必須符合以下一種分辨率：
          o 720 × 480 像素，24/1.001，24，30/1.001或30幀／秒
          o 640 × 480 像素，24/1.001，24，30/1.001或30幀／秒
          o 544 × 480 像素，24/1.001，24，30/1.001或30幀／秒
          o 480 × 480 像素，24/1.001，24，30/1.001或30幀／秒
          o 352 × 480 像素，24/1.001，24，30/1.001或30幀／秒
          o 352 × 240 像素，24/1.001，24，30/1.001或30幀／秒
          o 720 × 576 像素，25幀／秒
          o 544 × 576 像素，25幀／秒
          o 480 × 576 像素，25幀／秒
          o 352 × 576 像素，25幀／秒
          o 352 × 288 像素，25幀／秒

MPEG-2和NTSC

必須符合以下一種分辨率：
          o 1920 × 1080 像素，最多60幀／秒（1080i）
          o 1280 × 720 像素，最多60幀／秒（720p）
          o 720 × 576 像素，最多50幀／秒，25幀／秒（576i，576p）
          o 720 × 480 像素，最多60幀／秒，30幀／秒（480i，480p）
          o 640 × 480 像素，最多60幀／秒
注：1080i按 1920×1088像素編碼，但是最后8行在顯示時(shí)拋棄。

對(duì)YCbCr的補(bǔ)充資料

YCbCr不是一種絕對(duì)色彩空間，是YUV壓縮和偏移的版本。右圖為UV色版。

Y（Luma，Luminance）視訊，也就是灰階值。UV 視作表示彩度的C（Chrominance或Chroma）。主要的采樣（subsample）格式有YCbCr 4:2:0、YCbCr 4:2:2、YCbCr4:1:1和 YCbCr 4:4:4。YUV的表示法稱為 A:B:C 表示法：

    * 4:4:4 表示完全取樣。
    * 4:2:2 表示 2:1 的水平取樣，沒有垂直下采樣。
    * 4:2:0 表示 2:1 的水平取樣，2:1 的垂直下采樣。
    * 4:1:1 表示 4:1 的水平取樣，沒有垂直下采樣。

最常用Y:UV記錄的比重通常 1:1 或 2:1，DVD-Video 是以 YUV 4:2:0的方式記錄，也就是我們俗稱的I420，YUV4:2:0 并不是說只有U（即 Cb）, V（即 Cr）一定為0，而是指U：V互相援引，時(shí)見時(shí)隱，也就是說對(duì)于每一個(gè)行，只有一個(gè)U或者V份量，如果一行是4:2:0的話，下一行就是4:0:2，再下一行是4:2:0...以此類推。

以上來自wiki資料的整理。