MPEG-1

目錄
·MPEG-1的概論
·MPEG-1的運用
·MPEG-1的特點
·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采用了塊方式的運動補償、離散馀弦變換（DCT）、量化等技術(shù)，并為1.2Mbps傳輸速率進行了優(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VCR，信號質(zhì)量相當，這也許是Video CD在發(fā)達國家未獲成功的原因。MPEG-1音頻分三層，其中第三層協(xié)議被稱為MPEG-1 Layer 3，簡稱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)級標準而設(shè)計，它可針對SIF標準分辨率(對于NTSC制為352X240；對于PAL制為352X288)的圖像進行壓縮，傳輸速率為1.5Mbits/sec，每秒播放30幀，具有CD(指激光唱盤)音質(zhì)，質(zhì)量級別基本與VHS相當。MPEG的編碼速率最高可達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)字電話網(wǎng)絡(luò)上的視頻傳輸，如非對稱數(shù)字用戶線路(ADSL)，視頻點播(VOD)，以及教育網(wǎng)絡(luò)等。同時，MPEG-1也可被用做記錄媒體或是在INTERNET上傳輸音頻。



MPEG-1的運用
    MPEG－1曾經(jīng)是VCD的主要壓縮標準，是目前實時視頻壓縮的主流，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，在實時壓縮、每幀數(shù)據(jù)量、處理速度上均有顯著的提高。MPEG1可以滿足多達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VCD到DVD的不同格式來看，MPEG1的352 ×288格式，MPEG2可有576×352、704 ×576等，用于CDROM上存儲同步和彩色運動標視頻信號，旨在達到VCR（模擬式磁帶錄放機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，在時間軸上對相對變化較小的數(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），亮度信號的分辨率為360×240，色度信號的分辨率為180×120，每秒30幀。MPEG1對色差分量采用4：1：1的二次采樣率。MPEG1、MPEG2是傳送一張張不同動作的局部畫面。在實現(xiàn)方式上，MPEG1可以借助于現(xiàn)有的解碼芯片來完成，而不像M-JPEG那樣過多依賴于主機的CPU。與軟件壓縮相比，硬件壓縮可以節(jié)省計算機資源，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，錄像所要求的磁盤空間過大。尤其當DVR主機超過8路時，為了保存一個月的存儲量，通常需要10個80G硬盤，或更多，硬盤投資大，而由此引起的硬盤故障和維護更是叫人頭疼。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，這也是市場反應的主要問題。三是對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)上無法實現(xiàn)遠程多路視頻傳送。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)域應用不適合，造價也高。

    總體看來M-JPEG與MPEG1由于技術(shù)成熟，是目前DVR市場的主流技術(shù)，但兩者的致命弱點就是硬盤耗費量大，且不能同時滿足保安與實時錄像場合的需要。


MPEG-1的特點
隨機訪問，靈活的幀率 、可變的圖像尺寸 、定義了I-幀、P-幀和B-幀 、運動補償可跨越多個幀 、半像素精度的運動向量 、量化矩陣 、GOF結(jié)構(gòu) 、slice結(jié)構(gòu) 、技術(shù)細節(jié)、輸入視頻格式。


MPEG-1的參數(shù)
最大像素數(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理解，一個MPEG-1視頻序列，包含多個GOP，每個GOP包含多個幀，每個幀包含多個slice。
影格是MPEG-1的一個重要基本元素，一個影格就是一個完整的顯示圖像。影格的種類有四種：

I-圖像/影格（節(jié)點編碼圖像，intra coded picture）參考圖像，相當于一個固定影像，且獨立於其它的圖像類型。每個圖像群組由此類型的圖像開始。編碼時獨立編碼，僅適用幀內(nèi)編碼技術(shù)，因而解碼時不參考其他幀，類似JPEG編碼。

P-圖像/影格（預測編碼圖像，predictive coded picture）包含來自先前的 I 或 P-畫格的差異資訊。編碼時使用運動補償和運動估計，采用前向估計，參考之前的I-幀或者P-幀去預測該P格。

B-圖像/影格（前后預測編碼圖像，bidirectionally predictive coded pictures）包含來自先前和/或之后的 I 或 P-畫格的差異資訊。編碼也使用運動補償和運動估計，預估采用前向估計、后向估計或是雙向估計，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）用於快速進帶。僅由DC直流分量構(gòu)造的圖像，可在低比特率的時候做瀏覽用。實際編碼中很少使用。   
   

• 通信詞典解釋