光盘见证数码多媒体的30年 让图像动起来的MPEG-1
张伟周 于 2009.10.18 02:27:03 | 源自:www.soomal.com | 版权:原创 | 平均/总评分:08.50/17

在《光盘见证数码多媒体的30年 光盘规范对后世的影响》[作者:张伟周 ] 一文中我们提到了CD规范中的白皮书。在这一规范中,动态视频类内容第一次出现在12厘米的光盘之中,这就是MPEG-1规范的应用。从1993年至今,MPEG组织先后发布了很多的规范,单纯从原理角度解读这些规范是很生涩的,也不是我们内容的重点,今天我们就来说说这第一个运动图像类规范:MPEG-1。

  • MPEG组织英文全称叫Moving Picture Experts Group,中文名称是运动图像专家小组,MPEG-1规范是该组织于1993年发布的第一个关于运动图像编码规范,后续的有MPEG-2、MPEG-4等。MPEG是一种有损的视频/音频压缩规范,从其发布历史来看,几个规范的发布,一定程度上受了CD光盘容量变化的影响。例如最早的MPEG-1是为CD光碟介质定制的的视频和音频压缩格式,导致视频压缩位率不能超过1.5Mbps。随着光盘容量从CD的700M增值DVD时代的4.7G后,MPEG-2的位率也增至3Mbps~10Mbps间。

  • MPEG-1规范是针对1.5Mbps以下数据传输率的数字存储媒介运动图像及其伴音编码的国际规范,服务的存储对象主要是700M的CD光盘,所对应的产品就是我们熟悉的VCD。这一规范是将原始图像里的视频和音频进行压缩,压缩的目的有两个:一个是将一部90分钟的影片装进一张700M的CD光盘里,这也决定了位率不能太高,1.5Mbps已经是上限,否则700M的光盘装不下去;二是画面质量要能够让人接受,不能太差,不能低于当时最常见的VHS录像质量。在这样的指导思想之下,MPEG-1规范正式发布。

    MPEG-1对于动态视频的压缩原理其实不难理解,我们尝试稍加解释:动态图像由“帧”组成,而每个“帧”在动态的图像中都有两种特性:空间相似性和时间相似性。从空间上讲:每一“帧”上的每一个像素,都不是独立的,都与它身边的其他像素有相似性,表现在每个像素的亮度、色度以及色彩一般都会很相似。从时间上讲:前后相邻的“帧”之间由于间隔很短,也有很多相同或相似的像素。所以,空间和时间上的相似性造成了一部影片所有的“帧”信息中存在大量冗余的重复信息,如果将无数个重复的信息用一个关键帧替代,也就大大压缩了影片体积,这就是MPEG-1的视频压缩原理。

  • MPEG-1音频压缩原理则巧妙的利用人耳听觉特性,将人耳听不到的部分频率的数据丢掉,只保留我们能够听到的大部分频响数据,并把大信号掩盖之下的小信号一并扔掉,形象些说就是只保留声音一个大致的轮廓,这些手段大大的压缩了声音数据的体积。这种压缩技术,在存储成本还很高的年代非常具有实用性,人们根据MPEG-1音频的原理和基础,发展出了MP3,改变了音频领域的软硬件环境。关于这部分请参阅文章:《光盘见证数码多媒体的30年 开启有损数字音频时代的MP3》[作者:夏昆冈 ] 。

    除了对于音频有损压缩的贡献外,MPEG-1规范让光盘里的图像第一次动了起来,人们观看影视节目除了录像机之外多了一个选择:VCD视频光盘。但是遗憾的是,由于过于向700M容量妥协,MPEG-1规范所带来的视频画面质量并不比同时代的VHS录像高,仅仅处于相似的水平,在当时VHS在欧美地区已经非常普及的环境下,VCD也因此并没有普及起来,但在中国等这类VHS市场基础并不稳固的地区,VCD凭借低廉的成本和简易的复制技术一夜窜红。(请参阅文章:《光盘见证数码多媒体的30年 VCD的中国情缘》[作者:张伟周 ] )MPEG-1在VCD的应用,带来了一场数字化影音革命,后来的MPEG-2、MPEG-4等方案,一些与MPEG并无关联的组织与个人,所发展出来的音频、视频压缩编码技术,都深受MPEG-1的影响。

    很多人认为MPEG-1提供的图像质量永远只是VCD级别的,其实不然,MPEG-1也可以提供高品质的视频质量,例如720X576接近广播级的水准,但要实现高质量的质量则必须提高码率,在光盘容量有限的情况下,这种应用用途不大,当DVD光盘出现时,更先进的MPEG-2也已出现,MPEG-1被淘汰是必然的。

    请评分
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    03
    发表于2010.05.01 16:08:56
    6
    发表于2009.10.18 11:51:34
    3
    03
    发表于2009.10.18 10:15:00
    2
    058.019.***.***
    058.019.***.***
    咦,沙发耶,数码多的沙发好软!
    发表于2009.10.18 09:27:32
    1
    提示
    本贴不可匿名回复,回复等级为:1 ,您现在正处在潜水状态
    回复
    验证码
    1699 为防止广告机贴垃圾,不得已而为之
    表情
    正文