MPEG1、MPEG2圖像壓縮

MPEG1、MPEG2圖像壓縮
MPEG-1

??? MPEG-1制定于1992年，為工業(yè)級標準而設計，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(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)量級別基本與VHS相當。MPEG的編碼速率最高可達4-? 5Mbits/sec，但隨著(zhù)速率的提高，其解碼后的圖象質(zhì)量有所降低。
MPEG-1也被用于數字電話(huà)網(wǎng)絡(luò )上的視頻傳輸，如非對稱(chēng)數字用戶(hù)線(xiàn)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。

??? MPEG1曾經(jīng)是VCD的主要壓縮標準，是目前實(shí)時(shí)視頻壓縮的主流，可適用于不同帶寬的設備，如CD-ROM、Video-CD、CD-I。與M-JPEG技術(shù)相比較，在實(shí)時(shí)壓縮、每幀數據量、處理速度上均有顯著(zhù)的提高。MPEG1可以滿(mǎn)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(lái)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(dòng)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(shí)間軸上對相對變化較小的數據最多壓縮1/5。MPEG1壓縮后的數據傳輸率為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(dòng)作的局部畫(huà)面。在實(shí)現方式上，MPEG1可以借助于現有的解碼芯片來(lái)完成，而不像M-JPEG那樣過(guò)多依賴(lài)于主機的CPU。與軟件壓縮相比，硬件壓縮可以節省計算機資源，降低系統成本。

??? 但也存在著(zhù)諸多不足。一是壓縮比還不夠大，在多路監控情況下，錄像所要求的磁盤(pán)空間過(guò)大。尤其當DVR主機超過(guò)8路時(shí)，為了保存一個(gè)月的存儲量，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)反應的主要問(wèn)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(wú)法實(shí)現遠程多路視頻傳送。四是MPEG1的錄像幀數固定為每秒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，也缺乏有效的調控手段，例如關(guān)鍵幀設定、取樣區域設定等等，造成在保安監控領(lǐng)域應用不適合，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-2???

??? MPEG-2制定于1994年，設計目標是高級工業(yè)標準的圖象質(zhì)量以及更高的傳輸率。MPEG-2所能提供的傳輸率在3-10Mbits/sec間,其在NTSC制式下的分辨率可達720X486，MPEG-2也可提供并能夠提供廣播級的視像和CD級的音質(zhì)。MPEG-2的音頻編碼可提供左右中及兩個(gè)環(huán)繞聲道,以及一個(gè)加重低音聲道，和多達7個(gè)伴音聲道(DVD可有8種語(yǔ)言配音的原因)。由于MPEG-2在設計時(shí)的巧妙處理，使得大多數MPEG-2解碼器也可播放MPEG-1格式的數據，如VCD。

??? 同時(shí)，由于MPEG-2的出色性能表現，已能適用于HDTV，使得原打算為HDTV設計的MPEG-3，還沒(méi)出世就被拋棄了。(MPEG-3要求傳輸速率在20Mbits/sev-40Mbits/sec間，但這將使畫(huà)面有輕度扭曲)。而現在網(wǎng)絡(luò )上大行其道的數字音樂(lè )格式 MP3并不是MPEG3，而是MPEG1的第三層 (MPEG1 Layer3) 。除了作為DVD的指定標準外，MPEG-2還可用于為廣播，有線(xiàn)電視網(wǎng)，電纜網(wǎng)絡(luò )以及衛星直播 (Direct Broadcast Satellite) 提供廣播級的數字視頻。

??? MPEG-2的另一特點(diǎn)是，其可提供一個(gè)較廣的范圍改變壓縮比，以適應不同畫(huà)面質(zhì)量，存儲容量，以及帶寬的要求。

??? 對于最終用戶(hù)來(lái)說(shuō)，由于現存電視機分辨率限制，MPEG-2所帶來(lái)的高清晰度畫(huà)面質(zhì)量(如DVD畫(huà)面)在電視上效果并不明顯，到是其音頻特性(如加重低音，多伴音聲道等)更引人注目。

??? MPEG2是DVD的壓縮標準，對每秒30幀的720×576分辨率的視頻信號進(jìn)行壓縮，適用于計算機顯示質(zhì)量的圖像，壓縮后的數據率為6Mbps，它將視頻節目中的視頻、音頻、數據內容等組成部分復合成單一的比特流，以便在網(wǎng)上傳送或者在存儲設備中存放的壓縮。在DVR產(chǎn)品中只有少量采用MPEG2壓縮標準。