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MPEG标准（MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4）
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知识路径： > 多媒体数据压缩编码技术基础 > 数据压缩编码标准 > 视频编码标准 > 视频编码标准 >
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被考频率：高频率
总体答错率：36%
知识难度系数： 
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相关知识点：3个
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MPEG是Moving Pictures Experts Group（动态图像专家组）的缩写，是一个致力于数字视频、音频技术发展及标准化的杰出组织，它是ISO（International Standard Organization）与IEC（International Electronic Committee）在1988年联合成立的。1992年11月，MPEG-1被批准，并于1993年被ISO接纳为国际标准；1994年11月，MPEG-2标准发布，并在1995年成为国际标准；MPEG-4标准则于1999年和2001年分别有了版本1和版本2。
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MPEG-1针对CIF标准分辨率（NTSC制为352×240，PAL制为352×288）的图像进行压缩，并在标准中规定了视／音频信息经过压缩后的数据码率最大为1.5Mb/s。MPEG-1可以实现在不同带宽的设备，如CD-ROM、Video-CD等数字媒体上进行存储，也可以在局域网、ISDN网上进行视／音频信息的传输。
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MPEG-1视像（MPEG-1 Video）压缩视像数据的基本方法可以归纳为以下两点：在空间方向上，采用与JPEG类似的算法去掉空间冗余数据；在时间方向上，采用移动补偿（motion compensation）算法去掉时间冗余数据。为此，MPEG专家组开发了两项重要技术：定义了视像数据的结构和定义了三种类型的图像。
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一个视像片段是由一系列静态图像（picture）组成的视像序列（sequence），而视像序列又可分成许多像组（Group Of Picture, GOP），像组中的每一帧图像分为许多像片（slice），每个像片由16行组成，把像片分成16行×16像素／行的宏块（macroblock, MB），宏块又可分成若干个8行×8像素／行的图块（block），如下图所示。当子采样格式为4:2:0时，一个宏块由4个亮度（Y）图块和两个色度图块（Cb和Cr）组成。
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MPEG专家组定义了三种类型的图像，然后采用三种不同的算法分别对它们进行压缩。
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. 帧内图像I（intra-picture）。简称I图像或I帧（I-picture或I-frame），包含内容完整的图像，用于为其他帧图像的编码和解码作参考，因此也称关键帧。
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. 预测图像P（predicted picture）。简称P图像或P帧（P-picture或P-frame），指以在它之前出现的帧内图像I作参考图像的图像，对预测图像P进行编码就是对它们之间的差值进行编码。
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. 双向预测图像B（bidirectionally-predictive picture）。也称双向插值图像B（bidirectionally-interpolated picture），简称B图像或B帧（B-picture或B-frame），以在它之前和之后的帧图像（I和P）作参考的图像，对B进行编码就是对帧内图像I和预测图像P的差值分别进行编码。
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MPEG-2标准是针对标准数字电视和高清晰度电视在各种应用下的压缩方案和系统层的详细规定，编码率可达100Mb/s。MPEG-2不是MPEG-1的简单升级，它在系统和传送方面进行了更加详细的规定和进一步的完善。MPEG-2特别适用于广播级的数字电视的编码和传输，被认定为SDTV和HDTV的编码标准，同时也是DVD的编码标准。
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MPEG-2视像标准在全面继承MPEG-1视像数据压缩算法基础上增添了许多新的语法结构和算法。为适应不同的应用，MPEG-2视像标准定义了多种视像质量可变的编码方式，可提供不同等级的视像服务质量，以适应不同应用，但同时也增加了编码和解码的复杂性，降低了压缩效率。
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视像可变编码采用分层编码技术（layered coding），通常分成以下两种。
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. 基层编码（base-layer coding）或称低层编码（lower-level coding）。编码、传输和解码可单独进行。
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. 增强层编码（enhancement-layer coding）或称高层编码（upper-level coding）。编码、传输和解码要依赖基层或先前的增强层才能完成。
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MPEG-2视像标准支持的可变编码方式主要包括以下几种。
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. 信噪比可变（SNR scalability）编码。针对需要多种视像质量的应用，使用增强层编码以提供较高的信噪比。
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. 空间分辨率可变（spatial scalability）编码。针对需要同时广播多种空间分辨率视像的应用，使用增强层编码以提供较高的空间分辨率。
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. 时间分辨率可变（temporal scalability）编码。针对从远程通信到HDTV以及需要立体感视像的应用。
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. 数据分割（data partitioning）编码。针对两个信道传输视像数据位流的应用，它将量化的DCT系数进行分割，编码后分别送到不同的信道。
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MPEG-4视像压缩编码技术试图提供的数据率小于64kb/s、64～384kb/s和0.384～4Mb/s的视像压缩编码技术，主要用于网上流、光盘、语音传送（视频电话）以及电视广播。
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MPEG-4包含了MPEG-1及MPEG-2的绝大多数功能及其他格式的长处，并加入及扩充了对虚拟现实模型语言（Virtual Reality Modeling Language, VRML）的支持、面向对象的合成文件（包括音效、视频及VRML对象）以及数字版权管理（DRM）及其他交互功能。而MPEG-4比MPEG-2更先进的一个特点就是MPEG-4不再使用宏区块进行图像分析，而是以图像上的个体作为变化记录，因此尽管在图像的变化速度很快、码率不足时也不会出现方块画面。
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