1. 嘉義大學資訊工程學系
0992997 陳韋丞 0993000 湯博麟 0993001吳松育
指導老師：邱志義
MPEG介紹

2. MPEG
MPEG是Moving Picture Experts Group的簡稱。現在我們所說的
MPEG泛指該小組制定的一系列視訊編碼標準。
MPEG到目前為止制定的標準：
• MPEG-1
• MPEG-2
• MPEG-3
• MPEG-4
• MPEG-7
• MPEG-21

3. MPEG-1
MPEG-1是為CD光碟介質定製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。MPEG-1隨後被Video CD採用作
為核心技術。MPEG-1的輸出質量大約和傳統錄像機VCR的信號質
量相當，這也許是Video CD在已開發國家未獲成功的原因。MPEG-
1音頻分三層，其中第三層協議被稱為MPEG-1 Layer 3，簡稱MP3。
MP3目前已經成為廣泛流傳的音頻壓縮技術。
MPEG-1具有以下特點：
隨機訪問
靈活的FPS
可變的圖像尺寸
定義了I-、P-、B-frame
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結構
slice結構

4. MPEG-2
MPEG-2是MPEG工作組於1994年發布的視頻和音頻壓縮國際
標準。 MPEG-2通常用來為廣播信號提供
視頻和音頻編碼，包括衛星電視、有線電視等。MPEG-2經過少量
修改後，也成為DVD產品的核心技術。
MPEG-2的系統描述部分（第1部分）定義了傳輸流，它用來
一套在非可靠介質上傳輸數位視頻信號和音頻信號的機制，主要
用在廣播電視領域。
MPEG-2的第二部分即視頻部分和MPEG-1類似，但是它提供對
隔行掃描視頻顯示模式的支持（隔行掃描廣泛應用在廣播電視領
域）。 MPEG-2視頻並沒有對低位元速率（小於1Mbps）進行優
化，在3Mbit/s及以上位元速率情況下，MPEG-2明顯優於MPEG-1。
MPEG-2向後兼容，也即是說，所有符合標準的MPEG-2解碼器也能
夠正常播放MPEG-1視頻流。
MPEG-2的第三部分定義了音頻壓縮標準。該部分改進了
MPEG-1的音頻壓縮，支持兩通道以上的音頻。MPEG-2音頻壓縮部
分也保持了向後兼容的特點。 MPEG-2的第七部分定義了不能向
後兼容的音頻壓縮。該部分提供了更強的音頻功能。通常我們所
說的MPEG-2AAC指的就是這一部分。

5. MPEG-4
MPEG-4是一套用於音頻、視頻信息的壓縮編碼標準，
由國際標準化組織(ISO)和國際電工委員會(IEC)下屬的「活動
圖像專家組」（Moving Picture Experts Group，即MPEG）制定，
第一版在1998年10月通過，第二版在1999年12月通過。
MPEG-4格式的主要用途在於網上串流及光碟分發，語音傳
送（視頻電話），以及電視廣播。
MPEG-4包含了MPEG-1及MPEG-2的絕大部份功能及其他
格式的長處，並加入及擴充對虛擬現實模型語言（VRML for
Virtual Reality Modeling Language）的支援，物件導向的合成檔
案（包括音效，視訊及VRML物件），以及數碼權限管理/數
字版權管理(DRM)及其他互動功能。
MPEG-4大部份功能都留待開發者決定採用是否。這意
味著整個格式的功能不一定被某個程式所完全函括。因此，
這個格式有所謂『profiles』及『層次（levels）』，定義了
MPEG-4用於某些特定應用的某些功能的集合。

6. MPEG-7
MPEG-7主要目標是在多媒體的環境中提供一組核心技術作為描述影
音資料內涵(audiovisualdatacontent)的標準。
隨著視聽產品的大量增加，使得線上視訊資料的查詢變得越來越難。
為了分類和搜索視訊資料，於是動畫專家小組 (MotionPictureExpertsGroup)
於1998年10月開始訂定MPEG-7標準。MPEG-7檔案是建立在XML基礎上，
將多媒體檔案(不管這些資料是數位還是影片)連結於容易被電腦處理的
內容描述。我們可以把MPEG-7看作是一組豐富的索引卡片，它和任何給
定的視訊資料結合在一起並且提供有用的詮釋資料（例如某一場景中的
主題、副題甚至畫面所呈現出來的顏色分析），這種描述性的資料能夠
很容易地通過網路傳輸，而且還可以被許多電腦系統所處理。
MPEG-7標準並不包括用於製作內容描述資料（contentdescriptiondata）
或用於搜尋和處理它們的軟體。動畫專家小組 (MotionPictureExpertsGroup)
決定把心力集中在這些描述資料的格式上，而把適宜軟體系統的製作工
作留給使用這項技術的人去開發。因此MPEG-7不依賴其他MPEG標準，
甚至與數位檔案也不相關。MPEG-7提供了綜合性的描述工具。
不論是目錄層級、語義層級或是結構層級都因而會為多媒體之內涵
產生新的應用。例如可以哼旋律來找音樂、利用物體的素描來找影像、
智慧型多媒體代理人等等。

7. MPEG-21
MPEG-21希望發展一種高效率之可調性視訊編碼標準
（Scalable Video Coding; SVC）以適用於UMA之目標，並計畫
將此標準納入其Part 13: Scalable Video Coding的標準。
此種可調性編碼器必須符合下列需求：SNR / temporal / spatial
/ complexity / region-of-interest / object-based以及combined
scalability、錯誤強韌性及graceful degradation、base-layer 相容
性、低傳輸延遲、隨機存取功能、良好的編碼效率、支援
interlaced video等等。在2003年3月已經在MPEG會議進行一次
各種提案之初步效能評估。當時共有兩種主流技術趨勢：
DCT-based 方法及interframe wavelet-based方法。

8. 一開始，因為 DCT-based FGS已被制訂為MPEG-4 streaming profile標準，而且
wavelet編碼難以克服在低位元率效率不佳之問題，因此DCT-based FGS在一開始居於
領先地位。但是在美國RPI Prof. Woods發展出 MC-EZBC interframe wavelet 編碼技術後，
由於效能大幅改善，再加上 wavelet本身具備之高度可調性，wavelet-based FGS 已經
後來居上，而逐漸主導了MPEG-21 SVC標準的走向。
後來MPEG組織於2003年12月的會議持續公開徵求SVC的提案（Call for Proposal）
之後，在2004年3月的會議共有15篇方法被提出，當時的提案大致可以分為兩類主要
的方法：wavelet-based及H.264-based，雖然大部分的方法都是wavelet-based的方法，
不過由Heinrich-Hertz Institute (HHI)所提出的H.264-based的方法經過效能比較之後，卻
比起其他wavelet-based方法還要來的突出。因此經過第一階段的效能比較之後，
MPEG會議決定由微軟亞洲研究院（Microsoft Research Asia; MSRA）所提出的Barbell-
lifting wavelet-based SVC與HHI所提出的H.264-based SVC這兩個提案來競爭。
經過約半年的方法比較與改進之後，在2004年10月的MPEG會議初步決定以HHI的
方法為Reference software，並提出一個Scalable Video Model (SVM)。雖然此時支持
wavelet-based方法的人仍持續提出方法改進，希望能夠適時扭轉局面，但是方法比較
上還是都不能勝過HHI的方法，至2005年1月的MPEG會議結束後大勢底定，未來
MPEG-21 SVC的方法將以HHI的H.264-based SVC為基礎繼續發展。