MPEG-1是MPEG组织制定的第一个视频和音频有损压缩标准,也是最早推出及应用在市场上的MPEG技术,其原来主要目标是在CD光盘上记录影像,后来被广泛应用在VCD光盘。视频压缩算法于1990年定义完成。1992年底,MPEG-1正式被批准成为国际标准。
MPEG-1概述
MPEG-1是为CD光盘介质定制的视频和音频压缩格式。一张70分钟的CD光盘传输速率大约在1.4Mbps。而MPEG-1采用了块方式的运动补偿、离散余弦变换(DCT)、量化等技术,并为1.2Mbps传输速率进行了优化。MPEG-1随后被Video CD采用作为核心技术。VCD的解析度只有约352×240,并使用固定的比特率(1.15Mbps),因此在播放快速动作的视频时,由于数据量不足,令压缩时宏区块无法全面调整,结果使视频画面出现模糊的方块。因此MPEG-1的输出质量大约和传统录像机VCR相当,这也许是Video CD在发达国家未获成功的原因。MPEG-1音频分三代,其中最著名的第三代协议被称为MPEG-1 Layer 3,简称MP3,目前已经成为广泛流传的音频压缩技术。MPEG-1音频技术在每一代之间,在保留相同的输出质量之外,压缩率都比上一代高。第一代协议MP1被应用在LD作为记录数字音频以及飞利浦公司的DGC上;而第二代协议MP2后来被应用于欧洲版的DVD音频层之一。
MPEG-1具有以下特点:
- 随机访问
- 灵活的帧率
- 可变的图像尺寸
- 定义了I-帧、P-帧和B-帧
- 运动补偿可跨越多个帧
- 半像素精度的运动向量
- 量化矩阵
- GOP结构
- slice结构
技术细节
输入视频格式
MPEG-1规定了以下几个参数限制:
- 最大像素数/行:768
- 最大行数/影格:576
- 最大影格/秒:30
- 最大宏块/影格:396
- 最大宏块/秒:9900
- 最大位元率:1 856 000bps
- 最大解码缓冲区尺寸:327680bit。
数据结构和压缩模式
MPEG-1可以按照分层的概念来理解,一个MPEG-1视频序列,包含多个GOP,每个GOP包含多个帧,每个帧包含多个slice。
影格是MPEG-1的一个重要基本元素,一个影格就是一个完整的显示图像。影格的种类有四种:
- I-圖像/影格(節點編碼圖像,intra coded picture)參考圖像,相當於一個固定影像,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。编码时独立编码,仅适用帧内编码技术,因而解码时不参考其他帧,类似JPEG编码。
- 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。编码时使用运动补偿和运动估计,採用前向估计,参考之前的I-帧或者P-帧去預測該P格。
- B-圖像/影格(前後預測編碼圖像,bidirectionally predictive coded pictures)包含來自先前和/或之後的I或P-畫格的差異資訊。编码也使用运动补偿和运动估计,預估採用前向估计、后向估计或是双向估计,主要参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。仅由DC直流分量构造的图像,可在低比特率的时候做浏览用。实际编码中很少使用。
影格内编码模式
影格间编码模式
音频编码
Reference: ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 (页面存档备份,存于互联网档案馆) (June 1996)
参见
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| 视频壓縮 | ISO/IEC | |
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| ITU-T | |
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| SMPTE | - VC-1
- VC-2(英语:Dirac (video compression format))
- VC-3(英语:DNxHD codec)
- VC-5(英语:CineForm)
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| 開放媒體聯盟 | |
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| On2 Technologies (现属谷歌公司) | |
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| 苹果公司 | - Apple Video(英语:Apple Video)
- Apple ProRes
- QuickTime
- 动画(英语:QuickTime Animation)
- 图形(英语:QuickTime Graphics)
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| 中国标准化协会 | |
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| 其他 | - Bink视频(英语:Bink Video)
- Cinepak(英语:Cinepak)
- Daala
- Dirac(英语:Dirac (video compression format))
- DV
- DVI(英语:Digital Video Interactive)
- FFV1(英语:FFV1)
- Huffyuv(英语:Huffyuv)
- Indeo(英语:Indeo)
- Lagarith
- Microsoft Video 1(英语:Microsoft Video 1)
- MSU无损(英语:MSU Lossless Video Codec)
- OMS Video(英语:OMS Video)
- Pixlet(英语:Pixlet)
- RealVideo
- RTVideo(英语:RTVideo)
- SheerVideo(英语:SheerVideo)
- Smacker(英语:Smacker video)
- Sorenson Video, Spark(英语:Sorenson codec)
- Theora
- Thor(英语:Thor (video codec))
- WMV
- XEB(英语:ratDVD)
- YULS(英语:YULS)
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| 音频壓縮 | ISO/IEC | |
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| ITU-T | - G.711(A-law(英语:A-law algorithm), µ-law(英语:µ-law algorithm))
- G.718(英语:G.718)
- G.719
- G.722
- G.722.1(英语:G.722.1)
- G.722.2(英语:Adaptive Multi-Rate Wideband)
- G.723
- G.723.1(英语:G.723.1)
- G.726
- G.728(英语:G.728)
- G.729
- G.729.1(英语:G.729.1)
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| IETF | |
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| 3GPP | - AMR
- AMR-WB(英语:Adaptive Multi-Rate Wideband)
- AMR-WB+(英语:Extended Adaptive Multi-Rate – Wideband)
- EVRC(英语:Enhanced Variable Rate Codec)
- EVRC-B(英语:Enhanced Variable Rate Codec B)
- EVS(英语:Enhanced Voice Services)
- GSM-HR(英语:Half Rate)
- GSM-FR(英语:Full Rate)
- GSM-EFR(英语:Enhanced full rate)
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| ATSC,DVB | |
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| 中国标准化协会 | |
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| 其他 | - ACELP(英语:Algebraic code-excited linear prediction)
- ALAC
- Asao(英语:Asao (codec))
- ATRAC
- CELT
- Codec2(英语:Codec2)
- FLAC
- iSAC
- Monkey's Audio
- TTA
- TAK
- MT9(英语:MT9)
- Musepack
- OptimFROG
- OSQ(英语:Original Sound Quality)
- QCELP(英语:Qualcomm code-excited linear prediction)
- RCELP(英语:Relaxed code-excited linear prediction)
- RealAudio
- RTAudio(英语:RTAudio)
- SD2(英语:Avid Audio#Sound Designer file formats)
- SHN(英语:Shorten (file format))
- SILK
- Siren(英语:Siren (codec))
- SMV(英语:Selectable Mode Vocoder)
- Speex
- SVOPC(英语:SVOPC)
- TwinVQ(英语:TwinVQ)
- VMR-WB(英语:Variable-Rate Multimode Wideband)
- Vorbis
- VSELP(英语:Vector sum excited linear prediction)
- WavPack
- WMA
- MQA
- aptX
- LDAC
- MLP(英语:Meridian Lossless Packing)
- LHDC
- SBC
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| 图像压缩 | |
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| 封裝格式 | ISO/IEC | - MPEG-ES(英语:Elementary stream)
- MPEG-PES(英语:Packetized elementary stream)
- MPEG-PS(英语:MPEG program stream)
- MPEG-TS
- ISO基本媒体文件格式(英语:ISO base media file format)
- MPEG-4 Part 14(MP4)
- Motion JPEG 2000(英语:Motion JPEG 2000)
- MPEG-21 Part 9(英语:Digital Item#File Format)
- MPEG媒体传输(英语:MPEG media transport)
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| ITU-T | |
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| IETF | |
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| 其他 | |
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| 合作 | |
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| 另见压缩方法、数据压缩软件 |
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