本文件介绍了移动图像专家组（MPEG）的发展历程及其多个标准，包括MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7和MPEG-21。每个标准都针对视频和音频的压缩与传输提供了不同的技术解决方案，并在无数媒体应用中取得了广泛应用。特别是MPEG-1的MP3成为了流行的音频压缩格式，而MPEG-4则进一步扩展了功能，如数字版权管理和低位元率编码。

1. MPEG 簡介 介紹有關於 Moving Picture Experts Group (MPEG) 的發展 & 相關技術

2. MPEG 發展過程 MPEG-1 ：第一個官方的視訊音訊壓縮標準，隨後在 Video CD 中被採用，其中的音訊壓縮的第三級（ MPEG-1 Layer 3 ）簡稱 MP3 ，成為比較流行的音訊壓縮格式。 MPEG-2 ：廣播質量的視訊、音訊和傳輸協議。被用於無線 數位電視 - ATSC 、 DVB 以及 ISDB 、數字衛星電視（例如 DirecTV ）、數字 有線電視 信號，以及 DVD 視頻光盤技術中。 MPEG-3 ：原本目標是為 高解析度電視 （ HDTV ）設計，隨後發現 MPEG-2 已足夠 HDTV 應用，故 MPEG-3 的研發便中止。 MPEG-4 ： 2003 年發佈的視訊壓縮標準，主要是擴展 MPEG-1 、 MPEG-2 等標準以支援視訊／音訊物件（ video/audio "objects" ）的編碼、 3D 內容、低位元率編碼（ low bitrate encoding ）和 數位版權管理 （ Digital Rights Management ），其中第 10 部分由 ISO/IEC 和 ITU-T 聯合發佈，稱為 H.264/MPEG-4 Part 10 。參見 H.264 。 MPEG-7 ： MPEG-7 並不是一個視訊壓縮標準，它是一個多媒體內容的描述標準。 MPEG-21 ： MPEG-21 是一個正在制定中的標準，它的目標是為未來多媒體的應用提供一個完整的平台。

3. MPEG-1 概述 MPEG-1 是為 CD 光盤 介質定製的視頻和音頻壓縮格式。一張 70 分鐘的 CD 光盤傳輸速率大約在 1.4Mbps 。而 MPEG-1 採用了塊方式的 運動補償 、 離散餘弦變換 （ DCT ）、量化等技術，並為 1.2Mbps 傳輸速率進行了優化。 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 ，信號質量相當，這也許是 Video CD 在發達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 靈活的幀率 可變的圖像尺寸 定義了 I- 幀 、 P- 幀 和 B- 幀 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 概述 MPEG-2 是 MPEG 工作組於 1994 年 發佈的 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 隔行掃瞄 視頻顯示模式的支持（ 隔行掃瞄 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 技術也應用在了 HDTV 傳輸系統中。 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-2 AAC 指的就是這一部分。 MPEG-2 的音頻編碼包括： 使用一半的取樣速率處理低位元速率的音頻 . 多通道編碼達到 5.1 個通道 提供 MPEG-2 AAC, 且不能向後兼容 .

5. MPEG-3 概述 MPEG-3 是 MPEG 組織制定的 視頻 和 音頻 壓縮標準。本來的目標是為 HDTV 提供 20-40Mbps 視頻壓縮技術。在標準制定的過程中，委員會很快發現 MPEG-2 可以取得類似的效果。隨後， MPEG-3 項目停止了。 MPEG-3 並不是我們所說的 MP3 。 MP3 是 MPEG-1 音頻 Layer 3 部分。

6. MPEG-4 概述 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。

7. MPEG-7 概述 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 (cataloguelevel, 例如 title) 、語義層級 (semanticlevel, 例如 who,what,when, where) 或是結構層級 (structurallevel, 例如 spatio-temporalregion,colorhistogram, timbre,texture) 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。

8. MPEG-21 概述 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，並計劃將此標準納入其 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。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。

9. 參考資料 WIKI http://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page 藍海策略 - 築夢踏實部落家 - Yahoo! 奇摩部落格 http://tw.myblog.yahoo.com/samwingdoff-aiko/ Yahoo! 奇摩知識 http://tw.knowledge.yahoo.com/