類MPEG-4視訊壓縮標準編解碼器
MPEG4-Like Video Codec
前言
在1990年底，MPEG ( Motion Picture Experts Group)委員會制定了MPEG-1標準，以位元率
(target bitrate) 1.5 Mbits/sec 做為影音壓縮的目標，以提供VHS視訊和CD音訊品質之服務。隨後，MPEG-2標準也被制定出來，提供更高的位元率及更佳的品質，可提供直播衛星和高畫質電視
(High Definition Television; HDTV) 等需要高品質影音訊號的應用。
在傳統的視訊壓縮中，以一連串的影像(image)為壓縮對象，也就是對於一整張畫面(frame)做資料壓縮。如此會將整張畫面不重要的部分，如：單調的背景，也一起壓縮進去而佔有一定程度的資料量。因此，不利於低位元率
(very low bitrate) 環境之應用。此外，對於其它形態的影音資料 (audiovisual
data)，如：文字，並沒有一個統一的標準，因而使得互動式電視 (interactive
TV) 缺乏一套有系統與有效率的標準。所以，MPEG委員會的成員，達成一個共識：MPEG-4將以物件為基礎
(object-based) 的壓縮方式來打破目前的限制，並將開發更多的多媒體應用。
MPEG-4包含四個重要的部分：
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系統 (System) |
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定義影音資料和其它資料如何融合(multiplexing)在一起，以及在網路上如何傳輸。MSDL(MPEG-4
System Description Language ) 用來傳送和連結物件的額外資訊。 |
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視訊 (Natural Video) |
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會把目標位元率設定於5 - 64 kbps和2 Mbps以上，以達到不同應用上所需求的頻寬。 |
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音訊 (Natural Audio) |
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目標位元率設定於2 - 64 kbps ，將會由數個不同的音訊壓縮演算法組成，以達到整個目標位元率的範圍。 |
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電腦合成資料 (Synthetic-Natural Hybrid Codin; SNHC) |
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主要以電腦合成的資料為範疇，包括了VRML和真人語音系統 ( Text To Speech ，
TTS ) 。MPEG-4 正式發表標準前，此部分將會個別合併到視訊和音訊部分。 |
MPEG 4 簡介
MPEG-4 視訊驗證原型 ( Verification Model ) ，到今年四月已經更新到7.0版。每次的更新都會將實驗結果較好的方法加入新版而取代舊有的方法，目前已發表了較正式的工作草案
( Working Draft 3.0 )， MPEG-4 視訊標準大致的架構已經成型。
在此驗證原型中，一個畫面將可視為是由多個視訊物件 ( Video Object
) 所組成，如此將可提供很高的使用者互動性，用以開發更多的應用。使用者可自由存取操作這些視訊物件，而組成自己想要的畫面，如圖1所示。
圖1: 互動式視訊畫面：左圖為原畫面，右圖為使用者調整過的畫面
每一個視訊物件還可分層 ( Layer ) ：基礎層
( Base Layer ) 提供較低的解析度，加強層 (
Enhancement Layer ) 提供較高的解析度。每一層由真正影像的實體： 視訊物件平面
( Video Object Plane，VOP ) 所構成，視訊物件平面則包含了物件形狀
( shape ) 和材質 ( textual ) 的資料。
類MPEG-4視訊解碼器
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MPEG-4的視訊解碼器主要可分三個部份： |
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分工器 ( DEMUX) |
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視訊物件解碼器 ( Video Object Decoder ) |
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構圖器 ( Composer ) |
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視訊解碼器 |
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利用網頁瀏覽器執行解碼器的狀況：使用者可直接拉動件，擺在想要的位置，並藉由左邊的按紐，改變物件大小，物件解析度(SP)，以及物件畫面數(TM) |
類MPEG-4視訊編碼器
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MPEG-4的視訊編碼器主要可分三個部份： |
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視訊物件編碼器 ( Video Object Encoder ) |
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融合器 (MUX ) |
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視訊編碼器 |
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可針對不同的視訊物件，予以個別獨立之壓縮 |
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可提供可調整性壓縮 |
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空間上的可調整性 ( Spatial Scalability )： |
空間上的可調整性可以改變某一個視訊物件的解析度；最低解析度的當做基礎層，以上都是加強層，如此分層即可達到不同解析度的壓縮
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時間上的可調整性 ( Temporal Scalability )： |
時間上的可調整性可以改變某一個視訊物件的播放速率，時間上的可調整性不必如空間上的可調整性做縮放影像大小的工作，僅需將某些時間的影像放到加強層即可。
參考資料