MPEG-4

MPEG-4 的標準在 1993 年被提出，主要的應用用途比較廣，

包括︰視訊會議、影音郵件、無線裝置等等 … 。

在 MPEG 視訊壓縮技術的發展上，除了影音光碟 (VCD) ，目

前相當熱門的數位光碟 (DVD) ，隨著網際網路的風行，現下

，又迎來了一次媒體革命，它就是 MPEG4 －它以其出色的壓

縮性能，影像品質接近 DVD ，同時又有更高的壓縮比，適用

於網際網路上的視訊傳輸而迅速風行起來。

運動圖像專家組 MPEG 於 1999 年 2 月正式公佈了 MPEG-

4(ISO/IEC14496) 標準第一版本。同年年底 MPEG-4 第二版

亦告底定，且于 2000 年年初正式成為國際標準。

MPEG-4 與 MPEG-1 和 MPEG-2 有很大的不同。 MPEG-4 不

只是具體壓縮算法，它是針對數字電視、交互式繪圖應用 (

影音合成內容 ) 、交互式多媒體 (WWW 、資料擷取與分散 )

等整合及壓縮技術的需求而製定的國際標準。 MPEG-4 標準

將眾多的多媒體應用集成于一個完整的框架內，旨在為多媒體

通信及應用環境提供標準的算法及工具，從而建立起一種能被

多媒體傳輸、存儲、檢索等應用領域普遍採用的統一數據格式

。

MPEG-4 的編碼理念是︰ MPEG-4 標準同以前標準的最顯著的

差別在于它是採用基于對象的編碼理念，即在編碼時將一幅景

物分成若干在時間和空間上相互聯繫的視頻音頻對象，分別編

碼后，再經過複用傳輸到接收端，然後再對不同的對象分別解

碼，從而組合成所需要的視頻和音頻。

這樣既方便我們對不同的對象採用不同的編碼方法和表示方法

，又有利于不同數據類型間的融合，並且這樣也可以方便的實

現對于各種對象的操作及編輯。例如，我們可以將一個卡通人

物放在真實的場景中，或者將真人置於一個虛擬的演播室裡，

還可以在互聯網上方便的實現交互，根據自己的需要有選擇的

組合各種視頻音頻以及圖形文本對象。

MPEG-4 系統的一般框架是︰對自然或合成的視聽內容的表示

；對視聽內容數據流的管理，如多點、同步、緩沖管理等；對

靈活性的支持和對系統不同部分的配置。

　　與 MPEG-1 、 MPEG-2 相比， MPEG-4 具有如下獨特的

優點︰

(1) 基于內容的交互性

MPEG-4 提供了基于內容的多媒體數據訪問工具，如索引、超

級鏈接、上下載、刪除等。利用這些工具，用戶可以方便地從

多媒體數據庫中有選擇地獲取自己所需的與對象有關的內容，

並提供了內容的操作和位流編輯功能，可應用于交互式家庭購

物，淡入淡出的數字化效果等。 MPEG-4

提供了高效的自然或合成的多媒體數據編碼方法。它可以把自

然場景或對象組合起來成為合成的多媒體數據。

(2) 高效的壓縮性

MPEG-4 基于更高的編碼效率。同已有的或即將形成的其它標

準相比，在相同的比特率下，它基于更高的視覺聽覺質量，這

就使得在低帶寬的信道上傳送視頻、音頻成為可能。同時

MPEG-4 還能對同時發生的數據流進行編碼。一個場景的多視

角或多聲道數據流可以高效、同步地合成為最終數據流。這可

用于虛擬三維遊戲、三維電影、飛行仿真練習等。

(3) 通用的訪問性

MPEG-4 提供了易出錯環境的魯棒性，來保證其在許多無線和

有線網路以及存儲介質中的應用，此外， MPEG-4 還支持基

于內容的的可分級性，即把內容、質量、複雜性分成許多小塊

來滿足不同用戶的不同需求，支持具有不同帶寬，不同存儲容

量的傳輸信道和接收端。

　　這些特點無疑會加速多媒體應用的發展，從中受益的應用

領域有︰

網際網路多媒體應用；廣播電視；交互式視頻遊戲；實時可視

通信；交互式存儲媒體應用；演播室技術及電視后期製作；採

用面部動畫技術的虛擬會議；多媒體郵件；移動通信條件下的

多媒體應用；遠程視頻監控；透過 ATM 網路等進行的遠程數

據庫業務等。 MPEG-4 主要應用如下︰

(1) 應用在網際網路視音頻廣播

　　由於上網人數與日俱增，道統電視廣播的觀眾逐漸減少，

隨之而來的便是廣告收入的減少，所以現下的固定式電視廣播

最終將轉向基於TCP/IP 的網際網路廣播，觀眾的收看模式也

由簡單的遙控器選擇頻道轉為網上視頻點播。視頻點播的概念

不是先把節目下載到硬碟，然後再播放，而是流媒體視頻

(streaming video) ，點擊即觀看，邊傳輸邊播放。

　　現下網際網路中播放視音頻的有︰ Real Networks 公司

的 Real Media，微軟公司的 Windows Media ，蘋果公司的

QuickTime ，它們定義的視音頻格式互不兼容，有可能導致

媒體流中難以控制的混亂，而 MPEG-4 為網際網路視頻應用

提供了一系列的標準工具，使視音頻碼流具有規範一致性。因

此在網際網路播放視音頻採用 MPEG-4 ，應該說是一個安全

的選擇。

(2) 應用在無線通信

MPEG-4 高效的碼率壓縮，交互和分級特性尤其適合于在窄帶

移動網上實現多媒體通信，未來的手機將變成多媒體移動接收

機，不僅可以打移動電視電話、移動上網，還可以移動接收多

媒體廣播和收看電視。

(3) 應用在靜止圖像壓縮

　　靜止圖像 ( 圖片 ) 在網際網路中大量使用，現下網路

的圖片壓縮多採用 JPEG 技術。 MPEG-4 中的靜止圖像 ( 紋

理 ) 壓縮是基於小波變換的，在同樣質量條件下，壓縮后的

文件大小約是 JPEG 壓縮文件的十分之一。

把網際網路上使用的 JPEG 圖片轉換成 MPEG-4 格式，可以

大幅度提升圖片在網路中的傳輸速度。

(4) 應用在電視電話

　　傳統用在窄頻電視電話業務的壓縮編碼標準，如 H261

，採用幀內壓縮、幀間壓縮、減少像素和抽幀等辦法來降低碼

率，但編碼效率和圖像質量都難以令人滿意。 MPEG-4 的壓

縮編碼可以做到以極低碼率傳送質量可以接受的聲像信號，使

電視電話業務可以在窄帶的公用電話網上實現。

(5) 應用在計算機圖形、動畫

MPEG-4 特殊的編碼模式和強大的交互能力，使得基于 MPEG

-4 的電腦,圖形和動畫可以從各種來源的多媒體數據庫中獲

取素材，並實時組合出所需要的結果。因而未來的電腦圖形可

以在 MPEG-4 語法所允許的範圍內向所希望的方向無限發展

，產生出今天無法想像的動畫仿真效果。

(6) 應用在電子遊戲

MPEG-4 可以進行自然圖像與聲音同人工合成的圖像與聲音的

混合編碼，在編碼模式上具有前所未有的靈活性，並且能及時

從各種來源的多媒體數據庫中調用素材。 這可以在將來產生

像電影一樣的電子遊戲，實現極高自由度的交互式操作。之後

MPEG-4 問世，採用 object 模式將影像、音訊和資料同時依

照傳輸需求，以壓縮解壓縮格式 (CODEC) 將其資料內容以多

樣的頻寬編碼，以符合網路傳輸的特性。其編碼後的資料頻寬

從 28.8Kbps 到 3M bps ，重點放在特定的頻寬內提供 " 足

夠 " 的品性。

　　 MPEG-4標準是超低碼率運動圖像和語言的壓縮標準，用

于傳輸速率低于 64 M bps的實時圖像傳輸，它不僅可覆蓋低

頻寬，也向高頻寬發展。較之前兩個標準而言，MPEG-4為多

媒體數據壓縮提供了一個更為廣闊的平台。它更多定義的是一

種格式、一種架構，而不是具體的算法。它可以將各種各樣的

多媒體技術充分用進來，包括壓縮本身的一些工具、算法，也

包括圖像合成、語音合成等技術。