什么是MPEG-4？ + MPEG基础知识

IsaacZ

转自：飞舞MP4 （限于论坛主题，只取其中三章并改名。）


前序:
因为本人工作的原因，MP3这块做了1年多，算是比较熟悉。而相对MP3来讲，MP4这块情况相对复杂些，其一，标准不象MP3这么分明，其二由于加入视频这块，比较复杂，所以，刚开始连自己都被MP4搞的头昏脑涨，因此，我整理个专题，其中有原创也有转载，基于我之前给一些朋友的公司做过MP4的培训，把这些材料整理成文，希望对广大入门级的MP4fans有所帮助！呵呵。闲话少说，开始我们的入门知识。我想从以下几个方面讲起。

（一）MPEG基础知识
（二）MPEG-4不同压缩编码格式
（三）常见视频格式解析
（四）什么是MP4？常见品牌的命名解释,MP4硬件架构
（五）主流MP4产品解决方案
（六）MP4屏幕类型

（一）MPEG基础知识
MPEG的全称是“Motion Picture Expert Group”（移动影像专家组），组建于1988年，目的是为传送音频和视频制定标准。

MPEG-1：

广泛的应用在VCD的制作和一些视频片段下载的网络应用上面，可以说99%的VCD都是用MPEG1格式压缩的。
我们目前习惯的MP3，并不是MPEG-3，而是MPEG-1 layer 3，属于MPEG-1中的音频部分。
MPEG1的像质等同于VHS，存储媒体为CD-ROM，图像尺寸320×240，音质等同于CD，比特率为1.5Mbps。
该标准分三个部分：
　　1.系统：控制将视频、音频比特流合为统一的比特流。
　　2.视频：基于H.261和JPEG。
　　3.音频：基于MUSICAM技术。

MPEG-2：

应用在DVD的制作（压缩）方面，同时在一些HDTV（高清晰电视广播）和一些高要求视频编辑、处理上面也有相当的应用面。
目标：
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Level　　　size　　Pixels/secbit-rat　　Application　
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Low　　　　352x240　　3M　　4　　consumertapeequiv.
Main　　　　720x480　　10M　　15　　studioTV　
High1440　1440x1152　47M　　60　　consumerHDTV　
High　　　1920x1080　63M　　80　　filmproduction　
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·与MPEG-1的区别：

　1.除了对帧(frame)进行搜索，还对场(field)进行搜索。
　2.MB色度格式还可为4:2:2、4:4:4。
　3.帧尺寸最大可为16383×16383
　4.可分级(Scalable)：时域(Temporal)等等……
　5.非线性MB量化因子。
　6.一些细微修正

MPEG-3：

原本针对于HDTV(1920×1080)，后来被MPEG-2代替。

MPEG-4：

针对多媒体应用的图像编码标准。
是一种新的压缩算法，使用这种算法的ASF格式可以把一部120分钟长的电影（未视频文件）压缩到300M左右的视频流，可供在网上观看。其它的DIVX格式也可以压缩到600M左右，但其图象质量比ASF要好很多。

MPEG-7：

基于内容表示的标准，应用于多媒体信息的搜索，过滤，组织和处理。

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由以上学术文章可以表达出以下几点核心：

第一：MPEG-1就是家里的VCD，MPEG-2就是家里的了DVD，MPEG-3被淘汰，MPEG-4文件相对体积非常小，常见的700M/2小时，但是图象质量基本接近DVD。
第二：之所以叫MP4，有一大部分人定义为：能播放MPEG-4编码标准的机器就叫MP4。。所以，根据这个标准，就知道市面上到底哪些是在挂羊头，卖狗肉。
第三：所谓MP3，就不是大家眼睛中的MPEG-3，以后听到有人说MP3就是MPEG-3的朋友要指正他哦。正确的叫法为：MPEG1-layer3。

（二）MPEG-4 不同压缩编码格式
   MP4播放器所支持的编码格式可以说是非常混乱，除了PMC，由于硬件平台的没有统一的标准，软件系统也是由厂商自行设计，这是造成MP4播放器的解码兼容性和解码稳定性参差不齐的根本原因；另外，由MPEG-4编码体系洐生出来的格式很多，除PMC之外的MP4，解码兼容性和硬件有关，这就大大增加了解码的难度，视频格式本来就多例如AVI，ASF，MPG，WMV，再加上编码算法也多：MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4，而大多MP4播放器所支持的MPEG-4编码，又有多种衍生的编码算法：DivX、XviD、H.263、 MS MPEG-4 3688 、 Microsoft Video1 、Microsoft RLE......
　　流媒体格式当中，微软所开发的ASF和WMV都是采用MPEG-4编码的，部分MP4支持ASF或WMV这两种流媒体格式。mpg格式既可以是MPEG-1和MPEG-2编码又可以是MPEG-4编码。


   以下转一篇文章，有助于你了解MPEG-4究竟是怎么回事：


《MPEG-4压缩标准之三国演义》

　运动图像专家组，英文简称MPEG（Moving Picture Experts Group）隶属于ISO/IEC的一个专家工作组，主要负责为数字音视频编码算法开发和制定标准。该组织始建于1988年，并于1992年制定出MPEG0－1标准，它是将视频数据压缩成1－2Mb/s的标准数据流，工业产品VCD机和MP3播放器都是以该标准为基础洐生出来的。随后的1994年，制定出MPEG－2标准，它是为了获得更高的分辨率（720*486），提供广播级视频和CD品质的音频而产生的高质量音视频编码标准，传输速率在3－10Mbit/s之间，它也是数字电视、DVB和DVD所遵循的压缩标准。
　　随着研究工作的深入发展，ISO又公布了“超低比特率活动图像和语音压缩标准”，排序MPEG－4,1998年10月批准第一版，1994年4月又公布了第二版及其校验模型（VM），MPEG－4正式编号是ISO/IEC国际标准14496，它是一种新型的多媒体标准，它与前标准一个重要区别就在于它是一个基于对象的视编码压缩标准，它所定义的码率控制的目标就是获得在给定码率下的最优质量，它为互联网上传输高质量的多媒体视频提供了很好的技术平台。
　　1998年微软开发了第一个在PC上使用的MPEG－4编码器，它包括MS MPEG4V1、MS MPEG4V2、MS MPEG4V3的系列编码内码，其中V1和V2用来制作AVI文件，一直到现在它都是作为Windows的默认组件，不过V1和V2的编码质量不是很好，一直到MS　MPEG4V3才开始有好转，画质有了显著的进步，但是不知微软出何居心，却将这个MS　MPEGV3的视频编码内核封闭，仅仅使其应用于Windows Media流媒体技术上，也就是我们熟悉的ASF流媒体文件中，ASF文件虽然有一些优势，但是由于过分的封闭不能被编辑，末得到广泛的应用，这便惹怒了那些个不怕天不怕地的视频黑客和致力于钻研视频编码的高手，后来，这些小组不仅破解了微软的视频编码，而且经过他们的修改，一种新的视频编码诞生了：那就是广为流传的MPEG编码器－DivX3.11。
　　DivX采用了MS的MPEGV3，改良后并加入自己功能称之为DivX3.11，也是目前互联网上普通采用的MPEG－4编码器之一。很快，DivX被传得红得发紫，几乎成了业界的标准，但是问题同样很快的出现了，DivX的基础技术是非法盗用微软的，微软声称将对所有推动DivX发展的人、企业进行追究，可是DivX技术的创造者之一罗达（Rota）正全面申请将DivX合法化，这是基于DivX虽然是从Window的发明出来的，但却没有用过任何微软的技术，更组建新公司DivXNetworks全力推广DivX，看来DivX（俗称压缩电影）蓬勃发展的大潮是势不可挡了。
　　然而——看来任何吸引眼球的故事在关键时刻都会发生转折，DivX的发展竟也不能脱离这一俗套，就在DivX顺利发展时期，DivX的技术逐渐成熟，商机无限的时候，一台好戏上演了，DivXNetworks成立初衷就是摆脱微软的技术封闭，因而发起一个完全开放源码的项目，名为“Projet Mayo”，目标是开发一套全新的、开放源码的MPEG4编码软件，由于它完全符合ISO　MPEG标准，又是完全开放源代码，OpenDivXCODEC吸引了很多软件、视频高手参与，很快便开发出具有更高性能的编码器Encore2等等，就在DivX最辉煌的时期，DXN公司突然封闭了DivX的源代码，并在Encore2的基础上发布了自有产品DivX4，原来DXN早就给自己留了后门，DivX采取的是LGPL协议，而不是GPL协议，虽说它们都是公共许可证协议，保障自由使用和修改软件或源码的权利，但LGPL允许私有，DXN就是利用这一协议出其不备的摆了所有人一刀。
　　接着——就象好莱坞复仇电影那样，所有被DXN公司狠狠涮了一回的软件、视频团体另起门户，逐渐重新聚拢开发力量，高举复仇大旗，在OpenDivX版本基础上，再次开发出一种新的MPEG－4编码——XviD，名字的顺序和Divx刚好相反，仅仅从名字就可以看出Xvid充满了复仇的力量。
　　从技术上来说，Xvid已经基本上与DXN公司的最新版本DivX5接近，或者还有所超越，它可以在保持DivX5画质基础上，大大提高压缩时间，被认为是目前最快的MPEG4编码。除此之外，Xvid还吸收了前车之鉴，依照GPL发布，也就是说，谁要是想做成产品而不开放源码是非法的。
　　跌宕起伏的故事讲完了，从技术和应用上来说，MPEG是非常好的压缩技术，甚至有人说它是21世纪数字视频压缩的标准，由于从MPEG－4洐生出来的格式很多，并且各大电影厂商也对MPEG-4技术存有戒心，虽然在互联网上可以找到基于MPEG－4标准的高质量的电影节目，但实际支持MPEG－4技术的硬件产品不是很多，Sigma公司的MPEG4解码卡NS4000支持ISO　MPEG4和DivX，但却不兼容微软公司的WMV，直到Snazzi推出Snazzi*DV AVIO，全面兼容MPEG-4的WMV、DivX和Xvid格式，是一款性价比极高的MPEG-4实时编解码卡。今天，我们终于有幸用硬件实时制作高画质的MPEG－4格式的电影了，随着科技的飞速发展，相信今后会有更多MPEG－4硬件产品可供我们选用。MPEG-4的春天就要来了。

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好，艰涩的文字看完，动人的历史故事看完，有朋友会说：原来MPEG-4这么复杂，充满了传奇的色彩。呵呵，我看完文章也有这样感受，结合实际，总结如下几点：

第一：微软的ASF格式、WMV、采用DIVX、XVID编码的AVI格式，全部都是MPEG-4编码。因此，能播放以上格式的，可以统称为MPEG-4播放器，简称MP4。

第二：MPEG-4并没有确定必须用什么扩展名，它只是一种编码方法而已，使用avi作为扩展名，是一种习惯性的沿用，这和标准的AVI是有所区别的。现在主流的MP4一般都支持DivX或Xvid编码的avi格式，但是其它很多编码的avi就不一定支持了。最后一提，格式兼容性还跟视频格式的分辨率，桢率和比特率有关，一个支持DivX的MP4播放器，却播放不了DivX的avi，很可能跟前面的三个因素有关。


（三）常见视频格式解析
　　现在网上的视频格式实在太多，我将这些格式整理了一下，给大家分享。有没有写全的，请回复。
　　目前，国际上有两大公认的音视频编码标准化组织:一个是国际电信联合会ITU属下的视频编码专家组VCEG（Video Code Expert Group）, VCEG制定的H.261、H.262、H.263已成为电视会议的视频压缩标准，最新推出的H.264是为新一代交互视频通讯制定的标准;另一个则名气更大——国际标准化组织ISO属下的运动图像专家组MPEG（Motion Picture Expert Group），MPEG制定的标准有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-4 AVC 、MPEG-7和MPEG-21。     
　　MPEG-1是较早的视频编码，质量比较差，主要用于 CD-ROM 存储视频，以及大家熟悉的 VCD（Video CD）；MPEG-2是一高清视频编码标准，分辨率达到了1920x1080。现在不但用于 DVD-Video ，而且大部分高清电视也采用 MPEG-2 编码, 美国、欧洲、日本都普遍采用MPEG-2编码作为数字视频的压缩标准；MPEG-4是为交互式多媒体通讯制定得压缩标准，几乎包括了所有多媒体、存储媒体和通信的接口；MPEG-4 AVC是一种不同于MPEG-4 的编码，更加适合低带宽传输；MPEG-7是为互联网视频检索制定的压缩标准；MPEG-21 是定义21世纪多媒体应用的标准化技术。  
　　为了彼此交流的需要,两大国际视频编码标准化组织也相互认证了一些标准，如H.262标准就等同于MPEG-2，而最新的H.264标准则被纳为MPEG-4的一部分。     
　　我国“数字音视频编解码技术标准工作组” 制定了AVS这一具有自主知识产权的第二代信源编码标准。它的编码效率比MPEG-2高2-3倍，与MPEG-4 AVC和H.264处于同一水平。AVS凭借简洁的技术方案，并回避了AVC的专利许可问题，有望成为中国数字电视的信源编码标准。
　　数字视频编码技术上的实力派还有微软的WMV（Windows Media Video），它授权费用低，而且可以在电脑中免费使用，它还是DVD论坛的下一代DVD编码标准之一,因此其应用前景被业界看好。　　
　　此外, 我们经常看到视频网站上的影视节目通常采用realplay的RM、RMVB格式和苹果的quicktime格式, 可以说它们已经成为网上视频的主角。这主要得益于它们较好地平衡了影音效果和文件体积的关系。   
　　除了以上商业色彩浓厚的编码技术外，民间的视频编码技术也异彩纷呈，例如我们熟知的采用 MPEG-4 视频编码方案的DivX、XivD、3ivX等。

具体分类：

ASF

ASF 是 Advanced Streaming format 的缩写，由字面（高级流格式）意思就应该看出这个格式的用处了吧。说穿了 ASF 就是 MICROSOFT 为了和现在的 Real player 竞争而发展出来的一种可以直接在网上观看视频节目的文件压缩格式！由于它使用了 MPEG4 的压缩算法，所以压缩率和图像的质量都很不错。因为 ASF 是以一个可以在网上即时观赏的视频“流”格式存在的，所以它的图象质量比 VCD 差一点点并不出奇，但比同是视频“流”格式的 RAM 格式要好。不过如果你不考虑在网上传播，选最好的质量来压缩文件的话，其生成的视频文件比 VCD （MPEG1）好是一点也不奇怪的，但这样的话，就失去了 ASF 本来的发展初衷，还不如干脆用 N AVI 或者 DIVX 。但微软的“子弟”就是有它特有的优势，最明显的是各类软件对它的支持方面就无人能敌。

n AVI

n AVI 是 newAVI  的缩写，是一个名为 ShadowRealm 的地下组织发展起来的一种新视频格式。它是由 Microsoft ASF 压缩算法的修改而来的（并不是想象中的 AVI），视频格式追求的无非是压缩率和图象质量，所以 NAVI 为了追求这个目标，改善了原始的 ASF 格式的一些不足，让 NAVI 可以拥有更高的帧率（frame rate）。当然，这是牺牲 ASF 的视频流特性作为代价的。概括来说， NAVI 就是一种去掉视频流特性的改良型 ASF 格式！再简单点就是——-非网络版本的 ASF ！

AVI

AVI 是 Audio Video Interleave 的缩写，这个看来也不用我多解释了，这个微软由 WIN3.1 时代就发表的旧视频格式已经为我们服务了好几个年头了。如果这个都不认识，我看你还是别往下看了，这个东西的好处嘛，无非是兼容好、调用方便、图象质量好，但缺点我想也是人所共知的：尺寸大！就是因为这点，我们现在才可以看到由 MPEG1 的诞生到现在 MPEG4 的出台。

MPEG

MPEG 是 Motion Picture Experts Group  的缩写，它包括了 MPEG-1, MPEG-2 和 MPEG-4 （注意，没有MPEG-3，大家熟悉的MP3 只是 MPEG Layeur 3）。MPEG-1相信是大家接触得最多的了，因为它被广泛的应用在 VCD 的制作和一些视频片段下载的网络应用上面，可以说 99% 的 VCD 都是用 MPEG1 格式压缩的，（注意 VCD2.0 并不是说明 VCD 是用 MPEG-2 压缩的）使用 MPEG-1 的压缩算法，可以把一部 120 分钟长的电影（未视频文件）压缩到 1.2 GB 左右大小。MPEG-2 则是应用在 DVD 的制作（压缩）方面，同时在一些 HDTV（高清晰电视广播）和一些高要求视频编辑、处理上面也有相当的应用面。使用 MPEG-2 的压缩算法压缩一部 120 分钟长的电影（未视频文件）可以到压缩到 4 到 8 GB 的大小（当然，其图象质量等性能方面的指标 MPEG-1 是没得比的）。MPEG-4 是一种新的压缩算法，使用这种算法的 ASF 格式可以把一部 120 分钟长的电影（未视频文件）压缩到 300M 左右的视频流，可供在网上观看。其它的 DIVX 格式也可以压缩到 600M 左右，但其图象质量比 ASF 要好很多。

DIVX

DIVX 视频编码技术可以说是一种对 DVD 造成威胁的新生视频压缩格式（有人说它是 DVD 杀手），它由 Microsoft mpeg4v3 修改而来，使用 MPEG4 压缩算法。同时它也可以说是为了打破 ASF 的种种协定而发展出来的。而使用这种据说是美国禁止出口的编码技术 ——- MPEG4 压缩一部 DVD 只需要 2 张 CDROM！这样就意味着，你不需要买 DVD ROM 也可以得到和它差不多的视频质量了，而这一切只需要你有 CDROM 哦！况且播放这种编码，对机器的要求也不高，CPU 只要是 300MHZ 以上（不管你是PII,CELERON,PIII,AMDK6/2,AMDK6III,AMDATHALON,CYRIXx86）在配上 64 兆的内存和一个 8兆 显存的显卡就可以流畅的播放了。这绝对是一个了不起的技术，前途不可限量！

QuickTime
   
QuickTime（MOV）是 Apple（苹果）公司创立的一种视频格式，在很长的一段时间里，它都是只在苹果公司的 MAC 机上存在。后来才发展到支持 WINDOWS 平台的，但平心而论，它无论是在本地播放还是作为视频流格式在网上传播，都是一种优良的视频编码格式。到目前为止，它共有 4 个版本，其中以 4.0 版本的压缩率最好！

REAL VIDEO

REAL VIDEO （RA、RAM）格式由一开始就是定位就是在视频流应用方面的，也可以说是视频流技术的始创者。它可以在用 56K MODEM 拨号上网的条件实现不间断的视频播放，当然，其图象质量和 MPEG2、DIVX 等比是不敢恭维的啦。毕竟要实现在网上传输不间断的视频是需要很大的频宽的，这方面 ASF 的它的有力竞争者！

普通的rm格式是real8.0格式，采用的是固定码率编码。多件于VCD－rm，呈流行了一段时间。但由于VCD片源的先天不足，不够清晰，所以压出来的rm也不会清晰。特别是标准在线的225kbps码率，清晰度简直惨不忍睹。

RMVB比RM多了一个VB，VB指的就是variable bit，动态码率的意思！就是real公司的新的编码格式9.0格式。rmvb（real9.0）和rm（real8.0）在音频的编码上都仍旧是采用8.0格式，我们压片时至少采用32kbps sterero music，通常时44K，MTV类的有用到96K，再高就没必要压缩了！

IsaacZ

老帖子了，里面有好些HTML代码，整理一下。

河马

真的长了不少见识 谢谢 黑猫