MPEG技术与VCD2.0制作系统

Author: 曹蕴明 Date: 1997-01-01

  视频的采集与压缩是多媒体技术中的一个关键问题,目前世界上许多专家正致力于视频压缩技术的突破。1992年国际ISO组织推出以“活动图象专家组”命名的MPEG视频压缩标准,它的任务是解决视频图象压缩、音频压缩及多种压缩数据流的复合与同步。它很好地解决了计算机系统对庞大的视频数据的吞吐、传输和存储问题,使影像的质量和音频效果越来越令人满意。
  MPEG活动图象压缩的方法为减少帧内信息冗余量,即将一帧图象中传递的象素合并和省略,利用P×64标准达到减少一帧中所传送的信息量。另外则只选择传送少数关键帧,而利用插补和预测法将未传送的各帧依靠计算机来求得,达到减少帧间冗余的目的,经此处理后使活动图象压缩比可至200:1。
  MPEG标准包括MPEG-Ⅰ和MPEG-Ⅱ。MPEG-Ⅰ的图象分辨率为352×288(PAL制),具有VHS画面水平;MPEG-Ⅱ理论上可以提供720×576(PAL制)分辨率的广播级质量图象。
  MPEG视频压缩技术出现后,给计算机和家电产品带来了新的发展机遇和应用市场。MPEG-Ⅰ以VCD作为产品载体一问世即在世界范围里引起哄动,迅速为众多公司采用、生产,并迅猛地向家庭领域扩张。它主要应用在以下几方面:
  1.消费性娱乐业:制作电影、录像、卡拉OK光碟。
  2.视频节目的归档保存:电影、电视、录像节目的资料保存。
  3.制作教育培训、演示介绍、宣传节目和各种导游、导购、导览、百科全书,可供各个行业应用。
  4.基于网络的视频点播服务(VOD)。
  5.基于INTERNET信息高速公路的视频解决方案。
  正是广泛的应用市场需求,MPEG压缩软硬件才纷纷涌现,同时又促进了MPEG视频压缩技术的推陈出新。这就使它的开发、生产、发展走上了一条具有强大生命力的新路。
  因为MPEG视频压缩系统的技术复杂,设备昂贵,故至今为止普及程度很低。但随着技术的进步和工艺的成熟,价格下降,应用面正在拓宽,过去需要花费上百万元和几十万元才能做成的事,现在几万元即可实现。例如美国最新产品MPEGator实时影音压缩系统只要花6万元左右即可构成一个专业系统。在586PC机(P133CPU,32MB内存,2G硬盘)上即可运行。
  MPEGator采用了最新的压缩芯片VideoFLOW,可以实时进行压缩及象素运动预估计算,拥有全面实时MPEG捕录功能。在Windows 95系统下,能实时捕录MPEG-Ⅰ视频、音频及系统层数据,可达标准的SIF分辨率(352×288,25帧/秒)。视频信号可实时监视,用户可在同一个界面下实时回放压缩后的MPEG-Ⅰ片段。
  MPEGator拥有S-Video、Composite及立体声音频接口,可通过电视、录像机、摄像机、CD机,或将任何信号源实时捕录压缩成MPEG格式。
  PAL/NTSC视频信号由复合视频或S-Video接口输入后,由解调器转换成4:2:0格式。随后数据通过信号压缩ICC芯片及动态预估MEC芯片进行复杂数据运算。音频信号由音频解调器数字化,并由DSP实时压缩成MPEG-Ⅰ数据格式。音频信号在实时压缩时亦可联接到计算机声卡上或有源音箱供回放监听。
  MPEGator提供了一个简单、强大的操作界面,能对外接信号作亮度、颜色、彩度、色泽等调校。另外,压缩数据包括分辨率、数据率、平整参数、IBP格式序列、质量规范及各种很多不同的调校,应有尽有。软件已预定了许多流行的输出格式,例如VCD、电子邮件用的低分辨率文件等,用户亦可自行决定其它输出格式。
  MPEG压缩技术最初的运用是定位在卡拉OK上,此标准称为VCD 1.0版。93年制订的VCD 11版本使光盘的记录格式更适合于活动影片的播放,成为VCD生产遵从的主标准。94年根据发展需要,又联合制订VCD 2.0版,VCD 2.0版作了如下大量的改进:
  1.增加了菜单功能。播放时屏幕上出现VCD光盘所记录的节目单,便于用户指定播放顺序,节目单之下还可以有下层节目单或者片断。这种功能称为播放控制功能(PBC),使得VCD不仅可用于播放电影,也更适合卡拉OK,还可适合于教育、培训、图书馆、商品选购、文档存放等方面。
  2.增加了高分辨率静止画面功能。VCD 2.0版读取图片、动画定格时,在信号读取方法上充分利用了存储空间,使静止画面能以活动画面2倍的分辨率来播映,使VCD适合于作为电子图书、照片集等应用。
  3.使VCD与CD-DA(音乐CD)兼容、即音乐CD内容也可以用VCD来录制,沟通了这两大类CD片的相容性。
  由上可见VCD 2.0版使VCD的应用范围扩大和通用了,比VCD 1.1版先进很多,对VCD 2.0标准的了解,对于制作VCD 2.0及播放具有重要的指导性。
  VCD 2.0的制作简单地说就是将视频、音频数据按ISO 11172-Ⅰ规格压缩成MPEG-Ⅰ文件,并转成MPS文件。再利用VCD 2.0制作软件(Video Write VCD 2.0)去编辑流程图,这个过程是把MPEG-Ⅰ文件变成VCD 2.0格式的关键,在软件内我们根据故事大纲把文件排次序,依其主目录结构决定有关画面的显示时间,即把MPEG-Ⅰ文件按次序放在VCD的影音轨上,制成所谓的Disc Imdge,然后把Disc Imdge写进CD-R。经检定的VCD母片可送工厂压碟或用CD-R刻录机进行复制。
  CD-R即可记录CD,可通过光盘刻录机一次写制几张盘片,这同磁盘录制方法相仿。CD-ROM具有的功能CD-R都有,CD-R可通过任何CD-ROM驱动器读取。CD-R录制设备目前仅需要1万元左右,CD-R盘片大约50元左右。对于小规模经营来说,CD-R技术显得经济实惠,开办资金少,设备投资小,制作过程短,使得CD-R制作技术会很快普及。过一、二年后会有更廉价的CD-R录写设备、盘片推出。制作技术的普及,任何使用者都可以把各种个人的资料及影像资料录制、存储在光盘上。制作光盘的成本将是每1MB几分钱。