各种音视频编解码学习详解（4）--Mpeg系列——Mpeg 4

最新推荐文章于 2021-05-22 01:50:31 发布

simon-扬

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分类专栏：音视频编解码文章标签： codec mpeg 视频封装

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本文介绍了5.1声道的构成，特别是杜比5.1声道技术，以及其在音频体验中的应用。接着，深入探讨了MPEG-4标准，包括其诞生背景、编码效率、交互性和适应性，以及在不同应用场景中的优势。MPEG-4采用AV对象的概念，支持基于内容的编码，提供高效压缩和交互性功能，适用于互联网流媒体、光碟和电视广播等领域。

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在上次对MPEG-2的学习整理中，有一个疑惑，双声道理解，就是左右立体声，但是5.1声道是什么？我们经常看到杜比5.1声道的说法。“0.1”声道具体指什么？今天去wiki查了一下，相关内容也整理入我们的学习笔记。本文档资料来源:

5.1声道

　　使用杜比数字技术下，最标准常用的是5.1声道设置，但杜比数字容许一系列不同声道的选择。全部可供选择的声道如下列所示:

单声道（中央）
双声道立体声（左、右），选择性地交叉应用杜比环回
三声道立体声（左、中、右）
双声道立体声加单环回（左、右、环回）
三声道立体声加单环回（左、中、右、环回）
四声道环回立体声（左前、右前、左后、右后）
五声道环回立体声（左前、中、右前、左后、右后）

　　以上所有这些设置可选择性地使用低频效果和杜比数字EX矩阵编码中加入附加后环绕声道。杜比编码技术是向下兼容的，很多杜比播放器／解码器均备有向下混音作用是发布不同声道至可供使用的扬声器。这包括一些功能例如声音数据通过前扬声器播放（如适用），和当中央扬声器不适用时发布中央频道至左或右扬声器。或当用户只有2.0喇叭时，杜比解码器能把多声道信号混音编码为 2.0立体声。

　　在5.1, 7.1 或其他等文字中，'.1'指的是低频LFE声道。

　　其实5.1声道就是使用5个喇叭和1个超低音扬声器来实现一种身临其境的音乐播放方式，它是由杜比公司开发的，所以叫做“杜比5.1声道”。在5.1声道系统里采用左(L)、中(C)、右(R)、左后(LS)、右后(RS)五个方向输出声音，使人产生犹如身临音乐厅的感觉。五个声道相互独立，其中“.1” 声道，则是一个专门设计的超低音声道。正是因为前后左右都有喇叭，所以就会产生被音乐包围的真实感。如右图所示。

MPEG-4

总体介绍

　　MPEG-4是一套用于音频、视频信息的压缩编码标准，由国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）下属的“動態影像专家组”（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流媒体、光碟、語音傳送（視訊電話），以及電視廣播。MPEG-4作为ISO/IEC14496正式发布。ISO/IEC 14496-Coding of audio-visual object （AV对象编码）。

　　为了应对网络传输等环境，传统的 MPEG-1/2 已经不能适应，所以促使了 MPEG-4 的诞生。与 MPEG-1和MPEG-2相比，MPEG-4的特点是其更适于交互AV服务以及远程监控。MPEG-4是第一个使你由被动变为主动(不再只是观看，允许你加入其中，即有交互性)的动态图像标准，它的另一个特点是其综合性。从根源上说，MPEG-4试图将自然物体与人造物体相溶合 (视觉效果意义上的)。MPEG-4的设计目标还有更广的适应性和更灵活的可扩展性。 MPEG-4 采用了一系列新技术，来满足在低带宽下传输较高视频质量的需求。DivX，XviD，MS MPEG4 都是采用的MPEG-4 视频编码，除了在 DVDRip 上面的应用，3GPP现在也接纳了 MPEG-4 作为视频编码方案。

　　最初MPEG-4的主要目的是用于低比特率下的视频通信，但是作为一个多媒体的编码标准，它的范围最后得到了扩展。在技术方面MPEG-4允许不同的软件/硬件开发商创建多媒体对象来提供更好的适应性、灵活性，为数字电视，动态图像，互联网等业务提供更好的质量。　　

　　MPEG-4提供范围从每秒几k比特到每秒数十兆比特的，它具有下面功能：

改善MPEG-2的编码效率
- MPEG-4基于更高的编码效率。同已有的或即将形成的其它标准相比，在相同的比特率下，它基于更高的视觉听觉质量，这就使得在低带宽的信道上传送视频、音频成为可能。同时MPEG-4还能对同时发生的数据流进行编码。一个场景的多视角或多声道数据流可以高效、同步地合成为最终数据流。这可用于虚拟三维游戏、三维电影、飞行仿真练习等。
提供混合媒体数据（视频，音频，语音）的编码能力
差错容忍使得内容稳定传输。
- 当在传输有误码或丢包现象时，MPEG4受到的影响很小，并且能迅速恢复。
提供受众视听场景的互动能力，MPEG-4终端用户提供不同的对象支持各种互动要求。
- MPEG-4提供了基于内容的多媒体数据访问工具，如索引、超级链接、上传、下载、删除等。利用这些工具，用户可以方便地从多媒体数据库中有选择地获取自己所需的与对象有关的内容，并提供了内容的操作和位流编辑功能，可应用于交互式家庭购物，淡入淡出的数字化效果等。 MPEG-4提供了高效的自然或合成的多媒体数据编码方法。它可以把自然场景或对象组合起来成为合成的多媒体数据。
MPEG-4对传输数据网是透明的，它可以兼容各种网络。
- MPEG-4提供了易出错环境的鲁棒性，来保证其在许多无线和有线网络以及存储介质中的应用，此外，MPEG-4还支持基于内容的的可分级性，即把内容、质量、复杂性分成许多小块来满足不同用户的不同需求，支持具有不同带宽，不同存储容量的传输信道和接收端。
- 这些特点无疑会加速多媒体应用的发展，从中受益的应用领域有：因特网多媒体应用；广播电视；交互式视频游戏；实时可视通信；交互式存储媒体应用；演播室技术及电视后期制作；采用面部动画技术的虚拟会议；多媒体邮件；移动通信条件下的多媒体应用；远程视频监控；通过ATM网络等进行的远程数据库业务等。