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第一組　專題報告 MPEG History & Theory

第一組　專題報告 MPEG History & Theory. B89901051 陳佳妤 B89901125 陳羿帆 B89901128 陳冠宇. Outline. History Video compression -goal -mpeg structure MPEG family -MPEG-1 -MPEG-2 -MPEG-4 & comparison DEMO. History.

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第一組　專題報告 MPEG History & Theory

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Presentation Transcript

  1. 第一組　專題報告MPEGHistory & Theory B89901051 陳佳妤 B89901125 陳羿帆 B89901128 陳冠宇

  2. Outline • History • Video compression -goal -mpeg structure • MPEG family -MPEG-1 -MPEG-2 -MPEG-4 & comparison • DEMO

  3. History • MPEG是動態視訊專家小組（Moving Picture Experts Group）的簡稱，1988年ISO/IEC對動態視訊與語音壓縮標準提出的壓縮準則，如今已廣泛地被使用在各方面的視訊應用。

  4. Video Compression • Reduce temporal and spatial redundancy 　（去除鄰近畫面時間和空間上相似重複的地方） Temporal redundancy —相連畫面中的相關性 Spatial redundancy —一張畫面之中像素間的相關性

  5. MPEG layered structure • I 畫面（Intra-coded pictures）： －僅使用本身的資料進行編碼，沒有參考其他畫面的資料，可以單獨進行解碼。 • P 畫面（Predictive coded pictures）： －在解碼時，會使用到較早被播放的 I 畫面或 P 畫面做為參考畫面。 • B 畫面（Bidirectionally predicted pictures）： －在解碼時，會使用到前面及後面兩個方向參考畫面的資料。擁有最高的編碼效率，本身不再做為其他預測編碼用。

  6. MPEG(Cont.) • IBP order

  7. MPEG-1 • DCT -remove the intraframe redundancy • Motion compensation -remove the interframe redundancy

  8. MPEG-1(Cont.) (2) (3) (1) (4)

  9. MPEG-1(Cont.) (1)畫面經過DCT所轉成的頻譜 (2)量化矩陣 (3)將能量高的部分保留下來 (4)經過zigzag後，記錄zero的個數及後面所接的非零的數，進行編碼 Ex.如矩陣(3)經過zigzag後為 -34,0,1,0,-1,1,0,0,0,0,0,0,-1 =>(34),(1,1),(1,-1),(0,1),(6,-1)

  10. Motion compensation (Cont.) • 在影像還原的過程中，可藉由鄰近的frame預測出該張frame，因為通常鄰近的frame，物體形狀和位置不會改變太多

  11. MPEG-2 MPEG-1制定時，其解像度只有350＊240＊30，由於電腦螢幕的要求過高，所以播放的效果都不堪為使用 者所滿意，故其並不適合做視訊傳播的應用，因此ISO/IEC在1990年又開始制定MPEG-2的視訊壓縮標準，增加了視訊應用範圍的彈性。

  12. MPEG-2(Cont.) • 視訊編碼的可調性(scalability） －它能將視訊編碼成兩層或多層的壓縮視　訊，用不同位元符號的格式來表示各層 資料流的型態 －缺點：比傳統單層視訊編碼的複雜性 高。 －優點：當視訊的資料流在網路上傳送 時， 有較好的錯誤復原力

  13. MPEG-2(Cont.) 例如: • 基礎層(Base layer video)傳送於高優先權的通道當接收端接收到兩層的資料時，基礎層的視訊能自己單獨地解碼，提供基本的影像品質 • 增強層（Enhancement layer video）傳送於低優先權的通道，包含較少重要的資訊，若發生資料遺失時，則對視訊品質影響不大

  14. MPEG-4 • 將影像分為前景和背景，主要應用在多媒體環境，是以內容為基礎的編碼方式（Content-based coding） • 主要是切割畫面和追蹤物件移動的軌跡 • 壓縮效率和影像品質都較前二者為佳

  15. MPEG-4

  16. Comparison

  17. Outline • MPEG影片的實例解說 • 原始檔：Sony DV所拍攝 • MPEG1：VCD • MPEG2：DVD • MPEG4：DivX 5 • 原始檔與壓縮過檔案的不同點 • 畫質好壞 • 檔案大小 • 網路傳輸效率 • 電腦資源佔用率

  18. MPEG影片的實例（原始檔） • 需要Sony Software DV code • 檔案格式 • 未壓縮 • 影像畫素720*480 • NTSC規格：交錯式掃瞄，每秒30格 • 聲音規格：48000Hz PCM 16bits • 位元率（bit rate）：1536 (kbps) （CBR：constant bit rate） • 檔案連結（2分59秒，649MB）

  19. MPEG影片的實例（DVD） • 需下載MPEG2的解碼器 • 檔案格式 • 以MPEG2格式壓縮影像及聲音 • NTSC規格：非交錯式掃瞄，每秒30格 • 影像畫素720*480 • 聲音規格：48000Hz • 位元率（bit rate）：平均為4800kbps，最高到9000kbps （VBR：variable bit rate） • 檔案連結（ 2分59秒，181MB ）

  20. MPEG影片的實例（VCD） • 最流通的格式（作業系統內建解碼器） • 檔案格式 • 以MPEG1格式壓縮影像及聲音 • NTSC規格：非交錯式掃瞄，每秒30格 • 影像畫素352*240 • 聲音規格：44100Hz（和CD相同） • 位元率（bit rate）：1152 (kbps) （CBR） • 檔案連結（ 2分59秒，29.8MB ）

  21. MPEG影片的實例（DivX 5） • 需下載DivX 5（屬MPEG4一種）解碼器 • 檔案格式 • 以MPEG4格式壓縮影像及聲音 • 影像畫素720*480（可以自己調） • 聲音規格：44100Hz （可以自己調） • 位元率（bit rate）： 236kbps（可以自己調） （VBR：variable bit rate） • 檔案連結（ 2分59秒，34MB ）

  22. 畫質與檔案大小比較 • 原始檔與DVD（MPEG2）比較： • 原始檔畫面較有立體感 • DVD可消除原始檔的非交錯式掃瞄方式（deinterlace） • DVD （MPEG2）約為原始檔的4分之一大 • VCD與DivX 5比較 • 兩者檔案大小相當（原始檔的24分之一大），但DivX 5畫質接近DVD • DivX 5需下載解碼程式，較不便

  23. 電腦資源佔用率 • 以P42.4G 256MB（網多實驗室電腦） 以Windows Media Player全螢幕播放為例 • VCD CPU：3-8% Memory：9744kB • DVD CPU：27-35% Memory：12412kB • DivX5 CPU：25-35% Memory：13440kB

  24. 網路傳輸效率 • LAN • 100MB • 10MB • ADSL 512kB • PHS 64kB • 電話撥接56kB DVD VCD DivX 5

  25. MPEG特性總整理

  26. RAW

  27. DVD

  28. DivX 5

  29. VCD

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