相信很多人家中都有VCD或DVD播放器，也有过通过计算机网络传送多媒体信息的经历，当我们享受这些新型视听设备给我们带来欢娱的同时，是否意识到它们的出现和大规模的应用在很大程度上要归功于MPEG系列标准的指定。
MPEG标准一直是许多研究机构的研究热点，也是工业界产品开发的热点。MPEG标准阐明了声音和电视图像的编码和解码过程，严格规定了声音和图像数据编码后组成比特数据流的句法。提供了解码器的测试方法等，但没有对所有内容都作严格规定，尤其是对压缩和解压缩的算法，这样既保证了解码器能对符合MPEG标准的声音数据和电视图像数据进行正确解码，又给MPEG标准的具体实现留有很大余地。人们可以不断改进编码和解码算法，提高声音和电视图像的质量以及编码效率。
字串2 广泛的应用领域
MPEG-1处理的是标准图像交换格式SIF(Standard Interchange format)或者称为SIF(Source Input Format)的电视，即NTSC制和PAL制，压缩的输出速率定义在1.5 Mbit/s以下。这个标准主要是针对当时具有这种数据传输率的CD-ROM和网络而开发的，用于在CD-ROM上存储数字影视和在网络上传输数字影视。
从该标准于颁布的那一刻起，MPEG-1取得了一连串的成功，如VCD和MP3的大量使用，Windows95以后的版本都带有一个MPEG-1的软件解码器，可携式MPEG-1摄像机等等。
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MPEG-2标准从1990年开始研究，1994发布DIS。它是一个直接与数字电视广播有关的高质量图像和声音编码标准。MPEG-2可以说是MPEG-1的扩充，因为它们的基本编码算法都相同。但MPEG-2增加了许多MPEG-1所没有的功能，例如增加了隔行扫描电视的编码，提供了位速率的可变性能功能。MPEG-2要达到的最基本目标是：位速率为4-9 Mbit/s，最高达15 Mbit/s。
自从MPEG-2诞生以来，视音频领域发生了巨大的改变：已经售出了大量的卫星和有线电视的解码器（机顶盒）、DVD播放器，基于MPEG-2的HDTV开始启动，4：4：2的规范用于电视工作室的高质量编辑等。
MPEG-4是为视听数据的编码和交互播放开发算法和工具，是一个数据速率很低的多媒体通信标准。MPEG-4的目标是要在异构网络环境下能够高度可靠地工作，并且具有很强的交互功能。
字串1 MPEG-4是一组已经标准化的技术，可供人们选取以实现新的或改造旧的应用。有许多可能的候选者：web音频点播，数字无线广播（在窄带频段上，如AM），web上的视频服务，移动设备上的多媒体交互，数字多媒体广播，电子节目导航（EPG），web上的虚拟现实体验和虚拟站点等。
MPEG-7的工作于1996年启动，名称叫做多媒体内容描述接口，目的是制定一套描述符标准，用来描述各种类型的多媒体信息及它们之间的关系，以便更快更有效地检索信息。这些媒体材料可包括静态图像、图形、3D模型、声音、话音、电视以及在多媒体演示中它们之间的组合关系。在某些情况下，数据类型还可包括面部特性和个人特性的表达。
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MPEG-7的应用领域包括：数字图书馆，例如图像目录、音乐词典等；多媒体目录服务，例如黄页；广播媒体的选择，例如无线电频道、TV频道等；多媒体编辑，例如个人电子新闻服务、多媒体创作等等。潜在应用的应用领域包括：教育、娱乐、新闻、旅游、医疗、购物等等。
复杂的技术实现
MPEG-1的标准号为ISO/IEC 11172，标准名称为“信息技术——用于数据速率高达大约1.5 Mbit/s的数字存储媒体的电视图像和伴音编码”由五个部分组成：系统（规定电视图像数据、声音数据及其他相关数据的同步）电视图象（规定电视数据的编码和解码）；声音（规定声音数据的编码和解码）；一致性测试（这个标准详细说明如何测试比特数据流和解码器是否满足MPEG-1前三个部分(Part1、2和3中所规定的要求，这些测试可由厂商和用户实施）；软件模拟（实际上，这部分的内容不是一个标准，而是一个技术报告，给出了用软件执行MPEG-1标准前三个部分的结果），图1为MPEG-1译码器示意图。
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图2 MPEG-2的系统模型
其中系统是规定电视图像数据、声音数据及其他相关数据的同步。MPEG-2的系统模型如图2所示。这个标准主要是用来定义电视图像数据、声音数据和其他数据的组合，把这些数据组合成一个或者多个适合于存储或者传输的基本数据流。数据流有两种形式，一种称为程序数据流PS(Program Stream)，另一种称为传输数据流TS(Transport Stream)。程序数据流是组合一个或者多个规格化的即包化基本数据流PES(Packetised Elementary Streams)而生成的一种数据流，用在出现错误相对比较少的环境下，适合使用软件处理的应用；传输数据流也是组合一个或者多个PES而生成的一种数据流，它用在出现错误相对比较多的环境下，例如在有损失或者有噪声的传输系统中。
字串2 图3 MPEG-4系统示意图
MPEG-4引入了对象基表达的概念，用来表达视听对象AVO；MPEG-4扩充了编码的数据类型，由自然数据对象扩展到计算机生成的合成数据对象，采用合成对象/自然对象混合编码SNHC(Synthetic/Natural Hybrid Coding)算法；在实现交互功能和重用对象中引入了组合、合成和编排等重要概念。MPEG-4系统构造如图3所示。
字串3 MPEG-4中制定了一个称为传输多媒体集成框架DMIF(Delivery Multimedia Integration Framework)的会话协议，它用来管理多媒体数据流。该协议在原则上与文件传输协议FTP(File Transfer Protocol)类似，其差别是：FTP返回的是数据，而DMIF返回的是指向到何处获取数据流的指针。DMIF覆盖了三种主要技术：广播技术、交互网络技术和光盘技术。MPEG-4将应用在移动通信和公用电话交换网PSTN(public switched telephone network)上，并支持可视电话、电视邮件、电子报纸和其他低数据传输速率场合下的应用。
MPEG-4的标准名是甚低速率视听编码，有6个部分，它们是：系统标准；电视图像标准；声音标准；一致性测试标准；参考软件； 传输多媒体集成框架。
字串1 与其他的MPEG标准一样，MPEG-7是为满足特定需求而制定的视听信息标准。MPEG-7标准也是建筑在其他的标准之上的，例如，PCM、 MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4等等。在MPEG-7中，例如MPEG-4中使用的形状描述符、MPEG-1和MPEG-2中使用的移动矢量等，都可能在MPEG-7中用到。
图4 MPEG-7的范围
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图4表示了MPEG-7的处理链，这是高度抽象的方框图。在这个处理链中包含有三个方框：特征抽取、标准描述和检索工具。特征的自动分析和抽取对MPEG-7是至关重要的，抽象程度越高，自动抽取也越困难，而且不是都能够自动抽取的，因此开发自动的和交互式半自动抽取的算法和工具都是很有用的。尽管如此，特征抽取和检索工具都不包含在MPEG-7标准中，而是留给大家去竞争，以便得到最好的算法和工具。
MEPG是一个成功的事迹。它利用了由多媒体业界的不同成员发展的技术，并集成为强有力的标准，以适应时代的需要。MEPG能做到这一点是因为它能把商业的需求转为相应的技术规范，同时又在两者之间划上严格的界限。这样，它着手发展它的标准时，能够利用来自世界各地成百上千的科研人员的热情，而不受商业短期考虑的影响。
字串8 专家评述
●实现MPEG标准的软硬件内容和开发难度
实现MPEG标准软件的主要内容：如何对视频压缩及编码采用什么算法，如何用最佳方案实施。因为MPEG标准对于发和收是不对称的，发端难度较大，收端相对简单，只要符合统一标准，各种机型基本标准达到都能接收解码。因此，接收解码芯片有很多厂家制作，如：法国汤姆逊，日本富士通，韩国三星，美国CSI等等，实际有20多家大量生产。由于市场竞争激烈，技术发展很快，芯片都在提高集成度和增加功能，将CPU和MPEG -2解码，将开放式平台如Open-TV中间件都制在一个芯片中，价格由原来的70-80美元，降到30-40美元。
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收端只要选用合适的芯片，其软件制作和硬件设计难度都不太大。因为软件开发可以得到芯片制造商的技术支持或其他软件开发商的技术支持，整机只要设计制造没有问题，基本没有很大的调试工作，就可以批量生产。
发端软件开发难度较大，关键是如何用最佳的无损压缩算法实现运动补偿预测，变换域编码和DCT编码。硬件基本上都参考国外样机，选购国外器材。主要是量少，做样机没有问题，但没有正式产品或产量有限，质量不稳定，没有投入正式使用。
●MPEG对我国信息技术产品及产业发展的重要意义
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目前，我国从事MPEG技术研究的单位和公司还是较多的，从数字技术的发展趋势，MPEG对我国信息技术产品及产业发展无疑是巨大的。美国2006年广播电视全部数字化。我国申奥成功，在举办奥运会时，对外广播必然也会要求数字化。我国现有数字卫星电视接收机将来允许百姓接收后，也会大量发展，在通信和其它涉及图像压缩的企业，都需要使用MPEG压缩。因此，在广播电视，工业电视，家用信息产品，通信等许多领域有大量需要用MPEG技术的产品，一定会形成新的产业。
大事记
从20世纪70年代，各国都在研究高清晰度电视，产生各种方案，如D-MAC、分量化、数字高清晰等等。
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1980年以后，国际标准化组织（ISO）、国际电工委员会(IEC)和国际电信联盟(ITU)下属的国际电报电话咨询委员会(CCITT)陆续完成了各种数据压缩与通信的标准和建议。
1988年移动图像专家组（Moving Picture Experts Group，MPEG）成立，是ISO/IEC的一个工作组，负责为数字音频和视频发展编码表示标准。
1991年完成MPEG-1标准，应用于价格便宜、图像要求不高的场合。成为VCD、闭路电视和MP3等产品的基础。
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1994年完成MPEG-2标准，主要用于标准清晰度、高清晰度视频节目的存储及传输，成为数字电视机顶盒和DVD等产品的基础。
1992年，MPEG-3已经合并到高清晰度电视工作组，及并入MPEG-2。
1998年确定出MPEG-4标准，其目标是支持多种多媒体的应用，特别是多媒体信息基于内容的检索和访问，可根据不同的应用需求，现场配置解码器。用于web和移动通信的多媒体。
字串1 2000年指定出MPEG-7标准，标准名是：“多媒体内容描述接口（Multimedia Content Description Interface）”，它为各类的多媒体信息规定一种标准化的描述，这种描述与多媒体信息的内容本身一起，支持用户对其感兴趣的各种资料的快速有效的检索。
2000年6月开始至今，酝酿确定新的标准MPEG-21——“多媒体框架（Multimedia Framework）”。
产权保护
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MPEG系列标准为数字化视频、音频数据交换的商业化、工业化奠定了基础。例如：MPEG-1和MPEG-2已经为VCD,DVD和数字电视等产业的发展奠定了基础，MPEG-4和MPEG-7将对新一代音频/视频系统和网络的应用产生重大影响。可以说，MPEG系列标准的确定满足了人们对多媒体信息的需求。但是，数字媒体在标准化技术条件下给我们带来好处的同时，也产生了一些负面效应，这就是大量的数字媒体在合法形式传播的同时，也在以非法途径（主要是盗版）广泛传播，极大地损害了著作权、版权拥有者和出版商、发行商的利益，影响和阻碍了数字媒体的广泛应用和健康发展。因此，从健康、有序地发展网络电子出版业等方面需要出发，对数字媒体进行版权保护的要求正变得越来越迫切，版权管理与保护已成为近年来信息安全领域的一个研究热点。
MPEG从1997年开始征集有关知识产权管理与保护——IPMP(Intellectual PropertyManagement and Protection)方面的技术提案。在收到提案并进行讨论后，于1998年确定了MPEG中有关IPMP标准化的一个原则，即在MPEG中只需为IPMP 提供一个合适的接口，而不是一个完整的用于IPMP的系统。随着技术的发展和系统的需求变得更加明确，特别是近两年来宽带Internet接入与移动信道中新服务的开展，促使MPEG对IPMP技术在构建可交互设备及服务中所起作用重新认识。这种新认识认为：对MPEG中所描述的各个部分仅提供一个标准接口是不充分的。基于这种认识，“内容访问问题”特设小组（AHG）正在征集有关高级IPMP系统的提案。
字串9 传统的版权保护方法是加密和防拷贝。然而，加密数据一旦解密后，就会很容易地被复制和传播。另外，传统方法保护下的数字媒体并不能有效地利用其易于传播和使用的优点，对于图像而言，加密后的图像一般不具有可识别性和可理解性；而一旦被解密，就失去了保护而可随意复制。针对上述缺点，在20世纪90年代初开始，一种新的版权保护技术——数字水印（Digital Watermarking）技术出现了，并且逐步从图像扩展到了音频、视频等多媒体领域。基于上述研究，MPEG工作组也开始考虑利用数字水印技术进行信息版权保护。MPEG中的水印AHG主要负责水印技术在MPEG领域中的应用。由于数字水印技术的研究还刚刚起步，相关技术还在发展之中，将数字水印作为版权保护技术尚不成熟。当前MPEG水印特设小组的主要工作内容是在知识产权保护范畴以外，讨论并总结水印技术的多媒体应用及操作环境；评估这些应用对标准化的需求以及评估在MPEG范围内对标准化的需求。
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