MPEG-1

MPEG-1是MPEG组织制定的第一个视频和音频有损压缩标准。视频压缩算法于1990年定义完成。1992年底，MPEG-1正式被批准成为国际标准。MPEG-1是为CD光碟介质定制的的视频和音频压缩格式。一张70分钟的CD光碟传输速率大约在1.4Mbps。而MPEG-1采用了块方式的运动补偿、离散余弦变换（DCT）、量化等技术，并为1.2Mbps传输速率进行了优化。MPEG-1随后被Video CD采用作为核心技术。MPEG-1的输出质量大约和传统录像机VCR，信号质量相当，这也许是Video CD在发达国家未获成功的原因。

概述

MPEG-1是为CD光盘介质定制的视频和音频压缩格式。VCD的分辨率只有约352×240，并使用固定的比特率（1.15Mbps），因此在播放快速动作的视频时，由于数据量不足，令压缩时宏区块无法全面调整，结果使视频画面出现模糊的方块。因此MPEG-1的输出质量大约和传统录像机VCR相当，这也许是Video CD在发达国家未获成功的原因。MPEG-1音频分三代，其中最著名的第三代协议被称为MPEG-1 Layer 3，简称MP3，已经成为广泛流传的音频压缩技术。MPEG-1音频技术在每一代之间，在保留相同的输出质量之外，压缩率都比上一代高。第一代协议MP1被应用在LD作为记录数字音频以及飞利浦公司的DGC上；而第二代协议MP2后来被应用于欧洲版的DVD音频层之一。

MPEG-1具有以下特点：

随机访问

灵活的帧率

可变的图像尺寸

定义了I-帧、P-帧和B-帧

运动补偿可跨越多个帧

半像素精度的运动向量

量化矩阵

GOF结构

slice结构

音频分层

MPEG-1音频分三层，分别为MPEG-1 Layer1，MPEG-Layer2以及MPEG-Layer3，并且高层兼容低层。其中第三层协议被称为MPEG-1 Layer 3，简称MP3。MP3已经成为广泛流传的的音频压缩技术。

MPEG-1 Layer1采用每声道192kbit/s，每帧384个样本，32个等宽子带，固定分割数据块。子带编码用DCT(离散余弦变换)和(快速傅立叶变换)计算子带信号量化bit数。采用基于频域掩蔽效应的心理声学模型，使量化噪声低于掩蔽值。量化采用带死区的线性量化器，主要用于数字盒式磁带(DCC)。

MPEG-1 Layer2采用每声道128kbit/s，每帧1152个样本，32个子带，属不同分帧方式。采用共同频域和时域掩蔽效应的心理声学模型，并对高、中，低频段的比特分配进行限制，并对比特分配、比例因子，取样进行附加编码。Layer2 广泛用于数字电视，CD-ROM，CD-I和VCD等。

MPEG-1 Layer3采用每声道64kbit/s，用混合滤波器组提高频率分辨率，按信号分辨率分成6X32或18X32个子带，克服平均32个子带的Layer1，Layer2在中低频段分辨率偏低的缺点。采用心理声学模型2，增设不均匀量化器，量化值进行熵编码。主要用于ISDN(综合业务数字网)音频编码。

MPEG-1制定于1992年，为工业级标准而设计，它可针对SIF标准分辨率(对于NTSC制为352X240；对于PAL制为352X288)的图像进行压缩，传输速率为1.5Mbits/sec，每秒播放30帧，具有CD(指激光唱盘)音质，质量级别基本与VHS相当。MPEG的编码速率最高可达4- 5Mbits/sec，但随着速率的提高，其解码后的图象质量有所降低。

MPEG-1也被用于数字电话网络上的视频传输，如非对称数字用户线路(ADSL)，视频点播(VOD)，以及教育网络等。同时，MPEG-1也可被用做记录媒体或是在INTERNET上传输音频。

运用

MPEG－1曾经是VCD的主要压缩标准，是实时视频压缩的主流，可适用于不同带宽的设备，如CD-ROM、Video-CD、CD-I。与M-JPEG技术相比较，在实时压缩、每帧数据量、处理速度上均有显著的提高。MPEG1可以满足多达16路以上25帧/秒的压缩速度，在500kbit/s的压缩码流和352像素×288行的清晰度下，每帧大小仅为2k。若从VCD到超级VCD到DVD的不同格式来看，MPEG1的352 ×288格式，MPEG2可有576×352、704 ×576等，用于CDROM上存储同步和彩色运动标视频信号，旨在达到VCR（模拟式磁带录放机Video Cassette Recorder；VCR）质量，其视频压缩率为26：1。MPEG1可使图像在空间轴上最多压缩1/38，在时间轴上对相对变化较小的数据最多压缩1/5。MPEG1压缩后的数据传输率为1.5Mbps，压缩后的源输入格式SIF（Source Input Format），分辨率为352像素×288行（PAL制），亮度信号的分辨率为360×240，色度信号的分辨率为180×120，每秒30帧。MPEG1对色差分量采用4：1：1的二次采样率。MPEG1、MPEG2是传送一张张不同动作的局部画面。在实现方式上，MPEG1可以借助于现有的解码芯片来完成，而不像M-JPEG那样过多依赖于主机的CPU。与软件压缩相比，硬件压缩可以节省计算机资源，降低系统成本。

但也存在着诸多不足。一是压缩比还不够大，在多路监控情况下，录像所要求的磁盘空间过大。尤其当DVR主机超过8路时，为了保存一个月的存储量，通常需要10个80G硬盘，或更多，硬盘投资大，而由此引起的硬盘故障和维护更是叫人头疼。二是图像清晰度还不够高。由于MPEG1最大清晰度仅为352 X 288，考虑到容量、模拟数字量化损失等其它因素，回放清晰度不高，这也是市场反应的主要问题。三是对传输图像的带宽有一定的要求，不适合网络传输，尤其是在常用的低带宽网络上无法实现远程多路视频传送。四是MPEG1的录像帧数固定为每秒25帧，不能丢帧录像，使用灵活性较差。从广泛采用的压缩芯片来看，也缺乏有效的调控手段，例如关键帧设定、取样区域设定等等，造成在保安监控领域应用不适合，造价也高。

总体看来M-JPEG与MPEG1由于技术成熟，是DVR市场的主流技术，但两者的致命弱点就是硬盘耗费量大，且不能同时满足保安与实时录像场合的需要。

特点

随机访问，灵活的帧率、可变的图像尺寸、定义了I-帧、P-帧和B-帧、运动补偿可跨越多个帧、半像素精度的运动向量、量化矩阵、GOF结构、slice结构、技术细节、输入视频格式。

参数

最大像素数/行：720

最大行数/影格：576

最大影格/秒：30

最大宏块/影格：396

最大宏块/秒：9900

最大位元率：1.86Mbps

最大解码缓冲区尺寸：376832bit。

压缩模式