ＭＰＥＧ－２１多媒體框架標(biāo)準(zhǔn)簡介

中圖分類號:TN929.533 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-6868(2002)03-31-03

隨著應(yīng)用的不斷深入，活動圖像的視音頻標(biāo)準(zhǔn)也在不斷推出

為適應(yīng)未來通信的需求，數(shù)字視音頻技術(shù)已在向多媒體領(lǐng)域發(fā)展

21世紀(jì)的多媒體框架標(biāo)準(zhǔn)將是MPEG-21標(biāo)準(zhǔn)

隨著計算機(jī)技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)和多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展，多媒體信息在全球范圍內(nèi)大量交流，尤其是圖像視頻信息的傳輸和存儲的普及，使得一個統(tǒng)一的活動圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)在80年代末提到了議事日程。ISO在1988年成立了活動圖像專家組(MPEG)，專門從事這類標(biāo)準(zhǔn)化工作。

10多年來，MPEG制訂了一系列標(biāo)準(zhǔn)，如MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4和MPEG-7等。由于采用了通用技術(shù)，可應(yīng)用于多個工業(yè)領(lǐng)域，如廣播、娛樂、存儲和通信等不同領(lǐng)域信息交流的互操作，MPEG標(biāo)準(zhǔn)逐步顯示出它的優(yōu)越性?，F(xiàn)在MPEG的標(biāo)準(zhǔn)化活動已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出活動圖像的范圍，正在向整個多媒體領(lǐng)域進(jìn)軍。1999年以來，MPEG一直著手制訂的MPEG-21(v.1)標(biāo)準(zhǔn)，就是一個有關(guān)多媒體框架、綜合應(yīng)用等方面的規(guī)范，也可以說是一個21世紀(jì)的多媒體框架標(biāo)準(zhǔn)，將會對新世紀(jì)的多媒體技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生廣泛而深遠(yuǎn)的影響。

1 MPEG-21的起因

盡管MPEG取得了種種成功，但在人們的信息交流中尚存有眾多的不便之處，如不同網(wǎng)絡(luò)之間的障礙、知識產(chǎn)權(quán)得不到有效保護(hù)等；不同的多媒體信息、網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)、分布在不同的地點(diǎn)等都給用戶造成不能以統(tǒng)一的方式進(jìn)行多媒體信息交互。如何通過一個綜合標(biāo)準(zhǔn)來對上述不便之處加以協(xié)調(diào)，使多媒體業(yè)務(wù)暢通無阻，這就是1999年10月MPEG墨爾本會議提出的多媒體框架的概念，此即MPEG-21。

MPEG-21的目標(biāo)是定義一個交互式多媒體框架，跨越大范圍內(nèi)不同的網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備，使用戶能夠透明而廣泛地使用多媒體資源。為此，這就需要了解框架中各成分的關(guān)系并明確其相互之間的間隙，然后形成綜合標(biāo)準(zhǔn)以獲得協(xié)調(diào)的多媒體內(nèi)容管理技術(shù)，并進(jìn)一步發(fā)展新規(guī)范，用以支持以下功能：通過網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備，存取、使用并交互多媒體對象；實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)模型，包括在價值鏈中對版權(quán)和支付交易的自動管理；對內(nèi)容使用者隱私的尊重。

2 MPEG-21的幾個基本概念

MPEG-21將形成一個開放的用于多媒體傳送和消費(fèi)的框架，這是內(nèi)容的創(chuàng)建者和消費(fèi)者都關(guān)注的焦點(diǎn)。這一開放的框架既為內(nèi)容的創(chuàng)建者和服務(wù)的提供者給予平等的機(jī)遇，也方便了內(nèi)容的消費(fèi)者以交互的方式存取大量不同的內(nèi)容。

MPEG-21的適用環(huán)境是不同的網(wǎng)絡(luò)和終端，MPEG-21的行為主體是廣大用戶，規(guī)范的動作是“使用”，作用的客體是數(shù)字項(xiàng)，MPEG-21作用的過程中形成了多媒體內(nèi)容傳送鏈和價值傳送鏈。下面對這幾個概念予以簡單解釋。

(1)用戶：用戶是一個廣義的概念，可以是世界各地的個人、消費(fèi)者、團(tuán)體、組織、公司、政府以及其他標(biāo)準(zhǔn)化組織和主體。從技術(shù)上講，MPEG-21認(rèn)為內(nèi)容的提供者和消費(fèi)者同樣都是MPEG-21的用戶。用戶可以各種方式“使用”內(nèi)容。

(2) 使用：MPEG-21提供了一個多媒體框架供一個用戶與另一用戶進(jìn)行數(shù)字信息的交互，所涉及的各方均為用戶。這里所指的相互作用即為對內(nèi)容的“使用”，它包括內(nèi)容創(chuàng)建、提供、存檔、評價、增強(qiáng)、遞送、聚集、傳輸、發(fā)表、零售、消費(fèi)、定購、管制，以及上述事務(wù)的推進(jìn)和管理等。

(3)數(shù)字項(xiàng)：MPEG-21的數(shù)字項(xiàng)是一個結(jié)構(gòu)化的數(shù)字對象，是按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行表達(dá)、標(biāo)記并帶有描述性的數(shù)據(jù)。數(shù)字項(xiàng)是數(shù)字資源及其相關(guān)內(nèi)容(包括圖像、圖形、動畫、數(shù)據(jù)文件、音頻、視頻等)的集合。它是MPEG-21框架中傳送和交易的最基本單元，是用戶關(guān)聯(lián)的目的。

(4) 多媒體內(nèi)容傳送鏈：包含內(nèi)容創(chuàng)建、生產(chǎn)、傳送和消費(fèi)等諸多環(huán)節(jié)。為了支持上述功能，內(nèi)容必須被標(biāo)識、描述、管理和保護(hù)；內(nèi)容的傳輸和遞送是在異構(gòu)終端和網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行的，在此過程中事件將會發(fā)生并且需要報告。這樣的報告包括可靠的傳送、個人數(shù)據(jù)的管理、用戶隱私的優(yōu)先考慮和對交易的管理。伴隨著內(nèi)容傳送鏈的是抽象的價值傳送鏈，表現(xiàn)在內(nèi)容的傳送過程中其價值也可能發(fā)生變化或轉(zhuǎn)移。

MPEG-21中的用戶、“使用”和數(shù)字項(xiàng)之間的關(guān)系如圖1所示，這里雖然只列出了A，B兩個用戶之間的邏輯關(guān)系，實(shí)際上它也代表了所有用戶之間的關(guān)系。

3 MPEG-21的主要技術(shù)

MPEG-21包括多項(xiàng)技術(shù)，其中最為主要的是以下幾項(xiàng)：

(1)數(shù)字項(xiàng)聲明：是用于聲明數(shù)字項(xiàng)的一種統(tǒng)一而靈活的抽象和互操作機(jī)制。

(2)數(shù)字項(xiàng)標(biāo)識和描述：是一種用于標(biāo)識和描述任一實(shí)體的框架，不管它的屬性、類型或粒度如何。

(3)內(nèi)容的管理和使用：是一種接口和協(xié)議，用于保證通過內(nèi)容分配和消費(fèi)價值鏈來創(chuàng)建、制作、存儲、傳送和使用內(nèi)容。

(4)知識產(chǎn)權(quán)的管理和保護(hù)：用于確保內(nèi)容在通過網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備時得到持久和可靠的保護(hù)。

(5)終端和網(wǎng)絡(luò)：可以為用戶提供貫穿終端和網(wǎng)絡(luò)所進(jìn)行的交互、透明的內(nèi)容存取能力。

(6)內(nèi)容表示：解決如何表示媒體資源問題，使得內(nèi)容可以被無“縫”地傳送和消費(fèi)。

(7)事件報告：是多媒體框架和用戶之間的一種法則和接口，利用它可以使用戶準(zhǔn)確地了解在框架中發(fā)生的所有可報告事件的性能。

利用以上技術(shù)，用戶的所有的工作可以概括為對內(nèi)容的操作，如創(chuàng)作、提供、獲取、評價、改進(jìn)/傳送、聚集、組織內(nèi)容等。如在使用“音樂編輯”數(shù)字項(xiàng)時，不但可以編輯音樂，還可以穿插照片、視頻、動畫或圖形、抒情詩、MIDI文件等。又如你想制作自己所偏愛的樂曲CD，首先可以通過網(wǎng)絡(luò)收集樂曲。利用MPEG-21的數(shù)字項(xiàng)聲明、標(biāo)記和描述工具，用曲名、演奏者、歌詞或旋律等不同方法來描述你所要查找的內(nèi)容。在支持MPEG-21標(biāo)記和描述的網(wǎng)絡(luò)搜索引擎幫助下，可以收集到分布在世界各地異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)字化樂曲，再使用支持MPEG-21內(nèi)容表現(xiàn)方法的媒體播放器來試聽。當(dāng)你選定樂曲之后，便可以通過網(wǎng)絡(luò)的電子支付手段購買樂曲的某種合適的使用權(quán)。在這一過程中傳遞的信用卡賬號、密碼等信息是保密而安全的。完成該過程之后，你就可以將樂曲刻錄到光盤上了。此外，你還可以在網(wǎng)上將樂曲所在的URL(統(tǒng)一資源定位)路徑以及您對它們的注解、點(diǎn)評等信息保存為一個工程文件，再從網(wǎng)上收集一些相關(guān)的圖片甚至視頻片段，加入這個CD工程文件，然后將這個文件向你的朋友開放，就可以與朋友們一起分享你喜歡的音樂了。

4 MPEG-21工作劃分

2000年MPEG北京會議將MPEG-21的工作劃分為4個專門工作小組：技術(shù)報告提案研究組(MPEG-21 PDTR Study)負(fù)責(zé)進(jìn)一步發(fā)展7項(xiàng)技術(shù)要素的內(nèi)容，明確各要素之間存在的共同問題，找出目前尚不能解決的問題，預(yù)測MPEG是否有能力解決這些問題；技術(shù)報告提案編寫組(MPEG-21 PDTR Editing)負(fù)責(zé)編輯、修改MPEG-21技術(shù)報告提案并定稿公布；使用情景和用戶需求組(Use Case Scenarios and User Requirements)負(fù)責(zé)制訂MPEG-21數(shù)字項(xiàng)管理和傳輸?shù)耐ㄓ媒灰啄Ｐ?，進(jìn)一步發(fā)展使用情景草案的文檔工作，要求對內(nèi)容的創(chuàng)建、生產(chǎn)、分配和使用的各方以及支持事件報告的服務(wù)方提供各種不同的使用情景，豐富技術(shù)報告的內(nèi)容；建議征集組 (MPEG-21 Calls for Proposals)負(fù)責(zé)以使用情景為基礎(chǔ)，提出針對多媒體框架中不同要素的提案征集，定義提案征集文檔的通用結(jié)構(gòu)，在這一結(jié)構(gòu)中確定各項(xiàng)提案在多媒體框架中的目標(biāo)、適合的使用情景以及工作時間表和進(jìn)程，對各項(xiàng)提案征集工作確定一個時間表，起草各項(xiàng)提案征集工作所針對的MPEG-21框架中的相應(yīng)要素以及要滿足的需求。

MPEG-21的大體工作過程是這樣的：首先定義一個支持版本說明的框架以及在工作中必須涉及相關(guān)的實(shí)體；然后認(rèn)定這種框架的關(guān)鍵技術(shù)，深入理解此框架的部件是如何相互關(guān)聯(lián)的，檢查哪里還存在缺陷(對于每一項(xiàng)未用上的技術(shù)，如果比MPEG技術(shù)差，則繼續(xù)改進(jìn)和開發(fā)它們；否則，吸引另外的實(shí)體去完成它們的開發(fā))；最后完成這些技術(shù)的實(shí)際集成。

5 MPEG-21的關(guān)鍵問題

現(xiàn)在已基本確定，在MPEG-21中共有12項(xiàng)有關(guān)用戶交互作用時必須要解決的“關(guān)鍵問題”，列述如下。

(1)關(guān)于網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)部分的問題有：

a.網(wǎng)絡(luò)傳送：包括傳送帶寬和速度、網(wǎng)絡(luò)的一致性和可靠性、數(shù)據(jù)流控制、延遲、差錯率、存取時間、移動性、性能價格比以及連通性等問題。

b.服務(wù)和設(shè)備的易用性：涉及到智能化、綜合連接、設(shè)備兼容、魯棒性、不同平臺之間的互操作性、國際間兼容性、設(shè)備設(shè)計上對民族文化的沖擊以及設(shè)備之間的分布式智能化等問題。

c.物理媒體格式的互操作性：包括與內(nèi)容無關(guān)的格式、后向兼容格式、媒體的壽命、不同平臺的標(biāo)準(zhǔn)存儲媒質(zhì)以及媒質(zhì)間的內(nèi)容傳輸?shù)取?/p>

d.多平臺的解碼和繪制：在不同類型或不同參數(shù)的平臺(設(shè)備)上回放并保證一定質(zhì)量的內(nèi)容，另外還包括

保證不同編解碼模式對用戶的透明性等問題。

(2)關(guān)于內(nèi)容和質(zhì)量

內(nèi)容和質(zhì)量方面又包括：

a.服務(wù)質(zhì)量和靈活性：包括可靠性、質(zhì)量檢測、用戶感知的質(zhì)量、信息集成、評價、易用性、對用戶需求的動態(tài)響應(yīng)、點(diǎn)播、有效平滑的繪制、可預(yù)測性和連續(xù)性，以及服務(wù)的可接入性等問題。

b.內(nèi)容表示的質(zhì)量：包括權(quán)限和完整性、保真性和用戶感知質(zhì)量(智能質(zhì)量)檢測、價格的一致性、真實(shí)性、持續(xù)性和時效性等問題。

c.內(nèi)容藝術(shù)性方面的質(zhì)量：涉及品牌、來源、豐富性、評論、一致性等問題。

d.內(nèi)容的過濾、定位、檢索和存儲：包括一致的內(nèi)容標(biāo)記、描述和查詢的反應(yīng)時間、在內(nèi)容選擇上的個性化服務(wù)、搜索的完整性、有效性、可信性、內(nèi)容真實(shí)性的認(rèn)證、等級與分類、更新，以及對內(nèi)容的組織管理等方面問題。

(3)關(guān)于消費(fèi)者

消費(fèi)者方面的問題包括：

a.付費(fèi)/訂購：包括免費(fèi)服務(wù)、以收聽廣告或給出個人數(shù)據(jù)的免費(fèi)服務(wù)、收費(fèi)的獎賞模型、租借、分類付費(fèi)、獎賞的復(fù)制件、點(diǎn)播、每項(xiàng)服務(wù)的簽署、簡單明了的收費(fèi)模型、支付的驗(yàn)證等等。

b.消費(fèi)者信息發(fā)布：包括內(nèi)容的保護(hù)和管理、自創(chuàng)內(nèi)容的可存取性、版權(quán)購買等。

c.消費(fèi)者使用權(quán)限：包括對內(nèi)容的擁有、使用、復(fù)制、編輯等權(quán)限的管理等。

d.消費(fèi)者隱私保護(hù)。

6 MPEG-21的近況

從MPEG-21的觀點(diǎn)看來，將來無論在何處，地球上的每個人都是一個潛在的網(wǎng)絡(luò)元素，它包括成千上萬的內(nèi)容提供者、內(nèi)容增值者、內(nèi)容包裝者、內(nèi)容服務(wù)提供者、內(nèi)容消費(fèi)者和內(nèi)容轉(zhuǎn)賣者。為了實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)，我們需要建立數(shù)字內(nèi)容的電子商務(wù)公共設(shè)施。

按照MPEG-21的工作計劃，征集有關(guān)“產(chǎn)權(quán)數(shù)據(jù)字典和產(chǎn)權(quán)描述語言”的需求，已收到14份回應(yīng)提案，提案截止日期為2001年6月1日。當(dāng)其他領(lǐng)域的需求形成后，將會發(fā)出相關(guān)的提議征集。兩項(xiàng)有關(guān)在機(jī)器到機(jī)器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，表示知識產(chǎn)權(quán)信息的標(biāo)準(zhǔn)方法需求正在征集：一是關(guān)于生產(chǎn)者和出版者向下的傳送內(nèi)容的使用權(quán)(“下載權(quán)”)；二是關(guān)于定義和管理創(chuàng)作者的權(quán)力，以及他們和生產(chǎn)者(或出版者)之間的關(guān)系(“上游權(quán)”)。預(yù)計MPEG-21的7個部分可在2002年9月全部完成，具體參見表1?！?/p>

參考文獻(xiàn)

1 ISO/IEC TR 21000-1:2001(E) Part 1: Vision. Technologies and Strategy. MPEG Document: ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 N3939

2 Jan Bormans， Keith Hill. MPEG-21 Overview.ISO/IEC JTC1/SC29/WG11/

N4318， 2001

(收稿日期：2001-12-12)

作者簡介

朱秀昌，南京郵電學(xué)院信息工程系教授。1982年畢業(yè)于南京郵電學(xué)院無線電工程系，1987年獲南京郵電學(xué)院通信與電子系統(tǒng)專業(yè)碩士學(xué)位。長期從事圖像通信方面的科研和教學(xué)工作。1993年獲政府特殊津貼。曾先后獲原郵電部科技進(jìn)步一等獎和國家科技進(jìn)步三等獎。

劉峰，南京郵電學(xué)院信息工程系副教授，博士。長期從事圖像處理和圖像通信方面的科研、教學(xué)和開發(fā)工作。