MPEG诞生记

Posted 2021-09-08 LiveVideoStack_

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作者 | Leonardo Chiariglione

翻译 | Alex

技术审校 | 李忠、张贤国

MPEG

  视  野

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纯从逻辑上来讲，MPEG本不应该存在。

 

20世纪80年代，媒体标准化这个“银河帝国”被牢牢掌握在ITU（视频通信和语音）、IEC（音频和电视）和ISO（摄影摄像）手中，更不用说其下属的数十个地区和国家标准委员会。

那么MPEG这个小小的专家组（当时甚至不被ISO认可）是如何脱颖而出成为媒体行业的参考标准组的？

 

正如科幻小说《基地》中的人物Mule一样，MPEG成为不可阻挡的力量走到了台前。在本篇文章中，我将向大家讲述这个看似“不可能”的故事是如何发生的。

 

Mule: 美国科幻小说《基地》中的人物，银河系征服者之一。Mule是一个变种人，具有进入他人思想并操控他人情绪的能力。《基地》三部曲是美国作家艾萨克·阿西莫夫出版于1951年的科幻小说短篇集。

20世纪70～80年代的视频编码

 

我曾受雇于意大利电信研究中心 CSELT（当时是STET/SIP）从事视频电话的研究工作。1978年，我加入了欧洲行动COST （欧洲科技合作计划）211。该行动的目标是：在DPCM（差分脉冲编码调制）和条件补偿算法的基础上，确定、实现及测试2 Mbit/s的视频会议系统。在那个年代，这方面的研究像电子设备和MSI芯片一样稀缺。

 

1984年，该项目的成果被ITU标准化为H.120——用于视频会议的数字信号编解码器 。当时在工业上获得了一些实现（其中一个来自我的实验室，当时减少到使用两个16U的工程机柜），但服务范围十分有限。 

 

 

作为COST 211合作研究的延续， COST 211 bis演变为下一个ITU-T项目的欧洲合作论坛。我参加了名为Okubo（以当时的主席命名）小组的前几次会议 。该小组在1988年开发了H.261标准——用于 p x 64 kbit/s 带宽（p=1，2，..., 30）视听服务的视频编码器。

 

我不再继续参与，因为我不同意该小组的一些决定。其中我最不喜欢的就是CIF（Common Intermediate Format，通用影像传输格式）。顾名思义，CIF 是一种分辨率为 352×288 像素（PAL 帧大小的 1/4）的视频格式，帧率为NTSC所定义的29.97 帧/秒。我试图说服我的同事CIF作为一个视频格式已经过时了，但没有成功。我认为设计一个灵活的解码器就可以处理不同的空间分辨率和时间分辨率。

 

1984年，EC（欧盟委员会）启动了RACE（欧洲高级通信研究与开发）研发计划的试行，我当时成立了一个名为集成视频编解码器 (IVICO) 的联盟，获得了该计划为期一年的资助。这个项目（是COMIS 项目的扩展版本）提出一个基于通用编码架构（DCT + 运动补偿）的工作计划。在当时，这是一个不错的解决方案。

 

EC在年底停止了项目资助。我认为主要是因为双方的目标不一致。我们的目标是为视频解码器的消费市场设计VLSI芯片（超大规模集成电路）。而EC当时的目标是下一代的高清模拟电视系统（HD-MAC），以及为下个世纪（现在）所设计的数字电视系统 。

 

1986年12月，我前往休斯敦参加在那里举办的Globecom大会，并要在那里做一个关于IVICO项目的论文演讲。会上我遇见了安田浩（Hiroshi Yasuda）和其他东京大学的校友（我曾在东京大学攻读博士）。安田浩邀请我参加第二年三月份举办的下一届JPEG会议。

向JPEG学习

参加JPEG会议对我来说意义非凡，因为我在CSELT的小组也参与了JPEG的另一个欧洲项目——PICA（Photographic Image Compression Algorithm，摄影图像压缩算法）。这个项目由英国电信发起，目的是协调欧洲加入JPEG。1987年3月，我去了达姆施塔特。在那里，德国联邦邮政的 FTZ 研究中心主办了 JPEG 会议，该会议最终确定了用来测试 1987 年 7 月所提交提案的程序。

 

JPEG小组的多元化给我留下了深刻的印象。20世纪70年代后期以来，我参加了各种欧洲标准专家组，这些专家组全部由电信人员组成。与此不同的是，JPEG 由众多国际公司的代表组成，如电信运营商（英国电信、德国电信、KDD、NTT）、广播公司（CCETT、IBA）、计算机制造商（IBM、Digital Equipment）、终端设备制造商（NEC、三菱）、集成电路（卓然公司）等。

多行业标准专家组的实现引起了我的共鸣，因为长久以来，我一直认为视频编码标准专家组不应该只局限在电信行业 。我曾在电信公司工作，那时我就意识到电信基础设施的发展无法匹配媒体市场的规模，并且电信设备提供商面对客户时也会遇到同样的问题 。

 

那些年，我被飞利浦开发的CD-i（compact disc interactive，交互式光盘）深深吸引。CD-i主要针对CD上的交互视频，码率约为1.5 Mbit/s。我当时认为CE（消费电子）行业会使电信行业使用的视频设备得到发展，前提是CE行业所开发的产品是基于国际标准而不是符合各自利益的专有解决方案。

 

KTAS（丹麦一家电信公司）在哥本哈根举办了7月会议，由 CCETT 的 Alain Léger 组织。我们小组参与的一个PICA提案表现最好，并成为著名的JPEG标准的基础。在那次会议上，我向安田浩（安田浩是 SC 2/WG 8 的召集人， JPEG 专家组也是他主持的）提议在WG 8（Working Group 8）中创建另一个动态图像专家组。

MPEG诞生了！

1988年1月，KTAS在哥本哈根举办的另一场会议上，WG 8新创建了两个专家组：JBIG（二值图像压缩专家组）和MPEG。MPEG负责开发视频编码标准（后续还包括音频和系统标准） 。

第一个项目是关于码率约为 1.5 Mbit/s 的视频编码（用于“数字存储媒体”的存储和检索应用）。它实现了我的想法——一个由所有行业的研究人员制定的国际标准，由CE行业实现，并被电信和广播行业用于视听服务。

 

取得这个成果后，我成立了一个名为COMIS（Coding of Movement Images for Storage , 存储用视频编码）的欧洲项目，然后召集了欧洲的电信公司、电子消费公司、芯片制造商、大学参与其中。这么做除了能让大家更有效地参与到MPEG的讨论中来，还能给MPEG带来更多的知名度。安田浩在日本的DAPA（Digital Audio Pictures Architecture，数字音频图片架构）也做了同样的事情。

 

MPEG第一次会议于1988年5月在渥太华举行，共29人出席。同年12月，第四次会议在德国汉诺威举行，会上成立了音频组。在接下来的几次会议中，视频、测试、数字存储媒体、系统、VLSI 小组相继成立。次年11月，JVC公司在日本的久里滨主办了会议，会上考虑了对 MPEG-1 提案征集的回应。此次会议出席人数已达到99人。

 

我很高兴在接下来的埃因霍温会议（1989 年 2 月）上，MPEG 支持了SIF（Source Input Format，源输入格式）。SIF可通过对 625 行扫描线（PAL格式）和 525 行扫描线（NTSC格式）的视频帧进行采样，得到不同帧率的288×352 像素和 240×352 像素。采用 625 或 525 版本的SIF视频格式都可以显示仿真结果。从此，MPEG的常态就是让解码器与编码器的视频格式解耦。

SC29的创立

 

在久里滨，一个由ISO组成的专家组——MHEG（Multimedia and Hypermedia Experts Group，多媒体和超媒体专家组）加入了WG 8国际标准工作组。这意味着，在JBIG、MPEG和JPEG加入之后不到两年时间，WG 8的成员已经超过了150个。我认为 WG 8 无法容纳正在迅速发展的各种活动，所以促使安田浩在WG 8之外另创建一个小组委员会。

 

1991 年 4 月，在华盛顿举行的 SC2 会议上，一个国家机构联盟批准了 WG 8从SC2中分离出来。SC 29分技术委员会于1991年11月举办了第一次会议（就在 MPEG-2 测试之后），MPEG出席人数达到了200。

    结语

就像《基地》中的Mule一样，MPEG 克服一切困难出现在大家面前。能够将CE行业的制造能力与电信和广播服务需求相结合，是我一直以来的希望，这个想法终于成功实现。如今，MPEG-1 时代的 CE 行业已不复存在，因为它已在很大程度上与 IT 行业合并。然而，多亏了MPEG-4，MPEG 能够继续发挥参考标准的作用，并为“不断扩展的”媒体产业服务。

 

MPEG的成功故事提醒人们，标准化必须像孕育Mule的诞生那样，才能有所收获。在 MPEG 中，每个人都有机会成为下一个Mule。他们只需要提出一个计划（并说服 MPEG中的其他人）。

 

本篇文章发表于2019年，那个时候MPEG还在。很遗憾，现在MPEG专家组已关闭。不过幸运的是，MPEG的精神在MPAI（由人工智能编码的视频、音频和数据）中得以延续。

MPAI：https://mpai.community/

 

作者简介：

 

 

Leonardo Chiariglione：意大利人，MPEG创始人，1988年开始任MPEG主席，2020年6月辞职，现致力于MPAI的推广。

 

特别说明 | 原作者Leonardo Chiariglione已授权本文的翻译与发布，并审阅了中文译文，特此感谢。

原文链接 | 

https://blog.chiariglione.org/the-true-history-of-mpegs-first-steps/

 

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