ＭＰＥＧ－２１多媒體框架標準簡介

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

隨著應用的不斷深入，活動圖像的視音頻標準也在不斷推出

為適應未來通信的需求，數字視音頻技術已在向多媒體領域發展

21世紀的多媒體框架標準將是MPEG-21標準

隨著計算機技術、數字通信技術和多媒體技術的迅速發展，多媒體信息在全球范圍內大量交流，尤其是圖像視頻信息的傳輸和存儲的普及，使得一個統一的活動圖像壓縮標準在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)，專門從事這類標準化工作。

10多年來，MPEG制訂了一系列標準，如MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4和MPEG-7等。由于采用了通用技術，可應用于多個工業領域，如廣播、娛樂、存儲和通信等不同領域信息交流的互操作，MPEG標準逐步顯示出它的優越性。現在MPEG的標準化活動已經遠遠超出活動圖像的范圍，正在向整個多媒體領域進軍。1999年以來，MPEG一直著手制訂的MPEG-21(v.1)標準，就是一個有關多媒體框架、綜合應用等方面的規范，也可以說是一個21世紀的多媒體框架標準，將會對新世紀的多媒體技術的應用產生廣泛而深遠的影響。

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，如不同網絡之間的障礙、知識產權得不到有效保護等；不同的多媒體信息、網絡、設備、協議和標準、分布在不同的地點等都給用戶造成不能以統一的方式進行多媒體信息交互。如何通過一個綜合標準來對上述不便之處加以協調，使多媒體業務暢通無阻，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的目標是定義一個交互式多媒體框架，跨越大范圍內不同的網絡和設備，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系并明確其相互之間的間隙，然后形成綜合標準以獲得協調的多媒體內容管理技術，并進一步發展新規范，用以支持以下功能：通過網絡或設備，存取、使用并交互多媒體對象；實現多種業務模型，包括在價值鏈中對版權和支付交易的自動管理；對內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的框架，這是內容的創建者和消費者都關注的焦點。這一開放的框架既為內容的創建者和服務的提供者給予平等的機遇，也方便了內容的消費者以交互的方式存取大量不同的內容。

MPEG-21的適用環境是不同的網絡和終端，MPEG-21的行為主體是廣大用戶，規范的動作是“使用”，作用的客體是數字項，MPEG-21作用的過程中形成了多媒體內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、消費者、團體、組織、公司、政府以及其他標準化組織和主體。從技術上講，MPEG-21認為內容的提供者和消費者同樣都是MPEG-21的用戶。用戶可以各種方式“使用”內容。

(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行數字信息的交互，所涉及的各方均為用戶。這里所指的相互作用即為對內容的“使用”，它包括內容創建、提供、存檔、評價、增強、遞送、聚集、傳輸、發表、零售、消費、定購、管制，以及上述事務的推進和管理等。

(3)數字項：MPEG-21的數字項是一個結構化的數字對象，是按標準進行表達、標記并帶有描述性的數據。數字項是數字資源及其相關內容(包括圖像、圖形、動畫、數據文件、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，是用戶關聯的目的。

(4) 多媒體內容傳送鏈：包含內容創建、生產、傳送和消費等諸多環節。為了支持上述功能，內容必須被標識、描述、管理和保護；內容的傳輸和遞送是在異構終端和網絡上進行的，在此過程中事件將會發生并且需要報告。這樣的報告包括可靠的傳送、個人數據的管理、用戶隱私的優先考慮和對交易的管理。伴隨著內容傳送鏈的是抽象的價值傳送鏈，表現在內容的傳送過程中其價值也可能發生變化或轉移。

MPEG-21中的用戶、“使用”和數字項之間的關系如圖1所示，這里雖然只列出了A，B兩個用戶之間的邏輯關系，實際上它也代表了所有用戶之間的關系。

3 MPEG-21的主要技術

MPEG-21包括多項技術，其中最為主要的是以下幾項：

(1)數字項聲明：是用于聲明數字項的一種統一而靈活的抽象和互操作機制。

(2)數字項標識和描述：是一種用于標識和描述任一實體的框架，不管它的屬性、類型或粒度如何。

(3)內容的管理和使用：是一種接口和協議，用于保證通過內容分配和消費價值鏈來創建、制作、存儲、傳送和使用內容。

(4)知識產權的管理和保護：用于確保內容在通過網絡和設備時得到持久和可靠的保護。

(5)終端和網絡：可以為用戶提供貫穿終端和網絡所進行的交互、透明的內容存取能力。

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

(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確地了解在框架中發生的所有可報告事件的性能。

利用以上技術，用戶的所有的工作可以概括為對內容的操作，如創作、提供、獲取、評價、改進/傳送、聚集、組織內容等。如在使用“音樂編輯”數字項時，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，首先可以通過網絡收集樂曲。利用MPEG-21的數字項聲明、標記和描述工具，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容。在支持MPEG-21標記和描述的網絡搜索引擎幫助下，可以收集到分布在世界各地異構網絡上的數字化樂曲，再使用支持MPEG-21內容表現方法的媒體播放器來試聽。當你選定樂曲之后，便可以通過網絡的電子支付手段購買樂曲的某種合適的使用權。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，你還可以在網上將樂曲所在的URL(統一資源定位)路徑以及您對它們的注解、點評等信息保存為一個工程文件，再從網上收集一些相關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：技術報告提案研究組(MPEG-21 PDTR Study)負責進一步發展7項技術要素的內容，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，預測MPEG是否有能力解決這些問題；技術報告提案編寫組(MPEG-21 PDTR Editing)負責編輯、修改MPEG-21技術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)負責制訂MPEG-21數字項管理和傳輸的通用交易模型，進一步發展使用情景草案的文檔工作，要求對內容的創建、生產、分配和使用的各方以及支持事件報告的服務方提供各種不同的使用情景，豐富技術報告的內容；建議征集組 (MPEG-21 Calls for Proposals)負責以使用情景為基礎，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構，在這一結構中確定各項提案在多媒體框架中的目標、適合的使用情景以及工作時間表和進程，對各項提案征集工作確定一個時間表，起草各項提案征集工作所針對的MPEG-21框架中的相應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的實體；然后認定這種框架的關鍵技術，深入理解此框架的部件是如何相互關聯的，檢查哪里還存在缺陷(對于每一項未用上的技術，如果比MPEG技術差，則繼續改進和開發它們；否則，吸引另外的實體去完成它們的開發)；最后完成這些技術的實際集成。

5 MPEG-21的關鍵問題

現在已基本確定，在MPEG-21中共有12項有關用戶交互作用時必須要解決的“關鍵問題”，列述如下。

(1)關于網絡

網絡部分的問題有：

a.網絡傳送：包括傳送帶寬和速度、網絡的一致性和可靠性、數據流控制、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.服務和設備的易用性：涉及到智能化、綜合連接、設備兼容、魯棒性、不同平臺之間的互操作性、國際間兼容性、設備設計上對民族文化的沖擊以及設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：包括與內容無關的格式、后向兼容格式、媒體的壽命、不同平臺的標準存儲媒質以及媒質間的內容傳輸等。

d.多平臺的解碼和繪制：在不同類型或不同參數的平臺(設備)上回放并保證一定質量的內容，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)關于內容和質量

內容和質量方面又包括：

a.服務質量和靈活性：包括可靠性、質量檢測、用戶感知的質量、信息集成、評價、易用性、對用戶需求的動態響應、點播、有效平滑的繪制、可預測性和連續性，以及服務的可接入性等問題。

b.內容表示的質量：包括權限和完整性、保真性和用戶感知質量(智能質量)檢測、價格的一致性、真實性、持續性和時效性等問題。

c.內容藝術性方面的質量：涉及品牌、來源、豐富性、評論、一致性等問題。

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

(3)關于消費者

消費者方面的問題包括：

a.付費/訂購：包括免費服務、以收聽廣告或給出個人數據的免費服務、收費的獎賞模型、租借、分類付費、獎賞的復制件、點播、每項服務的簽署、簡單明了的收費模型、支付的驗證等等。

b.消費者信息發布：包括內容的保護和管理、自創內容的可存取性、版權購買等。

c.消費者使用權限：包括對內容的擁有、使用、復制、編輯等權限的管理等。

d.消費者隱私保護。

6 MPEG-21的近況

從MPEG-21的觀點看來，將來無論在何處，地球上的每個人都是一個潛在的網絡元素，它包括成千上萬的內容提供者、內容增值者、內容包裝者、內容服務提供者、內容消費者和內容轉賣者。為了實現這個目標，我們需要建立數字內容的電子商務公共設施。

按照MPEG-21的工作計劃，征集有關“產權數據字典和產權描述語言”的需求，已收到14份回應提案，提案截止日期為2001年6月1日。當其他領域的需求形成后，將會發出相關的提議征集。兩項有關在機器到機器網絡環境中，表示知識產權信息的標準方法需求正在征集：一是關于生產者和出版者向下的傳送內容的使用權(“下載權”)；二是關于定義和管理創作者的權力，以及他們和生產者(或出版者)之間的關系(“上游權”)。預計MPEG-21的7個部分可在2002年9月全部完成，具體參見表1。□

參考文獻

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

劉峰，南京郵電學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、教學和開發工作。