【Codecs系列】mpeg1、mpeg2和mpeg4标准对比分析和总结

Date: 2018.11.2

mpeg1、mpeg2和mpeg4标准对比

0、参考

(1). MPEG2、MPEG4、H264的差异和简介
(2). MPEG-2标准总结文档
(3). mpeg1、mpeg2与mpeg4码流结构区别分析
(4). MPEG-2与MPEG-1和H.261、H.264标准技术（工具集）区别分析
(5). JPEG、MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4编解码流程对比

1、编解码流程

详细mpeg1,mpeg2和mpeg4的编解码流程可以参考：
JPEG、MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4编解码流程对比

MPEG-1标准主要采用基于插值的运动补偿预测+DCT+量化+VLC熵编码的技术；MPEG-2标准在MPEG-1的基础上增加了Scan过程并且码流语法中增加了多种extension，以支持更高分辨率和更多码率的编码。MPEG-4标准主要是面向对象的编码以支持应用的交互性操作。MPEG-4解码器分成了纹理解码、运动解码、形状解码、人脸解码等模块，MPEG-4标准中纹理解码模块，在MPEG-2标准基础上在Quant之后增加了对残差系数进行DC/AC预测过程，进一步降低编码冗余。

2、编码码流结构

编码码流结构可以参考：mpeg1、mpeg2与mpeg4码流结构区别分析

从三种标准的码流分层结构可以看出，MPEG-1和MPEG-2的码流结构非常相似，唯一区别是MPEG-2码流中的Sequence_header后面必须紧跟sequence_extension，否则就是MPEG-1的码流。两者都具有相似的分层结构，从上到下分别包括Sequence、GOP、Picture、Slice、Macroblock和Block，每一层开头都包含一个header，后面紧跟相关数据，每个header的识别都是根据起始码进行判断的。
MPEG-4标准是面向对象的，因而分层结构也是对象相关的，从上到下分别是Visual Object Sequence(VS)、Video Object(VO)、Video Object Layer (VOL)、Group of Video Object Planes (GOV)和 Video Object Plane (VOP)，每一层开头都包含一个header，后面紧跟相关数据，每个header的识别都是根据起始码进行判断的。
注意：MPEG-4后来的替代标准H.264的码流结构不同于之前的标准，采用的是nal单元的形式，每个nal中包含相应的头数据和编码数据。

3、参考帧

MPEG-1，MPEG2，MPEG4标准中的P帧只能有一帧参考帧（单参考），B帧可以有两帧参考帧；
H.264可以最多有15帧参考帧，一般情况下选择3-5帧作为参考帧。

4、编码码流的句法和语义

由于MPEG-2标准向下兼容MPEG-1，MPEG-1和MPEG-2标准中的大部分语法和语义是相同的，但是MPEG-1标准不包括序列扩展数据、图像扩展数据和用户扩展数据。
MPEG-4标准是面向对象的，其编码码流的句法和语义与MPEG-1和MPEG-2差异比较大。

5、支持特性对比

MPEG-1支持的特性：（标准I.6）

随机访问
快进或快退（快速搜索）
回放
错误鲁棒性
编辑

MPEG-2支持的特性：（标准Annex D）

支持更高的分辨率和码率：
MPEG-1：最高大约1.5Mbps
MPEG-2：3Mbps~100Mbps
MPEG-1支持SIF（352x240 for NTSC，352x288 for PAL）格式和CPS（Constrained Parameter Set）中的其他分辨率；
MPEG-2标准支持更高的分辨率，比如D1，720P等。
支持逐行编码和隔行编码；
支持不同的色度采样格式（4:2:0，4:2:2，4:4:4）;
支持很大范围内的图像质量。
支持随机访问
快进和快速回放
编辑
支持解码MPEG-1码流
错误复原

MPEG-4支持的特性:（标准 Annex E）

错误复原：GOB重同步、数据分割、可逆VLC
复杂度估计

6、编解码模块细节对比

部分可以参考：MPEG-2与MPEG-1和H.261、H.264标准技术（工具集）区别分析

THE END!