MPEG-21多媒体框架标准简介

• 随着应用的不断深入，活动图像的视音频标准也在不断推出
• 为适应未来通信的需求，数字视音频技术已在向多媒体领域发展
• 21世纪的多媒体框架标准将是MPEG-21标准

　　随着计算机技术、数字通信技术和多媒体技术的迅速发展，多媒体信息在全球范围内大量交流，尤其是图像视频信息的传输和存储的普及，使得一个统一的活动图像压缩标准在80年代末提到了议事日程。ISO在1988年成立了活动图像专家组(MPEG)，专门从事这类标准化工作。

　　10多年来，MPEG制订了一系列标准，如MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4和MPEG-7等。由于采用了通用技术，可应用于多个工业领域，如广播、娱乐、存储和通信等不同领域信息交流的互操作，MPEG标准逐步显示出它的优越性。现在MPEG的标准化活动已经远远超出活动图像的范围，正在向整个多媒体领域进军。1999年以来，MPEG一直着手制订的MPEG-21(v.1)标准，就是一个有关多媒体框架、综合应用等方面的规范，也可以说是一个21世纪的多媒体框架标准，将会对新世纪的多媒体技术的应用产生广泛而深远的影响。

　　1 MPEG-21的起因

　　尽管MPEG取得了种种成功，但在人们的信息交流中尚存有众多的不便之处，如不同网络之间的障碍、知识产权得不到有效保护等；不同的多媒体信息、网络、设备、协议和标准、分布在不同的地点等都给用户造成不能以统一的方式进行多媒体信息交互。如何通过一个综合标准来对上述不便之处加以协调，使多媒体业务畅通无阻，这就是1999年10月MPEG墨尔本会议提出的多媒体框架的概念，此即MPEG-21。

　　MPEG-21的目标是定义一个交互式多媒体框架，跨越大范围内不同的网络和设备，使用户能够透明而广泛地使用多媒体资源。为此，这就需要了解框架中各成分的关系并明确其相互之间的间隙，然后形成综合标准以获得协调的多媒体内容管理技术，并进一步发展新规范，用以支持以下功能：通过网络或设备，存取、使用并交互多媒体对象；实现多种业务模型，包括在价值链中对版权和支付交易的自动管理；对内容使用者隐私的尊重。

　　2 MPEG-21的几个基本概念

　　 MPEG-21将形成一个开放的用于多媒体传送和消费的框架，这是内容的创建者和消费者都关注的焦点。这一开放的框架既为内容的创建者和服务的提供者给予平等的机遇，也方便了内容的消费者以交互的方式存取大量不同的内容。

　　MPEG-21的适用环境是不同的网络和终端，MPEG-21的行为主体是广大用户，规范的动作是“使用”，作用的客体是数字项，MPEG-21作用的过程中形成了多媒体内容传送链和价值传送链。下面对这几个概念予以简单解释。

　　(1)用户：用户是一个广义的概念，可以是世界各地的个人、消费者、团体、组织、公司、政府以及其他标准化组织和主体。从技术上讲，MPEG-21认为内容的提供者和消费者同样都是MPEG-21的用户。用户可以各种方式“使用”内容。

　　(2) 使用：MPEG-21提供了一个多媒体框架供一个用户与另一用户进行数字信息的交互，所涉及的各方均为用户。这里所指的相互作用即为对内容的“使用”，它包括内容创建、提供、存档、评价、增强、递送、聚集、传输、发表、零售、消费、定购、管制，以及上述事务的推进和管理等。

　　(3)数字项：MPEG-21的数字项是一个结构化的数字对象，是按标准进行表达、标记并带有描述性的数据。数字项是数字资源及其相关内容(包括图像、图形、动画、数据文件、音频、视频等)的集合。它是MPEG-21框架中传送和交易的最基本单元，是用户关联的目的。

　　(4) 多媒体内容传送链：包含内容创建、生产、传送和消费等诸多环节。为了支持上述功能，内容必须被标识、描述、管理和保护；内容的传输和递送是在异构终端和网络上进行的，在此过程中事件将会发生并且需要报告。这样的报告包括可靠的传送、个人数据的管理、用户隐私的优先考虑和对交易的管理。伴随着内容传送链的是抽象的价值传送链，表现在内容的传送过程中其价值也可能发生变化或转移。

　　MPEG-21中的用户、“使用”和数字项之间的关系如图1所示，这里虽然只列出了A,B两个用户之间的逻辑关系，实际上它也代表了所有用户之间的关系。

　　3 MPEG-21的主要技术

　　MPEG-21包括多项技术，其中最为主要的是以下几项：

(1)数字项声明：是用于声明数字项的一种统一而灵活的抽象和互操作机制。
(2)数字项标识和描述：是一种用于标识和描述任一实体的框架，不管它的属性、类型或粒度如何。
(3)内容的管理和使用：是一种接口和协议，用于保证通过内容分配和消费价值链来创建、制作、存储、传送和使用内容。
(4)知识产权的管理和保护：用于确保内容在通过网络和设备时得到持久和可靠的保护。
(5)终端和网络：可以为用户提供贯穿终端和网络所进行的交互、透明的内容存取能力。
(6)内容表示：解决如何表示媒体资源问题，使得内容可以被无“缝”地传送和消费。
(7)事件报告：是多媒体框架和用户之间的一种法则和接口，利用它可以使用户准确地了解在框架中发生的所有可报告事件的性能。

　　 利用以上技术，用户的所有的工作可以概括为对内容的操作，如创作、提供、获取、评价、改进/传送、聚集、组织内容等。如在使用“音乐编辑”数字项时，不但可以编辑音乐，还可以穿插照片、视频、动画或图形、抒情诗、MIDI文件等。又如你想制作自己所偏爱的乐曲CD，首先可以通过网络收集乐曲。利用MPEG-21的数字项声明、标记和描述工具，用曲名、演奏者、歌词或旋律等不同方法来描述你所要查找的内容。在支持MPEG-21标记和描述的网络搜索引擎帮助下，可以收集到分布在世界各地异构网络上的数字化乐曲，再使用支持MPEG-21内容表现方法的媒体播放器来试听。当你选定乐曲之后，便可以通过网络的电子支付手段购买乐曲的某种合适的使用权。在这一过程中传递的信用卡账号、密码等信息是保密而安全的。完成该过程之后，你就可以将乐曲刻录到光盘上了。此外，你还可以在网上将乐曲所在的URL(统一资源定位)路径以及您对它们的注解、点评等信息保存为一个工程文件，再从网上收集一些相关的图片甚至视频片段，加入这个CD工程文件，然后将这个文件向你的朋友开放，就可以与朋友们一起分享你喜欢的音乐了。

　　4 MPEG-21工作划分

　　2000年MPEG北京会议将MPEG-21的工作划分为4个专门工作小组：技术报告提案研究组(MPEG-21 PDTR Study)负责进一步发展7项技术要素的内容，明确各要素之间存在的共同问题，找出目前尚不能解决的问题，预测MPEG是否有能力解决这些问题；技术报告提案编写组(MPEG-21 PDTR Editing)负责编辑、修改MPEG-21技术报告提案并定稿公布；使用情景和用户需求组(Use Case Scenarios and User Requirements)负责制订MPEG-21数字项管理和传输的通用交易模型，进一步发展使用情景草案的文档工作，要求对内容的创建、生产、分配和使用的各方以及支持事件报告的服务方提供各种不同的使用情景，丰富技术报告的内容；建议征集组 (MPEG-21 Calls for Proposals)负责以使用情景为基础，提出针对多媒体框架中不同要素的提案征集，定义提案征集文档的通用结构，在这一结构中确定各项提案在多媒体框架中的目标、适合的使用情景以及工作时间表和进程，对各项提案征集工作确定一个时间表，起草各项提案征集工作所针对的MPEG-21框架中的相应要素以及要满足的需求。

　　MPEG-21的大体工作过程是这样的：首先定义一个支持版本说明的框架以及在工作中必须涉及相关的实体；然后认定这种框架的关键技术，深入理解此框架的部件是如何相互关联的，检查哪里还存在缺陷(对于每一项未用上的技术，如果比MPEG技术差，则继续改进和开发它们；否则，吸引另外的实体去完成它们的开发)；最后完成这些技术的实际集成。

　　5 MPEG-21的关键问题

　　现在已基本确定，在MPEG-21中共有12项有关用户交互作用时必须要解决的“关键问题”，列述如下。

　　(1)关于网络

　　网络部分的问题有：

　　a.网络传送：包括传送带宽和速度、网络的一致性和可靠性、数据流控制、延迟、差错率、存取时间、移动性、性能价格比以及连通性等问题。
　　b.服务和设备的易用性：涉及到智能化、综合连接、设备兼容、鲁棒性、不同平台之间的互操作性、国际间兼容性、设备设计上对民族文化的冲击以及设备之间的分布式智能化等问题。
　　c.物理媒体格式的互操作性：包括与内容无关的格式、后向兼容格式、媒体的寿命、不同平台的标准存储媒质以及媒质间的内容传输等。
　　d.多平台的解码和绘制：在不同类型或不同参数的平台(设备)上回放并保证一定质量的内容，另外还包括保证不同编解码模式对用户的透明性等问题。

　　(2)关于内容和质量

　　 内容和质量方面又包括：

　　a.服务质量和灵活性：包括可靠性、质量检测、用户感知的质量、信息集成、评价、易用性、对用户需求的动态响应、点播、有效平滑的绘制、可预测性和连续性，以及服务的可接入性等问题。
　　b.内容表示的质量：包括权限和完整性、保真性和用户感知质量(智能质量)检测、价格的一致性、真实性、持续性和时效性等问题。
　　c.内容艺术性方面的质量：涉及品牌、来源、丰富性、评论、一致性等问题。
　　d.内容的过滤、定位、检索和存储：包括一致的内容标记、描述和查询的反应时间、在内容选择上的个性化服务、搜索的完整性、有效性、可信性、内容真实性的认证、等级与分类、更新，以及对内容的组织管理等方面问题。

　　(3)关于消费者

　　消费者方面的问题包括：

　　a.付费/订购：包括免费服务、以收听广告或给出个人数据的免费服务、收费的奖赏模型、租借、分类付费、奖赏的复制件、点播、每项服务的签署、简单明了的收费模型、支付的验证等等。
　　b.消费者信息发布：包括内容的保护和管理、自创内容的可存取性、版权购买等。
　　c.消费者使用权限：包括对内容的拥有、使用、复制、编辑等权限的管理等。
　　d.消费者隐私保护。

　　6 MPEG-21的近况

　　从MPEG-21的观点看来，将来无论在何处，地球上的每个人都是一个潜在的网络元素，它包括成千上万的内容提供者、内容增值者、内容包装者、内容服务提供者、内容消费者和内容转卖者。为了实现这个目标，我们需要建立数字内容的电子商务公共设施。

　　按照MPEG-21的工作计划，征集有关“产权数据字典和产权描述语言”的需求，已收到14份回应提案，提案截止日期为2001年6月1日。当其他领域的需求形成后，将会发出相关的提议征集。两项有关在机器到机器网络环境中，表示知识产权信息的标准方法需求正在征集：一是关于生产者和出版者向下的传送内容的使用权(“下载权”)；二是关于定义和管理创作者的权力，以及他们和生产者(或出版者)之间的关系(“上游权”)。预计MPEG-21的7个部分可在2002年9月全部完成，具体参见表1。

　　表1　MPEG-21的各部分完成的时间

　　参考文献

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