MPEG-7標準及其應(yīng)用簡介

摘 要：人們?nèi)绾卧诤Ａ康拿襟w信息中迅速找到自己所需的內(nèi)容，并對其進行個性化的訪問？MPEG-7媒體內(nèi)容描述規(guī)范使無法通過現(xiàn)有的搜索引擎查詢視頻、音頻等內(nèi)容的難題迎刃而解。本文分析了MPEG-7的描述方案，并重點分析了它的集中應(yīng)用。

一、引言

國際標準化組織（ISO）在制定MPEG-1、MPEG-2及MPEG-4的標準基礎(chǔ)上，推出了新的標準MPEG-7，該標準的正式名稱為“多媒體內(nèi)容描述接口”（Multimedia Content Description Interface）, 其目標就是產(chǎn)生一種描述多媒體內(nèi)容數(shù)據(jù)的標準，滿足實時、非實時以及推-拉應(yīng)用的需求,它既不同于基于波形和基于壓縮的表示方式如MPEG-1和MPEG-2,又不同于基于對象的表示方式如MPEG-4，而是將對各種不同類型的多媒體信息進行標準化描述，并將該描述與所描述的內(nèi)容相聯(lián)系，以實現(xiàn)快速有效的搜索。

二、MPEG-7的目標

1.支持多種音頻和視覺的描述

描述包括自由文本、n維時空結(jié)構(gòu)、統(tǒng)計信息、客觀屬性、主觀屬性、生產(chǎn)屬性和組合信息。對于視覺信息，描述可能包括顏色、視覺對象、紋理、草圖、形狀、體積、空間關(guān)系、運動及變形等。對于音頻信息，描述可能包括音調(diào)、調(diào)式、音速、音速變化等。

2.根據(jù)信息的抽象層次，提供一種描述多媒體材料的方法以便表示不同層次的用戶對信息的需求。

3.支持數(shù)據(jù)管理的靈活性、數(shù)據(jù)資源的全球化和互操作性。

三、MPEG-7構(gòu)成要素

MPEG-7的主要元素包括以下幾種。

1.描述工具，包括一組描述符D(Descriptor )和描述方案DS (Description Schemes )。描述符是指用來定義和表達實體某一方面特征的句法或語法。表達實體是由特征標識符（如顏色）和數(shù)據(jù)類型 (如字符串)等構(gòu)成的。數(shù)據(jù)類型可以是“復(fù)合”的，既可以由幾個數(shù)據(jù)類型的組合來構(gòu)成，也可以由數(shù)個D來“描述”一個特征。描述方案是由一個或多個D和DS構(gòu)成，DS規(guī)定了它們相互關(guān)系的結(jié)構(gòu)和語法。

2.描述定義語言DDL（Description Definition Language），用來指定描述方案的一種語言。它是一種模式化語言，是對音視頻數(shù)據(jù)建模結(jié)果的一種表征。DDL規(guī)定了MPEG的描述工具，包括描述符和描述方案，并提供了把描述符構(gòu)建為描述方案的規(guī)則。DDL同時也允許定義特殊應(yīng)用中的擴展DS. 描述工具通過DDL被實例化，并以文本格式（XML）被描述。

3.用來支持多路描述、同步問題、傳輸機理、文件格式等的系統(tǒng)工具。

四、MPEG-7屬性描述工具

MPEG-7標準提供了一系列的屬性描述工具對屬性進行統(tǒng)一的管理，屬性描述工具多用在多于一個媒體被描述時(如音頻和視頻)。這些描述工具根據(jù)功能分為內(nèi)容描述、內(nèi)容管理、內(nèi)容組織、導(dǎo)航和訪問以及使用者交互5類。

1.基本元素(Basic Elements)

基本的數(shù)據(jù)類型提供了一組對描述AV（Audio-Visual）內(nèi)容有幫助的擴展的數(shù)據(jù)類型和數(shù)學(xué)類型,如矩陣和向量等。基本數(shù)據(jù)類型同時也能構(gòu)建連接媒體文件、定位內(nèi)容、描述時間、地點、人物等。正是這些基本元素通過DS規(guī)范構(gòu)成了定義MPEG-7描述方案的基礎(chǔ)。

2.內(nèi)容描述(Content Description)

內(nèi)容描述的目的是描述可察覺信息內(nèi)容，用以表征可知覺的內(nèi)容信息。內(nèi)容描述包括結(jié)構(gòu)和語義兩個方面的內(nèi)容。結(jié)構(gòu)工具通過劃分片斷、幀、靜態(tài)和動態(tài)區(qū)域來描述AV內(nèi)容的時間及空間方面的結(jié)構(gòu)信息。語義工具通過對象、事件、抽象觀念和關(guān)系等描述了和AV內(nèi)容所反映的現(xiàn)實世界。結(jié)構(gòu)工具和語義工具通過鏈接共同作用，共同完成了對內(nèi)容的描述。

3.內(nèi)容管理(Content Management) 內(nèi)容管理用于處理那些與多媒體文檔創(chuàng)建、媒體所有權(quán)和編碼等相關(guān)的信息，即那些不能被抽象出來的信息。4.內(nèi)容組織(Content Organization)內(nèi)容組織提供一種來描述多媒體數(shù)據(jù)的分析和分類的方法，它可以用來描述一群對象的屬性。

5.導(dǎo)航和訪問(Navigation and Access)

導(dǎo)航和訪問工具被用來定義音頻、視頻內(nèi)容的一系列摘要，分解和變換信息，使瀏覽和獲取AV內(nèi)容更加便利。它包含概述、分解和變換三部分的內(nèi)容。

6.使用者交互(User Interaction)

它描述了用戶喜好以及使用信息等，使對媒體的訪問變得更加個性化，為用戶使用提供了方便。例如，可以根據(jù)用戶的愛好來定義媒體的優(yōu)先級，使用戶盡快找到最適合的信息。

五、MPEG-7的應(yīng)用領(lǐng)域

人們對日常生活中的多媒體信息，要求能高效率地進行訪問、交互操作和顯示。這就是MPEG-7 “Pull”(拉)和“Push”(推)的兩類應(yīng)用。這兩類應(yīng)用與社會的政治和經(jīng)濟有著密切的聯(lián)系，在教育、影視等專業(yè)領(lǐng)域和消費應(yīng)用的不同場合都是必不可少的。

1.Pull類型

MPEG-7標準產(chǎn)生的目的是要定義一種規(guī)范，使對AV資料的查詢變得和現(xiàn)在的文本查詢一樣方便。盡管其公認的多媒體內(nèi)容描述的應(yīng)用遠不止“獲取”這一種，但它還是作為許多原始的MPEG-7應(yīng)用而保留下來。這些“獲取”，即“Pull”類型的應(yīng)用涉及到數(shù)據(jù)庫、多媒體信息檔案以及基于網(wǎng)絡(luò)的Intenet模型(用戶向服務(wù)器索取資料)。

以下是“Pull”類型的一些應(yīng)用。

(1)商業(yè)音樂類應(yīng)用(卡拉OK和音樂銷售)

當(dāng)用戶從電視臺看到一首歌，只要唱幾段，就可不費力地從數(shù)據(jù)庫中“搜索”出完整的歌曲來；在收取了適當(dāng)?shù)馁M用后，即可把整首樂曲下載到用戶的計算機上。

(2)聲音效果庫

藝術(shù)家、聲響設(shè)計師可以指定一個聲效類型，然后從這個聲源的眾多變化中選擇適合的需要。例如提供一個原型聲響，指定細節(jié)特征，或者使用擬聲，通過哼曲進行“搜索”的一種變形方式，來發(fā)出他想要找的那種類型的抽象聲音。

(3)歷史數(shù)據(jù)庫

人們可以通過一些特定的關(guān)鍵詞( “中華人民共和國成立啦!”)、關(guān)鍵事件(WTO)、演講人(比爾?蓋茨)、地點(首都)、日期(2001年9月11日)，或者是以上幾個方面的任意組合，來“搜索”一個音視頻記錄或其他相關(guān)事件。

(4)通過可回憶的聽覺事件進行電影場景“搜索”

在人們的記憶世界里，許多的視覺事件是難以忘懷的。最明顯的例子就是用特定的“描述”來指代電影電視場景或?qū)Π?、音響等，用這樣的方式查找到一部電影。

2.Push類型

“Push”與“Pull”類型的應(yīng)用是相反的，“Push”類型應(yīng)用更像是廣播方式，以及剛出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)廣播?！癙ull”模型是從索引到“搜索”，“Push”模型是從選擇到“過濾”。這兩類應(yīng)用有著完全不同的要求，通?！癙ull”處理的是存儲在數(shù)據(jù)庫里的靜態(tài)信息“描述”，而“Push”處理的是變化的動態(tài)信息“描述”。“Push”，即“過濾”的要求是提供用戶只想收看或收聽到的多媒體信息。

如在數(shù)字系統(tǒng)中(包括數(shù)據(jù)廣播)，MPEG-7描述可以幫助用戶選擇節(jié)目和各類數(shù)據(jù)廣播信息，用于當(dāng)時或以后觀看，以及記錄、存貯。在個性化廣播系統(tǒng)的環(huán)境中，提供給用戶的數(shù)據(jù)可以按照各自的類型從數(shù)據(jù)廣播中“過濾”出來，而類型的生成可以是自動的(如根據(jù)地點、年齡、性別、或以前的選擇行為等)，也可以是半自動的(如根據(jù)預(yù)設(shè)的興趣等)。

六、結(jié)束語

MPEG-7的出現(xiàn)是文本信息時代向多媒體信息時代過渡的必然產(chǎn)物，在未來的多媒體信息檢索服務(wù)中，MPEG-7必將發(fā)揮主導(dǎo)作用。目前，許多研究機構(gòu)都已開始對其中的關(guān)鍵技術(shù)進行研究，并已取得一定成果，但離實際應(yīng)用還有相當(dāng)差距。隨著MPEG標準和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的快速發(fā)展，MPEG-7的應(yīng)用也將蓬勃發(fā)展，為我們的學(xué)習(xí)和生活提供更多的方便。