北京交通大学 何建翔 冯玉珉
摘 要：当前，多媒体技术得到迅猛发展。运营商为各自用户提供了丰富的信息和媒体业务，用户几乎可以随时随地享受这些服务。但是，对于不同网络之间用户的互通问题，至今仍没有成熟的解决方案。为了解决以上问题，MPEG（ISO/IEC JTCI SC29 WGII）从2000年6月开始着手定义21世纪多媒体应用的标准化技术：MPEG－21 “Multimedia Framework”。MPEG－21是一个可互操作和高度自动化的框架，而且这个框架还考虑到了DRM（digital rights management）的要求、对象化的多媒体接入以及使用不同网络和终端进行传输等问题。
关键词：DRM、IPMP、DI、UMA
一、MPEG－21产生的背景和动机
人们对于内容的渴求不断在增加，信息接入能力也在不断的增长。同时，可以接入不同网络和终端的接入器件在不断的出现。而且，这种接入器件可以用于不同的场所和环境：任何时间和任何地点。然而，用户却不能够有效使用这些复杂的多媒体工具。
随着越来越多数字化媒体的出现，拥有一个先进的多媒体解决方案就变得至关重要了。这不仅是技术上的考虑，同时也是个人应用的需要。所有“内容提供商（content creator）”都有共同的关注目标：内容的管理、版权的保护、对非授权接入和修改防范以及对于提供商和使用者隐私的保护。
所有这些需求激发了MPEG－21 Multimedia Framework的出现和发展，该标准正是致力于在大范围的网络上实现透明的传输和对多媒体资源的充分利用。
1.DRM（digital rights management）
如果不能对系统进行认真规划，那么实现网际互操作的愿望将与保护版权拥有者的权力相冲突。实际上，如果它们使用非标准化保护机制的话，DRM系统将难以实现网际的互操作目标。因此，一个开放的多媒体结构对于在DRM系统中实现更多的网际互操作是至关重要的。
MPEG－4已经包含了在此方向上的初步步骤，它描述了一系列对于IPMP（在MPEG中，IPMP通常只表示DRM技术）系统的标准接口。然而要实现这些目标需要更多的努力，这也正是为什么IPMP是MPEG－21最核心内容的原因：标准中一系列重要的内容都是专门针对IPMP问题的。
2.不同类型的终端和网络
接入到不同类型网络的需求变得愈来愈普遍；另外，终端处于不同的位置和不同的环境中，对于移动性也有越来越高的要求。终端和网络的不同性质使得内容提供商和服务提供商很难保证信息能在这样复杂的环境中传输。
3.MPEG－21景象（MPEG－21 Vision）
MPEG－21致力于为多媒体传输和使用定义一个标准化的开放框架。这种框架将在开放的市场中为内容提供商和业务提供商创造同等的机会。同时，这将在一种互操作的模式下为用户提供更丰富的信息，用户将因此而受益。
MPEG－21景象可以总结如下：一个多媒体框架，它可以在广阔的范围里，为不同的网络用户提供透明的和可不断扩展的多媒体资源。
二、规 范
1.简 介
MPEG－21基于两个基本概念：分布和处理基本单元DI（the Digital Item）以及DI与用户间的互操作。
MPEG－21也可表述为：以一种高效、透明和可互操作的方式支持用户交换、接入、使用甚至操作DI的技术。
MPEG首先制定了一个技术报告（MPEG－21第一部分）。接着，在MPEG－21的标准化进程中，MPEG不断考虑使协议基于需求之上。最终，经过激烈的讨论和不懈努力，形成了MPEG－21标准的不同组成部分（如ISO/IEC 21000－N）。现在，MPEG的第二和第三部分主要是针对DI的声明和定义，而第四、五和第六部分主要针对IPMP等相关问题。第七部分，DIA（Digital Item Adaptation）与UMA（universal multimedia access）相关，将在后面深入讨论。
(1)DI
DI是MPEG－21框架中，一个具有标准表示、身份认证和相关元数据的数字对象。这个实体是框架中分布和处理的基本单元。
为定义DI，MPEG－21描述了一系列抽象术语和概念以形成一个实用的模型。这些模型的目的是尽可能的灵活和通用，同时提供尽可能多的功能。
(2)用户
在MPEG－21中，一个用户是指与MPEG－21进行环境交互或者使用DI的任何实体。这些用户包括个人、消费者、社团、组织、公司和政府部门。从单纯技术的角度来说，MPEG－21认为“内容提供商”和“使用者（consumer）”之间没有分别——他们都是用户。一个单独的实体可以以几种方式使用网络的内容，同时所有这些与MPEG－21交互的实体都被平等对待。然而，一个用户可以根据与之交互的其他用户的不同来承担特定的角色，发挥不同的作用。在最基本的层次上，MPEG－21可以被看成是提供用户间交互的一个框架。
2.当前MPEG－21部分
第一部分：景象、技术和策略（Vision，Technologies，and Strategy）
MPEG－21的第一部分在2001年9月正式被批准。它主要提供了框架的定义并介绍了用户和DI的概念。
第一部分的题目“景象、技术和策略”用于反映该技术标准的根本目的。
为多媒体框架定义“景象”，使得在大范围内针对不同的终端和网络实现透明传输和对多媒体资源更充分的利用，以满足所有用户的要求。
实现器件和标准间的集成，以达到DI的产生、管理、传输、控制、分布和使用技术之间的协调一致。
制定一个策略，通过定义好的规范和标准，满足不同用户的需求。
第二部分：（DID）Digital Item Declaration
DI包括视频、音频、文本和图形等媒体源。对于所有MPEG－21系统来说，DI的确切含义都是很重要的。但要想为DI定义一个精确的定义，同时满足如此众多的文件格式的要求，将是十分困难的。
第三部分：（DII）Digital Item Identification
DII以标准化的形式来描述特定地点中与之相关的DI、容器、器件和片断等。在MPEG－21的框架中DI通过将统一的源标识符（URI－Uniform Resource Identifiers）压缩成标识元素来进行区分。
第四部分：IPMP（Intellectual Property Management and Protection）
MPEG－21的第四部分为IPMP定义了一个互操作的框架。此部分包括从远程位置重新获得IPMP工具以及在IPMP工具之间、IPMP和终端之间交换信息的标准方法。它提出了IPMP工具的认证，同时实现了权力数据字典（Rights Data Dictionary）和权力表达语言（Rights Expression Language）二者的集成。
第五部分：REL（Rights Expression Language）
MPEG－21的REL是一种机器解释语言，可以提供灵活互操作的机制。它同时支持接入的规范和对数字内容的使用控制。REL也为个人数据提供灵活的互操作机制，满足个人的要求，保证个人的权益。
第六部分：RDD（Rights Data Dictionary）
MPEG－21的RDD是一个关键术语的字典，其中存放了描述那些控制DI的用户的不同权力。它包含一系列清晰、连贯、结构化和集成的术语，用来支持MPEG－21的REL。RDD规定了字典的结构和核心，同时也规定了如何在注册授权的管理之下进一步定义术语。
为了能在REL中使用，RDD提供了术语的定义；同时，RDD系统支持元数据从一个命名空间到另一个命名空间的映射和转换，这种变换是基于自动或部分自动方式的，而且语义集成的不确定性和损耗最小。
三、UMA背景下的MPEG－21
1.UMA背景
UMA负责在不同的网络环境、用户特性和终端器件能力下实现媒体源的传输。UMA的最初目的就是使具有有限通信、处理、存储和显示能力的终端能够使用到更为丰富的多媒体资源。
UMA提出了接入相同媒体源提供商的有线和无线系统解决方案。图1说明了UMA概念。UMA应用与下一代移动和无线系统相匹配，这在3G移动系统（IMT 2000/UMTS）和3GPP（the Third Generation Project Partnership）的发展中可以看到。UMA在3G系统的业务推动之下得到迅速发展，原因在于UMA可以使用户从中受益。
显然，只有不同终端和网络媒体源的接入和分布是相关的，UMA和MPEG－21才可能匹配。而要同时满足UMA和IPMP要求的途径就是使用MPEG－21多媒体框架中的DI。
但是，为了达到这些目标，DI必须与实际使用的环境和媒体源（包括内容格式和源的灵活性描述等）相适应。在UMA中，影响流媒体的主要有以下五个因素：
内容的可用性
终端的能力
网络性能
用户特性
用户的自然环境
流媒体的主要特性如下：
可用带宽
差错率
屏幕尺寸
内容的规模：空间的、时间的还是谱的
适应性
交互性
同步和复用
考虑到这些因素，MPEG在2002年3月提出了MPEG－21的第七部分。
2.DIA （Digital Item Adaptation）
MPEG－21中DIA的核心概念是DI要同时受到源适应机（resource adaptation engine），以及描述符适应机（descriptor adaptation engine）的支配。源适应机和描述符适应机共同产生DI（如图2所示）。另外还要强调适应机本身是DIA的非标准化工具。但是，描述（descriptions）和独立于格式的机制提供关于源适应、描述符适应和QoS管理等的DIA支持，这些都是标准化的。
(1)不同环境中特定的DIA要求
DIA要求支持不同的环境，同时，强调能表述DI环境的特性。另外，MPEG－21还应该支持以下内容：
包括终端、网络、传输等在内的环境能力
包括器件类型和处理、软件、硬件、系统等在内的终端能力
包括时延、纠错和带宽等在内的网络能力
包括位置、用户和终端速率在内的自然环境能力
包括用户权限和业务类型在内的业务能力
包括不同类型环境之间相关性在内的互操作能力
(2)媒体源适应性上特定的DIA要求
DIA对于包括内容表述格式和源灵活性描述在内的媒体源的适应性提出了特殊要求。而且，MPEG－21要支持以下内容：
格式化的表述要独立于实际内容表述
内容的表述格式可以升级
表述应该独立于格式并能自动从源中取出。相反地，表述应该允许以一个独立于格式的方式产生媒体源。
根据重要性和相关进程的灵活性描述元数据。
(3)其它DIA要求
DIA也提出了对于使用和处理DIA产生影响的其他一些系统要求：
MPEG－21应该支持这样一种机制：即允许系统处理表述和与之相适应的媒体源特性之间的关系，基于此还能在不同的特性之间实现均衡。
MPEG－21应该支持IPMP系统和与之相关的权力描述，这使得它能控制DI允许的适应性类型。
四、结论
MPEG－21给我们提供了一种以高效、透明和可互操作的方式，在用户间实现交换、接入、消费、贸易和控制DI的解决方案。而且，对于UMA，MPEG－21包含了对DI适应的技术，这使得UMA可以与服务器、网络和终端处的媒体源相适应。
----《中国多媒体视讯》
|
