Сімейство форматів mpeg історія розвитку, опис структури, область використання

Гринько В. ПІБ-31

сімейство MPEG

Сімейство форматів mpeg історія розвитку, опис структури, область використання

Група MPEG стандартизовані такі стандарти стиснення і допоміжні стандарти:

MPEG-3: Спочатку розроблявся для HDTV, але від нього відмовилися, коли виявилося, що MPEG-2






(З розширеннями) цілком достатньо для HDTV. (Не слід плутати MPEG-3 з MP3, який насправді є MPEG-1 Layer 3.)

MPEG-4 Part 2 (ASP) та

MPEG-4 Part 10 (або AVC, або H.264). MPEG-4 Part 10 використовується в HD DVD і Blu-Ray дисках.

На додаток до вищезазначених існують стандарти, які є не удосконаленням попередніх
стандартів стиснення, а визначають різні мови опису:

MPEG-7: Стандарт індексації мультимедіа-вмісту.

MPEG-21: MPEG описує стандарт як мультимедійна середовище розробки.

Moving Picture Experts Group made MPEG

Формат MPEG-1 почав розроблятися в кінці 80-х коли була епоха 286 і 386 процесорів, 4 Мб оперативної пам'яті і 250 Мб вінчестер вважалися розкішшю, а Windows була примочкою для DOS, а не навпаки, а в якості легко переносяться носіїв інформації домінували 5 дюймові дискети та тільки-тільки з'явилися 3,5 »дискети від фірми SONY.

Сімейство форматів mpeg історія розвитку, опис структури, область використання

В ті часи пристойний фільм займав простір більше гігабайти. У ці роки вперше на платформі PC з'явився такий новий тип носіїв інформації як CD-ROM диски, які змогли забезпечити необхідний обсяг інформації. Перші CD-ROM програвачі були одношвидкісними, максимальна швидкість пересилання потоку даних (bitstream) в форматі MPEG-1 обмежена 150 Кб / сек. що відповідає одній швидкості CD-ROM.

Стандарт містить кілька підрозділів (parts). Наприклад, MPEG-2 part 1 визначає тип контейнера, наприклад, може використовуватися Transport Stream, який дозволяє коригувати помилки обладнання, що приймає сигнал. Part 2 - структуру компрессированного зображення (елементарний потік MPEG-2). Стандарт MPEG-2 навмисно не визначає способи компресії зображення (звуку), він лише вказує, як має бути оформлено стислий зображення (звук). Стандарт не визначає, яким чином повинен бути реалізований кодер або декодер MPEG-2, він визначає тільки структуру даних. Це дає можливість учасникам ринку конкурувати один з одним за створення більш якісних пристроїв і алгоритмів.







Використання стандартів MPEG-2 вимагає сплати ліцензійних відрахувань власникам патентів через MPEG Licensing Association. Тексти стандартів MPEG-2 поширюються вільно, але не безкоштовно (див. Сайт ISO).

Зазвичай використовуються потоки в 30 або 29,97 кадрів в секунду.

Для порівняння: в MPEG1 передбачалося тільки одне фіксоване значення - 8 біт на елемент. Тобто в рамках стандарту MPEG2 є можливість гнучкого налаштування якості зображення в залежності від пропускної здатності мережі або ємності носія (ось чому на перших DVD можна було бачити різний за якістю зображення). Біти на елемент - це поняття, знайоме комп'ютерним «юзерам». У той же час, користувачі таких апаратів, як DVD- або HD-рекордери, що використовують MPEG2-компресію, знають, як можна самим ставити рівень якості запису (HQ, SP, LP і т.д.), змінюючи таким чином обсяг записаного матеріалу . Ця гнучкість, зокрема, і зробила MPEG2 основою для прийому / передачі цифрового телебачення з різних цифрових мережах.

В результаті для фільмів, створених в стандартах PAL і SECAM, підтримується дозвіл 720х576 при 25 кадрах в секунду при якості, практично не поступається мовного. Власне, MPEG-фільм можна віднести до будь-якої системі кольорового телебачення, так як кадри в MPEG є просто картинками і не мають прямого відношення до вихідної для фільму системі телебачення; мова може йти про відповідність розміру і частоти проходження кадрів. У частині аудіо в MPEG2, в порівнянні з MPEG1, додана підтримка багатоканального звуку (Dolby Digital 5.1, DTS і т.п.)

Перш за все, не слід змішувати з широковідомим форматом компресії звуку МР3, про який мова піде нижче. Стандарт MPEG3 спочатку розроблявся для використання в системах телебачення високої чіткості (High Definition Television, HDTV) зі швидкістю потоку даних 20-40 Мбіт / с. Але ще в процесі розробки стало ясно, що параметри, необхідні для передачі HDTV, цілком забезпечуються використанням стандарту MPEG2 при збільшеній швидкості цифрового потоку. Іншими словами, гострої потреби в існуванні окремого стандарту для HDTV немає. Таким чином, MPEG3, ще не народившись, став фактично складовою частиною стандарту MPEG2 і окремо тепер навіть не згадується.

Такий спосіб представлення даних дозволяє змінити результуючу сцену, забезпечуючи високий рівень інтерактивності для кінцевого користувача і надаючи йому цілий ряд можливостей, наприклад: переміщати і розміщувати об'єкти в будь-яке місце сцени, трансформувати об'єкти, змінювати їх форму і геометричні розміри, збирати з окремих об'єктів складений об'єкт і виробляти з нього будь-які операції, змінювати текстуру і колір об'єкта, маніпулювати ним (змусити, наприклад, стіл пересуватися в просторі), міняти точку спостережен ня за всієї сценою.

На вищому рівні прописуються властивості файлу, такі як назва, ім'я автора, дата створення і т.д.

Така гнучкість у виборі методів стиснення значно знижує обсяг інформації і прискорює процес стиснення. Основна перевага формату стиснення MPEG 7 над його попередниками полягає в застосуванні унікальних дескрипторів і схем опису, які, крім усього іншого, роблять можливим автоматичне виділення інформації як за загальними, так і по семантичним ознаками, пов'язаних зі сприйняттям інформації людиною. Процедура занесення в каталог і пошуку даних знаходяться поза сферою розгляду цього формату стиснення.

Звук в MPEG

Перший «шар» (Layer I) був розрахований на потік швидкістю 192 кбіт / с на канал. Алгоритм його в цілому схожий на систему стиснення звуку ATRAC, яка реалізована на міні-дисках Sony. Різновид Layer I використовується і в пристроях запису цифрових компакт-касет DCC. Різновид Layer II, призначена для потоків до 128 кбіт / с на канал, була розроблена як компроміс між якістю звуку, величиною потоку і складністю кодера. У ньому були, в першу чергу, вдосконалені борін фільтри. Цей «шар» дуже схожий з відомим аудіостандарти MUSICAM. Найбільше застосування Layer II знайшов в мережах цифрового радіомовлення DAB (Digital Audio Broadcasting).

джерела: