Описание формата MPEG

В январе 1988 года в рамках объединенного технического комитета по информационным технологиям JTC1 Международной организации по стандартизации ISO и Международной электротехнической комиссии IEC была образована рабочая группа экспертов по кодированию движущихся изображений, перед которой была поставлена задача разработки стандартов кодирования изображения и звука с целью устранения избыточности. Группа получила официальное наименование ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 (11 рабочая группа 29 подкомитета), но мировую известность она приобрела под названием MPEG — Moving Picture Expert Group. В первом заседании группы в мае 1998 года участвовало 25 экспертов, сейчас группа MPEG объединяет сотни специалистов, представляющих около 200 организаций из более чем 20 стран. Общая цель работы группы остается прежней — компрессия, обработка и кодовое представление изображения, звука и их комбинаций. Основные проекты группы — это MPEG-1 (стандарт ISO/IEC 11 172) — Кодирование изображение и звука при скоростях передачи данных до 1.5Мбит/с, MPEG-2 (ISO/IEC 13 818) — Обобщенное кодирование изображения и звука, MPEG-4 (ISO/IEC 14 496) — Кодирование аудиовизуальных объектов, MPEG-7 (ISO/IEC 15 938) — Описание содержания объектов мультимедиа. Из этого списка лишь стандарт MPEG-7 пока не утвержден ISO, но работа над всеми проектами (кроме MPEG-1) продолжается.

• — MPEG-1: оригинальный формат для хранения и воспроизведения видеои аудиоданных на мультимедиа носителях данных. Принят в качестве официального стандарта в 1992 г. Разрабатывался для доставки видео на CD-ROM (скорость около 1,5 Мбит/с) и получил широкое распространение во многом благодаря дискам VideoCD. Потенциально поддерживает телевизионное качество видео.
• — MPEG-2: более новый стандарт (утвержден в ноябре 1994 г.). Разработан как дополнение к стандарту MPEG-1. Поддерживает передачу высококачественного видео по высокоскоростным цифровым каналам. Интенсивность потока данных от до 2 до 10 Мбайт/сек. Разрешение 720×480 и 1280×720, частота 60 кадров в секунду со звуковыми данными CD-качества. Подходит для всех стандартов телевидения и даже систем телевидения высокой точности (HDTV, High Definition Television). Используется при записи DVD дисков.

Параллельно с разработкой стандарта MPEG-2 группа MPEG занималась также работой по созданию стандарта MPEG-3, ориентированного на использование в системах телевидения высокой четкости. Однако, в ходе исследований было установлено, что в системах телевидения высокой четкости можно использовать уже созданные стандарты MPEG-1 и MPEG-2. В качестве стандарта для систем телевидения высокой четкости был принят MPEG-2.

— MPEG-4: начинал разрабатываться как формат для передачи видео и аудиоданных по каналам с низкой пропускной способностью, в том числе беспроводным. MPEG-4, версия 1 был одобрен в октябре 1998 г., как стандарт ISO/IEC 14 496. Этот формат был расчитан для применения в системах видеотелефонии, мультимедийной электронной почте, электронных информационных изданиях. Предусматривал разрешение 174×144 пиксела при 10 кадрах в секунду и позволял передавать данные со скоростью от 4800 до 64 000 бит/сек.

Базируется на формате файлов Quiсktime (QuickTime — стандарт, архитектура программного обеспечения, которая позволяет создавать, объединять и публиковать все типы цифровых мультимедиа данных. Используя QuickTime, программные приложения могут легко работать с широким кругом форматов файлов и кодеков. QuickTime включает три основополагающих элемента — QuickTime видео формат (Movie file format), слой абстрактного носителя (Media Abstraction Layer) и богатый набор встроенных медиа — служб. QuickTime видео формат хорош тем, что он платформенно независим, открыт для расширения.

В связи с названными преимуществами, поддерживается многими производителями. QuickTime слой абстрактного носителя определяет исчерпывающий набор сервисных функций покрывающих все аспекты создания, редактирования и воспроизведения цифрового материала. Среди них: синхронизация по времени, компрессия и декомпрессия аудиои видеоданных, преобразование форматов, масштабирование, смешивание и транскодирование, аудиои видеоэффекты и переходы, синхронизация чтения и записи, захват данных, импорт и экспорт данных, стандартный пользовательский интерфейс. QuickTime поддерживает широкий набор типов мультимедиа данных (видео, аудио, текст, временной код, музыкальный MIDI — интерфейс, спрайты, анимацию и др.).).

— MPEG-7: «Multimedia Content Description Interface» — стандарт описания мультимедийного содержания для информационного поиска, планируется к утверждению в июле 2001 г. В октябре 1996 года группа MPEG приступила к разработке формата сжатия MPEG 7, призванным определить универсальные механизмы описания аудио и видео информации. Этот формат получил название Multimedia Content Description Interface. В отличие от предыдущих форматов сжатия семейства MPEG, MPEG 7 описывает информацию, представленную в любой форме (в том числе в аналоговой) и не зависит от среды передачи данных. Как и его предшественники, формат сжатия MPEG 7 генерирует масштабируемую информацию в рамках одного описания. Формат сжатия MPEG 7 использует многоуровневую структуру описания аудио и видео информации.

На высшем уровне прописываются свойства файла, такие как название, имя создателя, дата создания и т. д. На следующем уровне описания формат сжатия MPEG 7 указывает особенности сжимаемой аудио или видео информации — цвет, текстура, тон или скорость. Одной из отличительных особенностей MPEG 7 является его способность к определению типа сжимаемой информации. Если это аудио или видео файл, то он сначала сжимается с помощью алгоритмов MPEG 1, MPEG 2, MPEG 4, а затем описывается при помощи MPEG 7. Такая гибкость в выборе методов сжатия значительно снижает объем информации и ускоряет процесс сжатия. Основное преимущество формата сжатия MPEG 7 над его предшественниками состоит в применении уникальных дескрипторов и схем описания, которые, помимо всего прочего, делают возможным автоматическое выделение информации как по общим, так и по семантическим признакам, связанным с восприятием информации человеком. Процедура занесения в каталог и поиска данных находятся вне сферы рассмотрения этого формата сжатия.

Разработка формата сжатия MPEG 21 — это долговременный проект, который называется «Система мультимедийных средств» (Multimedia Framework). Над разработкой этого формата сжатия эксперты начали работать в июне 2000 г. На первых этапах планировалось провести расширение, унификацию и объединение форматов MPEG 4 и MPEG 7 в единую обобщающую структуру. Подразумевалось, что она будет обеспечивать глубокую поддержку управления правами и платежными системами, а также качеством предоставляемых услуг.