Описание форматов MPEG 1, MPEG 2, MPEG 3

Описание форматов MPEG 1, MPEG 2, MPEG 3

Проблема "упаковки" видеопрограмм сопровождала все этапы развития цифровых систем передачи информации. Пропускная способность коммуникационных сетей, емкость цифровых носителей всегда отставали (и, наверное, будут отставать) от желания как самих вещателей, так и нас - потребителей. Собственно, отставание возможностей от потребностей, по-видимому, является движущей силой прогресса.

Чтобы рассуждения о необходимости упаковки данных не выглядели голословными, проведем простой подсчет.
Телевизионный кадр (здесь и далее - стандарта PAL) содержит 576 активных строк (всего их 625, но часть из них - служебные). Согласно стандарту ITU-R ВТ.601 международного телекоммуникационного сообщества (ITU - International Telecommunications Union) каждая строка содержит 720 независимых отсчетов. Таким образом, телевизионный кадр представляет собой матрицу из 720х576 точек, а предельно достижимое разрешение ограничено 700 линиями. В оцифрованном телевизионном сигнале каждый кадр представляет собой точечный рисунок, где точка образована отсчетом в горизонтальной строке. Таких "рисунков" должно проходить 25 за секунду (если строго - 50 полукадров полей, состоящих из четных и нечетных строк соответственно). Тогда информационный объем одной минуты цифрового видеосигнала с разрешением, соответствующим вещательному, и при глубине цвета 24 бита (True Color) составит 720х576 точек х 24 бита цветности х 25 кадров/с х 60 с = 1866 Мб: То есть без малого 2 гигабайта. При этом скорость цифрового видеопотока будет равна 250 Мбит/с. Даже если поступиться качеством и рассматривать вдвое худшее разрешение по обеим осям (360х288), что примерно соответствует качеству хорошей VHS-записи), объем минуты видеопрограммы займет 467 Мб, а соответствующая скорость цифрового потока составит более 60 Мбит/с. Надо учесть, что мы принимали в расчет только видео, а ведь каждый фильм имеет и звуковое сопровождение. Получается, что все равно такой сигнал останется слишком громоздким для прямого использования даже в современных коммуникациях или на современных носителях.В конце 80-х - начале 90-х годов единственным цифровым носителем, пригодным для массового тиражирования, был компакт-диск емкостью 650 Мб, а скорость цифрового потока при его воспроизведении составляла порядка 150 кб/с (1,2 Мбит/с); пропускная способность коммуникационных сетей не превышала 3 Мбит/с. Проблема:
Как это сделали.

Руководствуясь подобными ориентирами, группа специалистов международной организации по стандартизации (ISO) в 1998 г. приступила к разработке международных стандартов кодирования и сжатия видео- и аудиоинформации. Официальное наименование этой группе было дано совершенно невоспроизводимое - ISO/IECJTC1 SC29 WG11. Впоследствии она стала известна как "Экспертная группа по кинематографии" (Moving Picture Expert Group), а аббревиатура MPEG, образованная от английского варианта обиходного названия этой группы, давно уже используется как обозначение разработанных ею норм и стандартов.
В основу правил сжатия видеоданных была заложена идея поиска и устранения избыточной информации, не влияющей на конечное восприятие качества изображения. В первую очередь, был учтен "человеческий фактор" - психофизиологическая модель восприятия человеком видеоизображений (HVS - Human Visual Sense); в частности, тот факт, что градации яркости воспринимаются зрительным аппаратом человека значительно тоньше, чем градации цвета. Это означает, что цветовую информацию можно "загрубить" по сравнению с яркостной, при этом в субъективном восприятии качество изображения не ухудшится. То есть первоочередным направлением в построении алгоритмов всех стандартов MPEG становится отыскание и устранение информации, избыточной с точки зрения субъективного восприятия.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: