2.2.5. Выводы
MP3 является лидером по распространённости, но при этом не является лучшим по техническим параметрам. Например, существует формат, позволяющий получить качество лучше (субъективно) при большей плотности — Vorbis. Также в формате MP3 отсутствует режим кодирования без потерь вполне подходит (с профессиональной точки зрения) для распространения демонстрационных композиций или иных способов «раздачи» своей музыки из-за повсеместной распространённости проигрывателей.
Компания Alcatel-Lucent обладает правами на MP3 и получает отчисления от тех, кто использует этот формат - производителей плееров и мобильных телефонов. Из-за этого лицензионная чистота формата под вопросом. В частности, Alcatel-Lucent предъявила претензии компании Microsoft за то, что в Windows была встроена поддержка MP3.
Видеоформаты
MPEG (Moving Picture Experts Group —Экспертная группа по вопросам движущегося изображения) — группа специалистов в подчинении ISO, собирающаяся для выработки стандартов сжатия цифрового видео и аудио. Первое собрание происходило в 1988 году в Ганновере.
Официальное
обозначение группы ISO/IEC JTC1/SC29 WG11.
MPEG стандартизовала следующие стандарты сжатия и вспомогательные стандарты:
MPEG-1: Исходный стандарт видео и аудио компрессии. Позднее использовался, как стандарт для Video CD, и включает в себя Layer 3 (MP3) формат аудио сжатия.
MPEG-2: Транспортные, видео и аудио стандарты для широковещательного телевидения. Используется в цифровом телевидении ATSC, DVB и ISDB, цифровых спутниковых ТВ службах, таких как Dish Network, цифровом кабельном телевидении, и (с небольшими изменениями) в DVD.
MPEG-3: Изначально разрабатывался для HDTV, но от него отказались, когда обнаружилось, что MPEG-2 (с расширениями) вполне достаточно для HDTV. (Не стоит его путать с MP3, который на самом деле MPEG-1 Layer 3.)
MPEG-4: Расширяет MPEG-1 для поддержки видео/аудио «объектов», 3D контента, сжатия с низким битрейтом и DRM. В него включено несколько новых высоко эффективных видео стандартов (альтернатив MPEG-2:
MPEG-4 Part 2 (ASP) и
MPEG-4 Part 10 (или AVC, или H.264). MPEG-4 Part 10 может быть использован в HD DVD и Blu-Ray дисках.
В дополнении, к рассмотренным стандартам, рассмотрим стандарты которые являются не усовершенствованием предыдущих стандартов сжатия, а описывают различные языки описания:
MPEG-7: Формальная система для описания мультимедийного контента.
MPEG-21: MPEG описывает стандарт, как мультимедийная среда разработки.
3.1. Видео кодек
Видео-кодек — программа/алгоритм сжатия (то есть уменьшения размера видеофайла/видеопотока) видео/аудио данных. Кодек — файл-формула, которая определяет, каким образом можно «упаковать» видеоконтент, и, соответственно, проиграть видео. Так же возможно кодирование кроме видео и аудио информации, добавления субтитров, векторных эффектов и тп. Как работает: программа отслеживает похожие или одинаковые масивы точек, из которых состоит картинка кадрика, например синее небо на фоне, и вместо того, чтоб отдельно заносить информацию о каждой точке (яркость, цвет) записывается лишь первая (ключевая) точка, и фраза с количеством повторений этой точки, то есть вместо описи например 1000 точек, описано всего 1точка+фраза повторения. Это самый примитивный уровень, но он применяется в самых качественных вариантах сжатия. Качеством здесь можно управлять, задавая степень различимости одинаковых элементов. Более продвинутые форматы сжатия учитывают, кроме вышеупомянутой технологии ещё и принципы движения масивов точек в изображении, сегментирование картинки на «квадратики» с различным качеством сжатия, применение последовательности кадров, кодированных по-разному и показаных в определенной последовательности. Самые новые кодеки учитывают психофизические свойства восприятия видео человеческим глазом/мозгом, что позволяет сильно уменьшать размер файла/потока без, как принято говорить, «видимой потери качества». Несомненен также тот факт, что любое сжатие приводит к частичной потере информации, и, соответственно, качества.
3.2. MPEG-1
MPEG-1 означает группу стандартов на цифровое сжатие аудио и видео, принятую Группой Экспертов в области Видео.
MPEG-1 видео используется в формате Video CD. Качество видео на видео-CD (VCD) приблизительно близко к качеству VHS видеокассет.
MPEG-1 audio layer 3 - это полное имя весьма популярного формата сжатия аудио MP3.
MPEG-1 состоит из нескольких частей:
Синхронизация и мультиплексирование аудио и видео (MPEG-1 Program Stream).
кодек для видео с прогрессивной разверткой.
кодек для звука. Стандарт MPEG-1 определяет три уровня сжатия звука.
MP1 или MPEG-1 часть 3 уровень 1 (MPEG-1 Audio Layer 1)
MP2 или MPEG-1 часть 3 уровень 2 (MPEG-1 Audio Layer 2)
MP3 или MPEG-1 часть 3 уровень 3 (MPEG-1 Audio Layer 3)
MPEG-1 видео был исходно разработан с целью достичь приемлемого качества для видео на потоках 1.5 Мегабита/c и разрешении 352x240. Несмотря на то, что MPEG-1 применяется для кодирования с низким разрешением и низким bitrate'ом, стандарт позволяет использовать любое разрешение до 4095x4095. Большинство реализаций разработаны с учетом спецификации Constrained Parameter Bitstream.
В настоящее время MPEG-1 - наиболее совместимый формат в семействе MPEG - он проигрывается практически на всех компьютерах с VCD/DVD проигрывателями.
Самым крупным недостатком MPEG-1 видео является поддержка только прогрессивной развертки. Этот недостаток в свое время помог более быстрому признанию более универсального стандарта MPEG-2.
3.3. MPEG-2
MPEG-2 — название группы стандартов цифрового кодирования видео и аудио сигналов, одобренных ISO — Международной Организацией по стандартизации/IEC Moving Picture Experts Group (MPEG).
Стандарт MPEG-2 в основном используется для кодирования видео и аудио при вещании, включая спутниковое вещание и кабельное телевидение. MPEG-2 с некоторыми модификациями также активно используется как стандарт для сжатия DVD.
MPEG-2 используется для общего сжатия движущихся изображений и звука и определяет формат видео-потока, который может быть представлен как три типа кадра — независимо сжатые кадры (I-кадры), кадры сжатые с использованием предсказания движения в одном направлении (P-кадры) и кадры, сжатые с использованием предсказания движения в двух направлениях (B-кадры). Соответствующие группы кадров от одного I-кадра до другого образуют GOP — Group Of Pictures — группу кадров.
Обычно используются потоки в 25 или 29,97 кадров в секунду.
MPEG-2 поддерживает видео и в прогрессивной, и в чересстрочной развертке.
MPEG-2 также определяет новые методы сжатия аудио. Такие как:
сжатие на низких битрейтах с половинным сэмплированием (MPEG-1 Layer 1/2/3 LSF)
многоканальное сжатие до 5.1 каналов
новый стандарт MPEG-2 AAC
Стандарт DVD использует MPEG-2 видео, но определяет некоторые ограничения:
Допустимые разрешения
720 × 480, 704 × 480, 352 × 480, 352 × 240 пикселей (NTSC)
720 × 576, 704 × 576, 352 × 576, 352 × 288 пикселей (PAL)
Допустимые соотношения ширины к высоте Aspect ratio (Display AR)
4:3
16:9
2.21:1
Допустимое число кадров в секунду
29.97 к/с (NTSC)
25 к/с (PAL)
Ограничения на MPEG-2 в стандарте DVB:
Допустимые разрешения для SDTV:
720, 640, 544, 480 or 352 × 480 пикселей, 24/1.001, 24, 30/1.001 or 30 frame/s
352 × 240 пикселей, 24/1.001, 24, 30/1.001 or 30 frame/s
720, 704, 544, 480 or 352 × 576 пикселей, 25 frame/s
352 × 288 пикселей, 25 frame/s
Для HDTV:
720 x 576 x 50 кадров/c progressive (576p50)
1280 x 720 x 25 or 50 кадров/c progressive (720p50)
1440 or 1920 x 1080 x 25 кадров/c progressive (1080p25 — film mode)
1440 or 1920 x 1080 x 25 кадров/c interlace (1080i25)
1920 x 1080 x 50 кадров/c progressive (1080p50) possible future H.264/AVC format
ATSC
Допустимые разрешения:
1920 x 1080 пикселей, 30 кадров/c (1080i)
1280 x 720 пикселей, 60 кадров/c (720p)
720 x 576 пикселей, 25 кадров/c (576i, 576p)
720 or 640 x 480 пикселей, 30 кадров/c (480i, 480p)
Примечание: 1080i кодируется как 1920 x 1088 кадр, но последние 8 строк выбрасываются перед показом на дисплей.
ISO/IEC 13818
Part 1
Systems — описывает синхронизацию и мультиплексирование видео и аудио.
Part 2
Video — сжатие чересстрочного и прогрессивного видео.
Part 3
Audio — сжатие аудио сигнала (многоканальное расширение для MPEG-1 audio).
Part 4
Описывает процедуру тестирования совместимости.
Part 5
Описывает систему программной эмуляции.
Part 6
Описывает расширение для DSM-CC (Digital Storage Media Command and Control.)
Part 7
Advanced Audio Coding (AAC) — расширенное сжатие аудио
Part 9
Расширения для использования в реальном времени.
Part 10
Расширение для совместимости с DSM-CC.
(Part 8: Расширение видео на 10-битный цвет. Изначально планировалось для студийного видео. Part 8 была заброшена из-за отсутствия интереса в индустрии).
3.4.MPEG-3
MPEG-3 разрабатывался группой MPEG как стандарт кодирования аудио и видео для Телевидения высокой четкости(High-definition television), имеющего скорость передачи данных в диапазоне от 20 до 40 Mбит/с. MPEG-3 начал разрабатываться приблизительно в то же время, что и MPEG-2. Однако вскоре выяснилось, что те же задачи может выполнять немного модифицированная версия стандарта MPEG-2. Вскоре после этого работа по стандарту MPEG-3 была прекращена.
Не следует путать MPEG-3 с MPEG-1 Part 3 Layer 3 (или MPEG-1 Audio Layer 3), называемом MP3.
3.5.MPEG-4
MPEG-4 — это международный стандарт, используемый преимущественно для сжатия цифрового аудио и видео. Он появился в 1998 году, и включает в себя группу стандартов сжатия аудио и видео и смежные технологии, одобренные ISO — Международной Организацией по стандартизации/IEC Moving Picture Experts Group (MPEG). Стандарт MPEG-4 в основном используется для вещания (потоковое видео), записи дисков с фильмами на компакт-диски, видеотелефонии (видеотелефон), и широковещания, в которых активно используется сжатие цифровых видео и звука.
MPEG-4 включает в себя многие функции MPEG-1, MPEG-2 и других подобных стандартов, добавляя такие функции как поддержка языка виртуальной разметки VRML для показа 3D объектов, объектно-ориентированные файлы, поддержка управления правами и разные типы интерактивного медиа. AAC (Advanced Audio Codec — или Улучшенный Аудио Кодек) был стандартизован как дополнение к MPEG-2 (часть 7), был также расширен и включен в MPEG-4.
MPEG-4 предоставляет комплект технологий для разработчиков, для различных поставщиков услуг и для конечных пользователей.
MPEG-4 позволяет различным разработчикам создавать объекты, обладающие лучшей адаптивностью и гибкостью при улучшении качества, таких услуг и технологий как цифровое телевидение и мультипликация, WWW и их расширения. Этот стандарт позволяет разработчикам более эффективно управлять контентом и более эффективно бороться против пиратства.
Различные сетевые провайдеры могут использовать MPEG-4 для обеспечения прозрачности данных. С помощью стандартных процедур любые данные могут быть интерпретированы и преобразованы в различные сигналы, которые можно предать по любой существующей сети.
Формат MPEG-4 предоставляет конечным пользователям широкий спектр возможностей, позволяющих взаимодействовать с различными анимированными объектами.
Формат MPEG-4 может позволить выполнять различные функции, среди которых следующие:
Аудио потоки, видео и аудиовизуальные данные могут быть как естественными, так и искусственно созданными. Это означает, что они могут быть как записаны на видеокамеру или микрофон, так и созданы с помощью компьютера и специального программного обеспечения.
Мультиплексирование и Синхронизация данных, связанных с медийным объектом, в том смысле, что они могут быть переданы через сетевые каналы.
Взаимодействие с аудио-визуальной сценой, которая формируется на стороне приемника.