3. Описание алгоритма mpeg и его семейства

MPEG (англ. Moving Picture Experts Group; произносится «эмпег» — рус. Экспертная группа по движущемуся изображению) — группа специалистов, сформированная международной организацией ISO для выработки стандартов сжатия и передачи цифровой видео и аудио информации; также имеет официальное обозначение — ISO/IEC JTC1/SC29 WG11 (ISO/IEC Joint Technical Committee 1, Subcommittee 29, Working Group 11).

Группа MPEG стандартизовала следующие стандарты сжатия и вспомогательные стандарты.

4.1 Mpeg 1

MPEG-1 — группа стандартов цифрового сжатия аудио и видео, принятых MPEG (Moving Picture Experts Group — Группой Экспертов в области Видео). MPEG-1 видео используется в формате Video CD.

MPEG-1 audio layer 3 — это полное имя весьма популярного формата сжатия аудио MP3.

MPEG-1 состоит из нескольких частей:

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 битрейтом, стандарт позволяет использовать любое разрешение вплоть до 4095x4095. Большинство реализаций разработаны с учётом 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.

4.2 Mpeg 2

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. А также получил распространение в цифровых видеодисках DVD, системах компрессии видеоизображений, цифровом телевидении DVB. В случае использования в цифровом телевидении MPEG-2 активно применяется как стандарт, определяющий структуру транспортных потоков и способы передачи данных.

Стандарт содержит несколько подразделов (parts). Например, MPEG-2 part 1 определяет тип контейнера, например, может использоватся Transport Stream, который позволяет корректировать ошибки оборудования, принимающего сигнал. Part 2 — структуру компрессированного изображения (элементарный поток MPEG-2). Стандарт MPEG-2 намеренно не определяет способы компрессии изображения (звука), он лишь указывает, как должно быть оформлено сжатое изображение (звук). Стандарт не определяет, каким образом должен быть реализован кодер или декодер MPEG-2, он определяет только структуру данных. Это даёт возможность участникам рынка конкурировать друг с другом за создание более качественных устройств и алгоритмов.

Использование стандартов MPEG-2 требует уплаты лицензионных отчислений держателям патентов через MPEG Licensing Association. Тексты стандартов MPEG-2 распространяются свободно, но не бесплатно.

Сжатие видео (упрощённо)

MPEG-2 используется для «общего сжатия движущихся изображений и звука» и определяет формат видеопотока, 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 30 или 29,97 кадров в секунду.

MPEG-2 поддерживает видео и в прогрессивной, и в чересстрочной развёртке.

Сжатие звука

MPEG-2 также определяет новые методы сжатия звука:

• сжатие на низких битрейтах с половинным семплированием (MPEG-1 Layer 1/2/3 LSF);

• многоканальное сжатие до 6 каналов;

• новый стандарт MPEG-2 AAC.