3.3.5. Профили и уровни стандарта mpeg-4

MPEG-4 представляет собой обширный набор средств и алгоритмов кодирования аудио­визуальных объектов. Чтобы сделать реализацию декодера экономически оправданной и облегчить проверку на соответствие стандарту, в некоторых разделах определены ограни­ченные наборы инструментов, называемые профилями. Для каждого из профилей уста­новлены один или несколько уровней, ограничивающих требования к вычислительным способностям декодера. Понятие профиля введено для визуальных объектов, аудио, си­стемы и описаний сцены. Однако специфика MPEG-4 потребовала некоторых дополне­ний по сравнению с предшествующими стандартами. В MPEG-2 видеокадр можно пред­ставить себе как один прямоугольный объект, занимающий всю сцену, и для него доста­точно определить один профиль. В MPEG-4 объектов может быть несколько, для каждо­го оптимальным будет свой профиль, поэтому введена дополнительная градация, как промежуточная между уровнем и профилем – тип объекта. Этот параметр определяет синтаксис (структуру) цифрового потока для одиночного объекта. Профиль же определя­ет набор типов объектов, которые могут присутствовать в сцене.

Для натуральных объектов определены пять типов объектов [14]:

1) Простой – прямоугольный объект с произвольным форматом, использует про­стые средства кодирования, основанные на I- и P-VOP.

2) Простой масштабируемый – прямоугольный объект с пространственным и временным масштабированием.

3) Базовый – производный от Простого, с добавлением B-VOP. Чересстрочная развертка не поддерживается.

4) Основной – обеспечивает высшее качество, по сравнению с Базовым дополни­тельно поддерживает градационное кодирование формы, спрайты, чересстрочное разло­жение.

5) N-битовый – аналогичен Базовому, но допускает квантование плоскостей яркости и цветности с разрядностью от 4 до 12 бит.

Для кодирования неподвижных натуральных визуальных объектов существует спе­циальный тип объекта:

6) Неподвижная масштабируемая текстура – неподвижное изображение произволь­ной формы, использует волновое кодирование и пошаговую загрузку и восстановление.

Для синтетических объектов определены следующие три типа объектов:

7) Анимированная двумерная сетка – объединяет синтетическую сетку (прямоугольную или топологии Делоне) с натуральным видео, кодируемым по Базовому типу. Видео может отображаться на сетку и деформироваться путем перемещения ее узлов – это дает интересные анимационные возможности. Визуальный объект может быть любой формы.

8) Базовая анимированная текстура – анимация неподвижных изображений (таких, как в типе 6).

9) Примитивное лицо – средство анимации человеческого лица. Этот тип объекта не определяет конкретное лицо, анимация может быть применена к любой выбранной модели.

Профили, как уже сказано, определяют, какие типы визуальных объектов могут присутствовать в сцене. В первой версии стандарта 9 профилей, допустимые сочетания профилей и типов объектов приведены в табл. 3.6. Простой профиль допускает присут­ствие только объектов Простого типа и предназначен в первую очередь для мобильных служб и Интернета. Он поддерживает до 4-х объектов в сцене с максимальным разре­шением QCIF, три уровня ограничивают скорость потока в пределах от 64 до 384 кбит/с, максимальную площадь, занимаемую объектом, и число макроблоков в секунду, ко­торое декодер должен обработать. Простой масштабируемый профиль может осуществ­лять кодирование с масштабированием при тех же предпосылках, имеет два уровня.

Базовый профиль воспринимает типы объектов простой и базовый, полезен для интерактивных приложений. Основной профиль создавался с учетом вещательных служб. Са­мый высший уровень основного профиля поддерживает до 32 объектов простого, базово­го или основного типа и максимальную суммарную скорость потока до 38 Мбит/с. N-би­товый профиль работает с объектами простого, базового и N-битового типа и полезен в специальных системах наблюдения и медицинского контроля, где требуется ши­рокий динамический диапазон яркости и насыщенности.

Таблица 3.6