Обзор видеоформатов MPEG

В далеком 1988 году был основан комитет Moving Pictures Expert Group, аббревиатура которого - MPEG известна теперь любому. В этом же году была начата разработка формата MPEG-1, который в окончательном виде был выпущен в 1993 году. Первые видеодиски и спутниковые телепередачи в формате MPEG-1 казались чудом - такое качество при таком относительно низком битрейте. Сжатое цифровое видео имело качество сопоставимое с качеством бытового видеомагнитофона и имело по сравнению с аналоговыми носителями массу преимуществ. Максимальная скорость пересылки потока данных у MPEG-1 была ограничена 150 Кб/сек., что соответствует одной скорости CD-ROM. Низкий битрейт накладывал ограничение и на разрешение картинки, наиболее популярными из которых стали формат SIF 352х240, 30 кадров в секунду и урезанный формат PAL/SECAM 352х288, 25 кадров в секунду. Для записи одного видеофильма обычно требовалось 2 диска CD-ROM, что было не очень удобно.

Но прогресс в области цифрового видео шел, и вскоре появился новый формат MPEG-2, который являлся не революционным, а скорее, эволюционным форматом, возникнув в результате переделки MPEG-1 под нужды заказчиков По сравнению с MPEG-1 в формате MPEG-2 изменения коснулись алгоритмов квантования, а его битрейт составляет от 2 до 9 Мбит в секунду. Степень сжатия MPEG-2 значительно выше, чем у MPEG-1. Разрешение изображения и количество кадров в секунду значительно больше, так как именно высокое качество при разумном битрейте и было той основной целью, которую поставили перед комитетом MPEG заказчики. Именно благодаря MPEG-2 и стало возможно появление телевидения высокого разрешения - HDTV, в котором изображение намного четче, чем у обычного телевидения. Таким образом, из-за высокого битрейта на обычный диск CD в среднем может уместиться 20-минутная видеозапись в формате MPEG-2. С появлением первых DVD-проигрывателей, обладающих колоссальной емкостью и относительно доступной ценой, MPEG-2, что вполне естественно был выбран в качестве основного формата компрессии видеоданных за его высокое качество и высокую степень сжатия. Поэтому MPEG-2 сейчас ассоциируется в первую очередь с DVD-дисками. Типичный размер кадра для DVD фильма в видеостандарте PAL/SECAM составляет 720*576, при 25 кадрах в секунду, или 640*480 при 30 кадрах в секунду в стандарте NTSC. При записи на DVD-диск используются новые цифровые системы многоканального звука Dolby Digital и DTS, которые позволяют записать 5 (а в перспективе - даже 7) полностью независимых звуковых каналов с полной полосой звуковых частот 20-20000 кГц плюс один дополнительный низкочастотный канал для сабвуфера (поэтому эти системы в своем обозначении имеют индекс 5.1). На DVD можно осуществить запись звукового сопровождения на 8 языках сразу с возможностью выбора любого из них. Кроме того, формат DVD-диска позволяет записать еще и субтитры на 32 различных языках (!) с возможностью их отключения и выбора языка через меню диска. Помимо собственно видеопрограммы, на DVD-диске обычно записывается еще масса другой полезной информации: биографии и фильмографии снявшихся в фильме актеров, дополнительные сведения о съемках фильма и т.д. Эта информация также доступна для зрителя и при необходимости может быть легко вызвана им на экран телевизора. Также следует отметить, что DVD-диски все еще достаточно дорогое удовольствие и их цена колеблется в пределах 15-30$.

В ноябре 1998г. была объявлена новая разработка Moving Picture Expert Group - стандарт MPEG4, частью которого является сжатие видео. Аппаратные требования для воспроизведения видео в MPEG4 высоки - нужен PentiumII300 (Сравните с P133 для MPEG-1). Но за счет более совершенной компрессии стало возможным сжимать видео намного сильнее, чем при использовании MPEG1 (VCD). Теперь можно без проблем поместить фильм на 1 CD с качеством даже лучше, чем VCD! Благодаря этому качеству, данный формат стал очень популярным, учитывая дешевизну CD дисков Намалую роль в этом сыграл и кодек DivX ;-), который на самом деле является, всего лишь, взломанной версией, того же Microsoft MPEG-4 Video Codeс. Как утверждают авторы, они убрали глюки и слегка его улучшили. В частности, они сделали возможным вывод файлов после компрессии в формате *.avi, в то время, как кодек M$ MPEG-4 Video Codec поддерживает формат *.asf и устанавливается вместе с Windows Media Player или Windows Media Tools (последние версии кодеков Microsoft MPEG-4 Video Codec V1,V2,V3 также выводят поток в *.avi-файл). Алгоритм компрессии видео в MPEG-4 работает по той же схеме, что и в предыдущих форматах. При кодировании исходного изображения кодек ищет и сохраняет ключевые кадры, на которых происходит смена сюжета. А вместо сохранения промежуточных кадров прогнозирует и сохраняет лишь информацию об изменениях в текущем кадре по отношению к предыдущему. Компрессия звука чаще всего производится в формат MP3 или WMA. Однако возможно использование любого кодека, вплоть до применяемого в DVD шестиканального AC-3 потока (единственное требование - чтобы данный аудиокодек был установлен в системе).

Ну и в заключении необходимо также отметить, что проигрывать видеозаписи в формате MPEG-4 вы сможете только с помощью компьютера. Вы не сможете воспроизвести его на DVD-плейере, равно как и нет плат для аппаратного декодирования MPEG-4, и вряд ли они появятся в будущем. Это можно расценивать как минус для систем домашнего кинотеатра класса "все в одном", так и как плюс в пользу построения аналогичной системы на базе ПК.

Оригинал статьи>>

Список всех статей >>