Pondělí 15. srpna 2022, svátek má Hana
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Pondělí 15. srpna 2022 Hana

Komprimované video? Jedině MPEG (2)

Jednotlivé formáty řady MPEG pod drobnohledem. Jejich výhody, nevýhody a možnosti použití.

MPEG-2

Standard MPEG-2 byl vytvořen zejména pro profesionální účely a rozšiřuje předchozí formát MPEG-1 o řadu kvalitativních vlastností, které umožňují jeho použití v TV průmyslu. Do standardu MPEG-2 bylo zahrnuto i rozšíření pro HDTV (obraz 16:9), pro které byl původně zamýšlen samostatný standard. MPEG-2 přináší rozšíření v kvalitě obrazu (barevnost, rozlišení) a zvuku (vícekanálový zvuk).

V profesionálním prostředí se předpokládá datový tok 15Mb/s (desetkrát více než u MPEG-1) pro standardní televizi (SDTV) a 80Mb/s pro HDTV. Již při tomto datovém toku je možné digitálně zakódovat TV přenos. Jedním ze základních rozdílů oproti MPEG-1 je zpracování TV obrazu s prokládaným řádkování a použití plného rozlišení obrazu (nikoliv SIF). Prokládání je předmětem změn i v dalších krocích MPEG komprese.
Oproti MPEG-1 lze v MPEG-2 lépe určovat kvalitu výsledného signálu. Mezi vstupním formáty vzorkování barev lze volit 4:2:2, 4:2:0 a 4:4:4. Princip rozdílového kódování obrazů je stejný jako pro MPEG-1. V MPEG-2 je pouze zdokonaleno prediktivní kódování koeficientů DCT (odstranění šumu) a ve výsledném datovém proudu se využívá kódování s proměnnou délkou slova.

Velký pokrok představuje MPEG-2 v možnostech zvuku. Je možné použít vzorkování až 24bitů (96kHz) v osmi nezávislých kanálech (max. 6144kb/s). Dokonce lze zvolit i systém Dolby AC-3 (též zvaný Dolby Digital). MPEG-2 je tvoře více modulárně a jednotlivé části kodéru lze "skládat" dle povahy zdrojového signálu. Datový proud je též rozdělen na více částí, které signál rozšiřují a umožní přenést i za speciálních podmínek.
MPEG-2 je navržen nejen pro ukládání kvalitního videa, ale také pro televizní přenos. Součástí datového proudu jsou i dodatečné informace nutné pro vysílání. Je přidaná časová značka (time stamp) pro opravy v poruchovém kanálu (odolnost vůči šumu) aj. Nemalá část standardu je věnována též ochraně signálu, tj. jeho zakódování klíčem. Tyto vlastnosti umožňují používat MPEG-2 pro satelitní přenos a na DVD discích.

Špatné vlastnosti formátu MPEG-1 byly v MPEG-2 odstraněny nebo potlačeny, aniž by se výrazně změnil princip rozdílového kódování obrazů. Lze tedy mluvit o jakémsi odstranění chyb z MPEG-1.

MPEG-4

Dalším a zatím nejmladším standardem skupiny MPEG je MPEG-4. Většinu lidí hned v úvodu překvapí číslování standardu. Kde je číslo 3? Třetí verze byla původně určena pro normu na přenos a ukládání videa ve formátu HDTV, ale v průběhu práce na MPEG-2 se ukázalo, že by se standard od svého předchůdce lišil pouze rozlišením, takže bylo HDTV přiřazeno k MPEG-2. Další verze standardu byla volena dle toho, že se od té předchozí celkem zásadně odlišuje, proto číslo 4.

MPEG-4 je určen pro práci s videem při extrémně malém datovém toku (okolo 9600kb/s), který může být navíc proměnlivý. Ve své podstatě je tento standard rámcem pro to, co budeme s videem dělat. Má zabudovanou podporu streaming technologie (postupné načítání a přehrávání bez nutnosti ukládat data na disk). Podporuje deformace obrazu (warping) a mapování videa na prostorové objekty, pro jejichž definici se používá zjednodušený jazyk VRML. Celkově se MPEG-4 obrací k tvůrcům multimédií a snaží se rozdělit přenášenou informaci na méně a více důležité části. Například je možné zakódovat video pomocí MPEG-4 tak, aby při nižším datovém toku byla předávána jen horší varianta obrazu (obdobně jako u formátu RealVideo, který je v MPEG-4 nepřímo podporován).
Způsob zakódování je ponechán do jisté míry otevřený a je předepsána jen nezávislá struktura přenosu. MPEG-4 přímo nenavazuje na předchozí formáty MPEG, ale využívá je jako nástroje. Výjimku tvoří podpora tzv. cartoons (animovaných filmů). Pomocí MPEG-4 lze rozdělit animaci na jednotlivé podobrazy (sprites), u kterých se určuje jen trajektorie pohybu a klíčové body, kde se mění pozadí.

Další specialitou MPEG-4 je záznam hudby. Standard definuje obdobu populárního MIDI, kde vedle sekvence hraných not je specifikace rozšířena i o nástroje (zvukové banky), kterými daný soubor bude přehrávat. Opět jsou osloveni tvůrci, protože hudba je vlastně přenášena jako sekvence akcí, pomocí kterých hudba vznikla. Byl navržen velmi důmyslný jazyk pro definici hudebních nástrojů a zvuků, které se nápadně podobají novým technologiím od firmy Creative. Jednotlivé části přenášené informace (scéna, na kterou se video "promítá", zakódované video, zakódované audio) se ve standardu MPEG-4 chápou jako objekty a jejich deskriptory. Otevřenost formátu je taková, že lze definovat i vlastní objekt a deskriptor - například titulky.

MPEG-4 je opravdu pokročilý formát, který využívá snad všechny dostupné technologie. To jej zatím odsouvá do ústraní, protože dekodér MPEG-4 formátu je mimořádně náročný na procesor. Přesto je podpora tohoto standardu vyjádřena například tím, že Microsoft implementoval příslušný dekodér již ve Windows98.

Mýty a pověry

Je dobré si uvědomit, že hudební formát MP3 nemá absolutně nic společného s MPEG-3 a že MPEG-3 neexistuje, protože byl integrován do MPEG-2.
Formát M-JPEG není rozšíření MPEG formátu, ale je to samostatný formát navržený zejména pro střih videa. Jeho struktura vychází z JPEG a jedná se vlastně o záznam videa jen pomocí obrazů typu I.

Další verze formátu MPEG bude mít číslo 7 a jeho dokončení se plánuje na rok 2001. MPEG-7 se bude snažit standardizovat způsob, jak vyhledávat daný obraz dle zadaných kritérií. Podobě jako je to již na některých vyhledávačích, kde pouze skicou nebo podobným obrázkem určíte, co má být vyhledáno. MPEG-7 se pokusí navrhnout způsob, jak prohledávat obrázky, animace i videa (včetně zvuku). Číslo formátu bylo zvoleno dosti kuriózně: nový standard bude natolik vzdálený od předchozích, že to nemohla být ani pětka, ani šestka, zvítězila sedmička...

Závěr

Nástroje pro práci s formáty MPEG rostou s popularitou tohoto standardu. Použití standardního formátu se jistě vyplatí, už jen díky internetu, kde vládnou rozličné platformy a operační systémy. Doufejme, že naše malé exkurse do principů MPEG komprese pro vás byla přínosem a třeba vám i pomůže k pochopení některých funkcí střihových programů.
Na závěr jedna poznámka: Přestože MPEG-2 je velmi propracovaný standard, tak získaný obraz může stále ještě obsahovat "čtverečkové efekty". Bohužel, viditelné přechody mezi makro - bloky vychází z principu komprese. Standardizační skupina MPEG sice stále pracuje, ale je zřejmé, že k dalšímu vývoji v principu komprimace obrazu asi nedojde. To potvrzuje i formát MPEG-4, který již obsahuje určitý stupeň volnosti v reprezentaci videa. Přitom v současné době již existuje technologie, která "čtverečky" odstraňuje. Jedná se o tzv. vlnky (wavelets), které pro kompresi nepotřebují obraz dělit na bloky. Implementace vlnek není snadná, proto se do aplikací prosazují pozvolna, ale jejich nástup je neodvratný. Uvidíme, jak standardizační komise zareaguje na tento nastupující fenomén.

  • Nejčtenější

KOMENTÁŘ: Obrana kupuje bezpilotního dědečka. Zda umí bojovat, nikdo neví

Po několika týdnech spekulací o tom, jaké bojové drony česká armáda nakoupí, ministerstvo obrany zveřejnilo, že půjde o...

ANALÝZA: Tchaj-wan v ohrožení. Neptejme se zda, ale kdy bude válka

Premium Uprostřed obav o budoucnost míru ve světě, na pozadí války probíhající mezi dvěma největšími armádami Evropy...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Armáda by mohla dostat německé obrněnce Marder a svá BVP-2 poslat Ukrajině

Válka na Ukrajině rozpoutala v Evropě velké pohyby zbraní a vojenské techniky. Některé země své starší kusy posílají na...

Expert: Rusy předběhla ve vesmírném programu už i Čína a Evropa. O NASA nemluvě

Rozstřel Rusové chtějí po roce 2024 ukončit svou účast na Mezinárodní vesmírné stanici. V Rozstřelu se nad důsledky tohoto...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Německý tank Leopard 2. Ušlechtilý potomek rodu Tigerů se stal legendou

Leopard 2 je bezpochyby nejdůležitějším evropským tankem konce studené války. Spolu s americkým Abramsem tvoří dodnes...

Neklidné nohy či noční děs. Poruchy spánku předcházejí nemocem, říká neurolog

Premium Říká se, že dobrý spánek je sladší než med. Což naznačuje jeho hlavní funkci: nechat tělo odpočinout. A působí i coby...

Oktagon bez Rusů, zájem o ostrovy i kdo s kým o titul. Co chystá Novotný

Premium Letní turnaj na pražské Štvanici zaujal i uznávané zámořské experty, kteří se jinak výhradně věnují nejlepší soutěži...

Dnes se bavím líp i bez drog a alkoholu, říká terapeut a bývalý narkoman

Premium Jeho příběh je drsný, ale má happy end. Čtrnáctileté balancování na hraně s pervitinem, závislost, lži, prostitutky,...

  • Další z rubriky

Nový Boeing 777-9 má skládací křídla a velký problém s FAA

Na aerosalonu ve Farnborough měl evropskou premiéru nový letoun Boeing 777-9. Podle původních plánů měl již dva roky...

Toto se Applu fakt povedlo. Udivující výkon v tichém chladném kabátku

Vyzkoušeli jsme počítač Apple Mac Studio M1 MAX s monitorem Display Studio. Zatímco o skvělém počítači můžeme říci, že...

„Windows PC“ ujel vlak. MacBook s novým čipem M2 má působivou výdrž i výkon

Premium Přes dvacet hodin na jedno nabití nám v testu vydržel nový MacBook Air s procesorem M2. A jak se v testu ukázalo,...

Apple připlácl mobil k notebooku, aby ukázal člověka i jeho stůl

Na letošní vývojářské konferenci se společnost Apple rozhodla ukázat nejen novinky ve svých operačních systémech, ale...

Bude hůř. Považuji za férové sdělit to divákům předem, přiznal šéf ČT

Premium Inflace, energie, válka na Ukrajině a k tomu nízké koncesionářské poplatky. Současná situace postihla i Českou...

Stav herečky Anne Heche je téměř beznadějný. Má vážně poškozený mozek

Herečka Anne Heche (53) s největší pravděpodobností nepřežije nehodu, při níž autem narazila do dvoupodlažní budovy v...

Herečka Anne Heche zemřela, nepřežila následky zranění po autonehodě

Třiapadesátiletá herečka Anne Heche zemřela. Uvedla to její přítelkyně Nancy Davisová. Herečka skončila v nemocnici v...

K vulgárnímu nápisu musela tatéra přemluvit sexem. Teď ho chce pryč

Její nápad se v salónech nikomu nelíbil. Žádný tatér s ním nechtěl mít nic společného, tak moc nápis svou nositelku...

Rýn během pátku přestane být splavný. Ekonomické dopady pocítí celá Evropa

Hladina řeky Rýn v německé oblasti Rheingau podle úřadů v pátek klesne na kritickou úroveň, na klíčovém místě naměří už...