В.В.Быков.
Особенности стандарта MPEG-4
(сокращенный
вариант)
MPEG-4 был задуман для
передачи изображений с низкой
скоростью цифровых потоков (до 1
Мбит/с), но при крупных изображениях
этот стандарт перекрывает
значительно больший диапазон
скоростей, которые могут быть выше
и ниже скоростей потоков, чем у
обоих предыдущих версий MPEG. Но MPEG-4
не является заменой какой-либо
предыдущей версии. Он предназначен
для создания сильного сжатия
видеосигнала и передачи его с
низкой скоростью цифрового потока.
Как в MPEG-1 и MPEG-2, в стандарте MPEG-4 для
сжатия применяется дискретное
косинусное преобразо-вание с
мощными средствами межкадрового
предсказания движения.
Из представленной схемы канала
передачи по стандарту MPEG-4 можно
видеть, что исходное ТВ-изображение
и звук сначала разбиваются на
отдельные объекты, для каждого из
которых имеется свой кодер. В
мультиплексоре цифровые потоки
отдельных объектов смешиваются и
по сети передаются на приемную
сторону. Здесь суммарный поток
демультиплексируется, затем потоки
отдельных объектов декодируются и
объединяются в исходное
изображение и звук в специальном
устройстве. Визуальными объектами
могут быть, например, текст,
графика, трехмерные предметы, а
звуковыми объектами — музыка,
речь, структурированный звук,
природный шум.
Схема канала передачи по стандарту MPEG-4
В MPEG-4 применяются усовершенствованные, но те же принципы сжатия, что в MPEG-1 и MPEG-2. Поэтому от MPEG-4 не следует ожидать скачка в повышении качества сжатого изображения. Созданные в последнее время кодеры MPEG-4 обеспечивают не более высокое качество, чем кодеки RealVideo (компании Real Networks), Windows Media (компании Microsoft) и QuickTime (компании Apple), используемые для кодирования и передачи потокового видео по сети Интернет. Привлекательная сторона MPEG-4 состоит в том, что этот стандарт является открытым и не принадлежит какой-то одной компании, как RealVideo, Windows Media и QuickTime. Приобретая эти программы и кодеки, вещатель оставался наедине со своими трудностями или должен был рассчитывать на появление каких-то новых решений одного производителя.
Комбинированное изображение, составленное из четырех исходных видеообъектов
Кроме кодирования
подвижных изображений и звука MPEG-4
может эффективно работать с
неподвижными, двухмерной и
трехмерной графикой, метаданными
передаваемого потока (например,
идентификаторами для поиска нужной
информации) и включать в себя
элементы интерактивности.
Специалисты считают, что
способность MPEG-4 работать с
видеослоями и многомерными
объектами является важнейшим
фактором при его использовании для
передачи видеоинформации с низкими
скоростями цифровых потоков.
Кроме сжатия видео и звука стандарт
MPEG-4 определяет тип сжатия каждого
слоя объекта. Например, для
неподвижных изображений
используется волновое (wavelet)
преобразование, которое в три-пять
раз эффективнее, чем JPEG.
Обработанные волновым
преобразованием изображения с
низким разрешением могут быстро
загружаться в сервер-браузер
(сервер просмотра). Пример
обработки неподвижного
изображения представлен на
рисунке.
Исходное статическое
изображение актрисы и это же
изображение
после кодирования-декодирования
кодером MPEG-4 с коэффициентом
сжатия около 35 и с волновым
преобразованием (кодер фирмы e-Vue)
Обеспечивая эффективное смешивание неподвижных изображений, графики и анимации с видеосигналом, MPEG-4 позволяет размещать знаки и другие объекты в исходном изображении, создавая сложные композиции. Такой компоузинг предоставляет широкие возможности для дизайна и существенно сокращает количество данных в передаваемом цифровом потоке видеосигнала. MPEG-4 расширяет пространственные рамки ТВ-экрана, позволяя формировать прямоугольные, овальные, ортогональные формы или даже c контуром лица с помощью однобитовой маски, размещаемой вокруг выбранной формы.
 |
Комбинированное изображение, сформированное кодером MPEG-4 фирмы IVast c использованием однобитового маскирования статического фона. Зритель с помощью визуальных «кнопок» на экране может вызывать и убирать отдельные изображения. Это является элементом интерактивности, обеспечиваемой стандартом MPEG-4 |
Большие возможности открываются при использовании MPEG-4 для систем беспроводной связи, в том числе сотовой телефонии и передачи видеоинформации. Компании беспроводной связи проявляют большой интерес к организации видеотелефонной связи, которая позволит не только увидеть друг друга телефонным абонентам, но и, например, организовать службу, благодаря которой водители автомобилей смогут увидеть состояние дорожного движения впереди по своему маршруту. Полезен видеотелефон и врачам, которые смогут принимать часть вызовов на дому. Современные системы цифровой сотовой связи используют поток 14,4 кбит/с. Следующее поколение таких систем уже работает с потоками 64–144 кбит/с, а третье поколение планируется для потоков 2 Мбит/с, хотя это и потребует изменения ин-фраструктуры сотовых сетей. В этих сетях раскроются все преимущества стандарта MPEG-4.
| Первый практический опыт использования метода кодирования MPEG-4 говорит о том, что этот стандарт будет использоваться для мультимедийной передачи информации с интерактивными возможностями, для трансляции видеосигналов по сети Интернет, организации видеотелефонных служб и в перспективе даже для цифрового кинематографа. Благодаря масштабируемости (способности к передаче информации с несколькими уровнями качества) стандарт MPEG-4 позволяет распространять сигнал к различным устройствам независимо от их полосы частот и воспроизводить изображение с различным качеством. К сожалению, в настоящее время выпущено мало устройств в стандарте MPEG-4, но над ними работают многие компании. Philips еще на IBC98 продемонстрировала потоковую передачу мультимедийного содержания, |  Мобильный
видеотелефон фирмы Packet Video.
Видеосигнал передается с
кодированием MPEG-4 |
кодированного по стандарту MPEG-4. Трансляция осуществлялась в реальном времени по локальной сети и через спутники со скоростями цифровых потоков от нескольких десятков до нескольких сотен кбит/с. Одной из последних разработок в стандарте MPEG-4 является видеокамера JVC GY-DV300 [4]. Кроме записи видеосигнала на кассету в формате DV камера формирует видеопоток стандарта MPEG-4 для передачи его по сети Интернет. Видеокамера получила название стримкордер и найдет применение в тележурналистике и Интернет-вещании.
Полный текст - в № 12 журнала "ТКТ" за 2002 г.
