Что такое формат mpeg4

Описание формата MPEG4

Расширение MPEG-4 является известным форматом, созданным в целях хранения определенной видеоинформации, которая была сжата при помощи алгоритма MPEG-4.

Представляет из себя международный стандарт, который был одобрен международной организацией экспертов ISO, считается одним из самых распространенных среди аналогов. Необходим в сфере сжатия цифровых аудио, видео потоков. Используется в процессе записи разнообразных фильмов и клипов, имеет место в области видеотелефонии, а также широковещании.

В таком контейнере размещают как видео-данные, так и звуковую информацию, которая к примеру может являться музыкальным сопровождением того или иного клипа. Формат MPEG-4 обладает поддержкой различных кодеков A/V.

В наше время файл .mpeg4 имеет широкое распространение в сети Всемирной паутины, способствует проигрыванию потокового видео контента на всевозможных онлайн-ресурсах. Многие пользователи сохраняют материалы и клипы именно в рассматриваемом расширении на свой компьютер.

Открыть файл MPEG-4 можно в операционной системе Windows, используя стандартный медиапроигрыватель Microsoft Windows Media Player или программное обеспечение на подобии VideoLAN VLC media player и Media Player Classic. На платформе Mac OS популярны плееры Apple QuickTime Player, Apple iMovie и RealNetworks RealPlayer Cloud. При помощи таких утилит как Movavi Video Converter или Any Video Converter Free, рассматриваемый формат может быть сконвертирован в другие популярные расширения AVI, FLV, MOV, 3GP и так далее.

Отличительной особенностью видеоданных является их чрезвычайно большой объем. Специалисты в области сжатия данных, уже на протяжение многих лет работают над улучшением эффективности алгоритмов компрессии видеоизображений. На рубеже 21 века, с появлением HDTV, назрела острая необходимость передавать большие объемы видеоинформации по спутниковым и кабельным сетям, и встала задача оптимизации способов кодирования видеоданных.

На сегодняшний день MPEG-2 — это стандарт цифрового кодирования аудио и видео сигналов, который используется большинством операторов спутникового телевидения для передачи сигналов абонентам. Данный стандарт был разработан рабочей группой Moving Pictures Experts Group и одобрен Международной Организацией по Стандартизации.

Технические аспекты стандарта MPEG-2

Рабочая группа MPEG описала общие принципы компрессии аудио и видео информации, а разработку деталей оставила для изготовителей кодеков. В основу алгоритма сжатия была положена модель восприятия человеческим глазом видеоизображений и особенности строения человеческого глаза — его способность воспринимать вариации цвета и градации яркости. Так, например, человеческий глаз способен лучше воспринимать градации яркости, чем цветности.

Задача сводится к определению на экране неподвижного фона и движущихся объектов, на основании этого можно выделить и передать информацию о базовом кадре, а потом уже передавать кадры с информацией о движущихся объектах. В процессе передачи данных происходит отбрасывание малозначимой информации, аналогичной принципам, которые используются в графическом формате JPEG. Реализуется процесс путем разбивки потока видеоинформации на группы видеоизображений, каждая группа состоит из 3-х типов видеокадров. Обычно используются потоки из 30 кадров в секунду.

Благодаря постоянному совершенствованию видео кодеков формата MPEG-2 операторы спутникового и кабельного вещания получили возможность передавать в 2 раза больший объем информации при той же пропускной способности канала, чем когда то, на заре эволюции цифрового вещания. Стало появляться все большее количество разных видео кодеков, но они уже не соответствовали существующему формату MPEG-2. Назрела необходимость дальнейшей унификации стандарта.

MPEG-4 и HDTV

Цифровое спутниковое телевидение использует формат MPEG-2, где при разрешении кадра в 720×576 пикселей, скорость информационного потока при 30 кадрах/сек. составляет около 12 Мбит/сек, практически же используется скорость потока около 3 Мбит/сек. При стандартной ширине полосы в 54МГц на одном транспондере спутника обычно умещается 18 каналов. При вещании в HDTV разрешение изображения составляет 1920×1080 пикселей, что в 5 раз больше по сравнению с обычным SD телевидением, и для вещания одного HDTV канала в стандарте MPEG-2 оператору потребовалось бы арендовать чуть ли не треть транспондера.

Очередным витком в развитии алгоритмов видеокомпрессии стал стандарт MPEG-4. Изначально он предназначался для передачи потокового видео по низкоскоростным каналам, но так же нашел применение и в цифровом телевидении.

Компрессии видео в формате MPEG-4 осуществляется по той же схеме, что и в MPEG-2. При кодировании исходного видеоизображения кодек ищет и сохраняет более значимые кадры, как правило, те, на которых происходит смена сюжета. Вместо сохранения промежуточных кадров алгоритм обрабатывает и сохраняет данные об изменениях в текущем кадре по отношению к предыдущему, т.е дифференциально. При этом в процессе обработки изображения кодек оперирует с объектами произвольной формы, в отличии от формата MPEG-2, который мог оперировать только прямоугольными областями изображения. В результате этого, человек, передвигающийся по комнате, будет воспринят форматом MPEG-4, как отдельный объект, перемещающийся относительно неподвижного объекта — заднего плана.

Идея стандарта MPEG-4 заключается в объединении 22 подстандартов, из которых поставщики могут выбрать тот, который более точно отвечает их задачам.

Выделим из них наиболее важные подстандарты:

• ISO 14496-3- Аудио: набор кодеков для сжатия звука и речи, включая Advanced Audio Coding (AAC)
• ISO 14496-10- Видео: продвинутое кодирование видео ( Advanced Video Coding — AVC), технически идентичный и известный как кодек H.264

При переходе операторов спутникового телевидения на стандарт DVB-S2 и сжатие данных в MPEG-4 кодеком H.264 позволило в стволе одного транспондера разместить 8-10 HDTV каналов.

MPEG-4 предоставляет комплект технологий для разработчиков, для различных поставщиков услуг и для конечных пользователей.

• MPEG-4 позволяет различным разработчикам создавать объекты услуг и технологий, например, цифровое телевидение и мультипликацию, WWW и их расширения, обладающие лучшей адаптивностью и гибкостью при улучшении качества. Этот стандарт позволяет разработчикам более эффективно управлять контентом и бороться против пиратства.

• Формат MPEG-4 предоставляет конечным пользователям широкий спектр возможностей, позволяющих взаимодействовать с различными анимированными объектами.

• Существуют стандартизированные процедуры конвертации типов данных MPEG-4, что увеличивает гибкость формата и позволяет адаптировать содержимое для различных сервисов.

MPEG-4 использует объектное представление мультимедиа-данных, в котором в роли объектов могут выступать как фрагменты видео и аудио данных, так и статичные изображения, двух- и трёхмерные объекты и текст. Это основное отличие стандарта от его предшественника MPEG-2, который представляет собой совокупность техник сжатия видео- и аудиоданных.

Благодаря этой основе, формат MPEG-4 выполняет различные функции, среди которых следующие:

• Аудио потоки, видео и аудиовизуальные данные могут быть как естественными, так и искусственно созданными. Это означает, что они могут быть как записаны на видеокамеру или микрофон, так и созданы с помощью компьютера и специального программного обеспечения.

• Мультиплексирование и синхронизация данных, связанных с аудиовизуальным объектом, в том смысле, что они могут быть переданы через сетевые каналы.

• Возможно взаимодействие с аудиовизуальной сценой, формируемой на стороне приемника.

Части стандарта MPEG-4

MPEG-4 состоит из нескольких частей («parts»). Некоторые из них являются отдельными стандартами или идентичны другим существующим (например, часть 10). Список частей включает следующие:

• Part 1 (ISO/IEC 14496-1): Systems: Описывает синхронизацию и мультиплексирование видео и аудио. Например, транспортный поток.
• Part 2 (ISO/IEC 14496-2): Visual: Описывает кодеки для видео (видео, статических текстур, синтетических изображений и т. д.). Один из нескольких «профилей» в Part 2 — это Advanced Simple Profile (ASP) — наиболее широко используемая часть стандарта MPEG-4.
• Part 3 (ISO/IEC 14496-3): Audio: Набор кодеков для сжатия аудио и речи, включая Advanced Audio Coding (AAC) и несколько инструментов обработки аудиосигналов.
• Part 4 (ISO/IEC 14496-4): Conformance: Описывает процедуру тестирования на совместимость частей стандарта.
• Part 5 (ISO/IEC 14496-5): Reference Software: Содержит программы для демонстрации и более ясного описания других частей стандарта.
• Part 6 (ISO/IEC 14496-6): Delivery Multimedia Integration Framework: Протокол управления мультимедийными потоками.
• Part 7 (ISO/IEC 14496-7): Optimized Reference Software: Содержит примеры, демонстрирующие возможные улучшения реализации алгоритмов (например, по отношению к части Part 5).
• Part 8 (ISO/IEC 14496-8): Carriage on IP networks: Определяет методы передачи содержимого MPEG-4 с использованием протокола IP.
• Part 9 (ISO/IEC 14496-9): Reference Hardware: Содержит примеры проектирования аппаратного обеспечения, реализующего поддержку других частей стандарта.
• Part 10 (ISO/IEC 14496-10): Advanced Video Coding: Описывает стандарт сжатия видео, технически идентичный стандарту H.264, разработанному ITU-T .
• Part 11 (ISO/IEC 14496-11): Формат двойчного представления сцены BIFS (BInary Format for Scene).
• Part 12 (ISO/IEC 14496-12): Спецификация формата медиафайлов ISO.
• Part 13 (ISO/IEC 14496-13): Intellectual Property Management and Protection (IPMP) Extensions: Описывает механизмы защиты содержимого как интеллектуальной собственности.
• Part 14 (ISO/IEC 14496-14): Формат файла MP4.
• Part 15 (ISO/IEC 14496-15): AVC File Format: Описание формата файлов для хранения данных, сжатых в соответствии со стандартом, описанным в части 10. Формат основан на медиаконтейнере ISO (часть 12).
• Part 16 (ISO/IEC 14496-16): Animation Framework eXtension (AFX).
• Part 17 (ISO/IEC 14496-17): Потоковый текстовый формат — субтитры.
• Part 18 (ISO/IEC 14496-18): Font Compression and Streaming: Описывает техники сжатия шрифтов и передачи по сети (для шрифтов типа OpenType).
• Part 19 (ISO/IEC 14496-19): Synthesized Texture Stream: Описывает техники сжатия и передачи текстур.
• Part 20 (ISO/IEC 14496-20): Содержит описание формата компактного представления сцены Lightweight Scene Representation (LASeR), представляющего собой альтернативу формату BIFS, описанному в части 11.
• Part 21 (ISO/IEC 14496-21): MPEG-J Graphical Framework eXtension (GFX): Описывает технологию поддержки языка программирования Java для динамического изменения сцены.
• Part 22 (ISO/IEC 14496-22): Open Font Format Specification (OFFS): Спецификация формата файла шрифтов.

Также внутри частей определены профили стандартов, поэтому реализация какой-либо части стандарта ещё не означает полной поддержки этой части.

MPEG-1, MPEG-2 и другие наборы стандартов от MPEG.

Лицензирование

В MPEG-4 содержатся патентованные технологии, которые требуют лицензирования в странах, признающих патенты на программное обеспечение. Патенты, покрывающие MPEG-4, принадлежат двум десяткам компаний. MPEG Licensing Authority [1] может лицензировать пакет, необходимый для поддержки MPEG-4 от широкого спектра компаний (аудио лицензируется независимо). Осуществить лицензирование за один шаг сейчас невозможно.

Несколько источников в Интернете утверждают, что AT&T пытается возбудить иск против компании Apple по поводу нарушения патента MPEG-4. [2] [3] [4] Это действие AT&T против Apple показывает, насколько сложно узнать, какие компании имеют патенты, покрывающие MPEG-4.

Альтернативы

Альтернативы с открытыми исходными текстами, позволяющие инкапсулировать AV.