MPEG 2 vs. MPEG 4: особенности стандартов сжатия

Особенности различных стандартов сжатия

MPEG-2

положительные стороны:

Существует уже на протяжении более 10 лет.

Методы MPEG-2 используются с успехом в сравнительно широкополосных системах спутникового и кабельного телевидения.

отрицательные стороны:

Ограничения, свойственные этому алгоритму, стали очевидны, как только MPEG-2 приблизился к своему пределу эффективности кодирования в смысле стоимости его применения.

При дальнейшем развитие цифрового телевидения на основе компрессии MPEG-2 введение ТВЧ экономически неоправданно, так как в данном случае зритель вместо 5 каналов стандартной четкости получит всего один канал высокой четкости. Особенно это касается цифрового наземного телевидения, где особо остро ощущается дефицит полосы частот.

Большим недостатком MPEG-2 является недостаточное обеспечение эффективной работы аудиовизуальных служб Интернета. На фоне стремительного развития Интернета и средств мобильных коммуникаций (прежде всего — мобильной телефонии) становится ясным, что современным требованиям не удовлетворяют основные принципы телевидения. Требуются принципиальные изменения в техническом обеспечении современного телевизионного вещания.

Формат представления аудиовизуальных сцен не должен зависеть от метода доставки медиаобъектов. Должно быть обеспечено независимое представление объектов различных типов в сцене, независимый доступ к объектам для обработки, манипуляций и повторного использования. Стандарт должен также определять способы обеспечения помехозащищенности от ошибок, возникающих в каналах с тяжелыми условиями передачи данных (например, в мобильной связи). Необходимо определить способы компоновки аудиовизуальных сцен из объектов разных типов. Надо создать систему описания объектов и событий в сцене, а также обеспечить гиперсвязи и интерактивность. Важный аспект — должна быть предусмотрена защита прав на интеллектуальную собственность, связанную со свойствами и содержанием сцен.

MPEG-4

положительные стороны:

Технология позволяет снизить требуемую полосу пропускания в диапазоне, обеспечивая при этом доставку видео такого же качества или даже выше.

Развитие методов сжатия контента и удаления артефактов привело к появлению MPEG-4В течение недавнего времени отрасль вещания видео начала постепенный переход на новый формат MPEG-4 AVC (H.264).

Кодирование по стандарту AVC обеспечивает существенное снижение скорости потоков и выигрыш в эффективности компрессии 30…60% по сравнению с MPEG-2. Это позволяет достичь более высокой производительности в обработке видео, одновременно предоставляя возможность передавать в той же самой полосе частот большее число каналов. Таким образом, сеть на основе нового стандарта кодирования может работать с повышенным числом ТВЧ-каналов и расширенным набором разнообразных услуг.

Эффективное и оптимальное представление объектов означает не только достижение высокой степени компрессии, но и соответствие другим требованиям, например, помехозащищенность, произвольный доступ, простота редактирования и т. п.

Данные MPEG-4 могут упаковываться в пакеты транспортного потока MPEG-2, которые передаются в инфраструктуре сетей ТВ-вещания. Данные MPEG-4 могут также инкапсулироваться в пакеты протокола реального времени RTP.

Существует много различных приложений, в которых целесообразно и выгодно использовать объектно-ориентированные средства MPEG-4. Эти приложения: вещание, дистанционное наблюдение, персональные коммуникации, игры, мобильные мультимедийные системы связи, системы виртуальной реальности и т. п.

Стандарт позволяет создавать службы, объединяющие три различных модели обслуживания: вещание, оперативное взаимодействие в реальном времени, коммуникации.

Одна из наиболее действенных форм расширения возможностей телевидения — добавление сопутствующей информации в виде текста, таблиц, диаграмм, фотографий, двумерных или трехмерных графических образов, комментариев на разных языках. Сейчас такая информация, если она вводится, является неотъемлемой частью содержания программы. Она сначала включается в изображения, потом суммарное изображение кодируется и передается. Система MPEG-4 позволяет передавать эту информацию отдельно, предоставляя зрителю возможность выбора — смотреть или не смотреть, а если смотреть — то какую часть сопутствующей информации. Кроме того, дополнительная информация может кодироваться оптимальным образом (для каждого вида информации).

Зритель программы может приспосабливать воспроизведение дополнительной сопутствующей информации к своим вкусам и желаниям. К некоторым программам, например историческим, научным, или художественным, можно добавлять гораздо больше информации, которая будет появляться по желанию зрителя. Переходить между разными видами информации помогут гиперссылки. Дополнительная информация может передаваться по разным каналам и интегрироваться с основным содержанием программы в приемнике.

К новым, очень привлекательным возможностям относится выбор точки зрения камеры во время спортивных передач или музыкальных шоу. Можно выбирать каналы звука (например, голос комментатора, шум стадиона, крики игроков во время спортивных программ). В качестве фонового изображения может использоваться дополнительная информация о программе, фильме, субтитры на разных языках, комментарии на выбранном языке. Синтезированная в приемнике «говорящая голова» может обеспечить сурдоперевод для слабослышащих.

MPEG-4 ориентирован на конвергенцию, которая обусловлена проникновением аудиовизуальной информации во все службы и все типы сетей. Поэтому MPEG-4 — это не некоторый замкнутый и неделимый стандарт, а инструментарий, или комплекс инструментальных средств. Выбор наборов средств для конкретных приложений осуществляется в соответствии с выбранным профилем.

Интерактивность — одна из наиболее многообещающих функциональных возможностей MPEG-4. Она поддерживается объектно-ориентированным кодированием, управлением поведением объектов с помощью средств BIFS (Binary Format for Scenes – бинарный формат для сцен), гиперсвязей. Интерактивность обеспечивает трансляцию вещательных видеоигр, интерактивных викторин.

отрицательные стороны:

В силу того, что оборудование MPEG-2 уже установлено по всему миру в огромном количестве, оно продолжает активно использоваться даже в условиях постепенного внедрения новейших схем кодирования AVC. Таким образом, возникает проблема поддержки одновременно нескольких форматов.

Наращивание выпуска обновленных абонентских приставок также требует кодирования одновременно в форматах MPEG-2 и AVC тем самым, поднимая и так немалую стоимость абонентских приставок, что существенно затрудняет внедрение цифрового ТВ. Однако если учесть темпы развития цифровых технологий и то, что переход на цифровое ТВ будет проходить несколько лет, то этот недостаток нивелируется в течении 2-3 лет.

Таблиця надана фахівцями Концерну РРТ