MPEG-4

Från Wikipedia, den fria encyklopedin
Hoppa till navigation Hoppa till sökning

MPEG -4 är en MPEG -standard ( ISO / IEC -14496) som bland annat beskriver metoder för video- och ljuddatakomprimering . Ursprungligen var målet med MPEG-4 att stödja system med låga resurser eller smala bandbredder (mobiltelefoner, videotelefoner, ...) med relativt liten kvalitetsförlust. Eftersom H.263 , en ITU- standard för videokodning och komprimering, redan hade uppfyllt dessa krav tillfredsställande, integrerades den i MPEG-4 som del 2 utan större förändringar.

I mitten av 2019 har nästan alla patent i del 2 gått ut, så att detta snart kan användas utan licens. Tre patent gäller fortfarande i Tyskland (fram till 2021). [1]

Förutom videoavkodning har vissa ljudstandarder, till exempel Advanced Audio Coding (AAC), som redan är standardiserad i MPEG-2, och stöd för digital rättighetshantering , som kallas för immaterialrättslig förvaltning och skydd (IPMP), också ingår i standarden.

Det officiella behållarformatet för MPEG-4 är MP4 .

MPEG-4 delar

MPEG-4 består av ett flertal standarder, delarna ( engelska vara delar) kallas, inklusive följande:

  • Del 1 (ISO / IEC 14496-1): System
  • Del 2 (ISO / IEC 14496-2): Visuellt. Dessa inkluderar de välkända MPEG-4-codecerna DivX och Xvid. En av de många profilerna i del 2 är Advanced Simple Profile (ASP).
  • Del 3 (ISO / IEC 14496-3): Ljud. Innehåller beskrivningarna av Advanced Audio Coding (inklusive HE-AAC ), Audio Lossless Coding , Scalable to Lossless , Direct Stream Transfer , CELP , HVXC och TwinVQ .
  • Del 4 (ISO / IEC 14496-4): Överensstämmelse
  • Del 5 (ISO / IEC 14496-5): Referensprogramvara
  • Del 6 (ISO / IEC 14496-6): Delivery Multimedia Integration Framework (DMIF).
  • Del 7 (ISO / IEC 14496-7): Optimerad referensprogramvara
  • Del 8 (ISO / IEC 14496-8): Transport på IP-nät
  • Del 9 (ISO / IEC 14496-9): Referenshårdvara
  • Del 10 (ISO / IEC 14496-10): Avancerad videokodning (AVC). En codec för videosignaler som är tekniskt identisk med ITU-T: s H.264- standard.
  • Del 11 (ISO / IEC 14496-11): Scenbeskrivning ( BIFS ) och applikationsmotor ( MPEG-J )
  • Del 12 (ISO / IEC 14496-12): ISO Base Media File Format. Innehåller beskrivningen av Quicktime -behållarformatet .
  • Del 13 (ISO / IEC 14496-13): Tillägg för förvaltning och skydd av immaterialrätt (IPMP)
  • Del 14 (ISO / IEC 14496-14): MPEG-4 filformat ( MP4 ). Behållarformat för MPEG-4-innehåll, baserat på del 12.
  • Del 15 (ISO / IEC 14496-15): AVC-filformat. Behållarformat för del 10 -videor baserat på del 12
  • Del 16 (ISO / IEC 14496-16): Animation Framework eXtension (AFX)
  • Del 17 (ISO / IEC 14496-17): Timed Text undertextformat
  • Del 18 (ISO / IEC 14496-18): Teckensnittskomprimering och streaming (för OpenType-teckensnitt)
  • Del 19 (ISO / IEC 14496-19): Syntetiserad texturström
  • Del 20 (ISO / IEC 14496-20): Lightweight Scene Representation (LASeR)
  • Del 21 (ISO / IEC 14496-21): MPEG-J Graphical Framework eXtension (GFX)
  • Del 22 (ISO / IEC 14496-22): Open Font Format Specification (OFFS), baserat på OpenType
  • Del 23 (ISO / IEC 14496-23): Symbolisk musikrepresentation (SMR)
  • Del 24 (ISO / IEC 14496-24): Ljud och systeminteraktion
  • Del 25 (ISO / IEC 14496-25): 3D-grafisk komprimeringsmodell
  • Del 26 (ISO / IEC 14496-26): Ljudkonformitet (ännu inte klar)
  • Del 27 (ISO / IEC 14496-27): 3D-grafisk överensstämmelse (inte färdig än)
  • Del 28 (ISO / IEC 14496-28): Sammansatt typsnitt (ännu inte färdigt)
  • Del 29 (ISO / IEC 14496-29): Webvideokodning (ännu inte klar)
  • Del 30 (ISO / IEC 14496-30): Timad text (och andra visuella överlägg) och tillhörande bilder i ISO Base Media File Format (ännu inte färdigt)
  • Del 31 (ISO / IEC 14496-31): Videokodning för webbläsare (ännu inte klar)

(Från och med juli 2014).

Profiler definieras också inom delarna, så implementeringen av en del är vanligtvis inte en implementering av hela delen.

Videokodning

För Advanced Simple Profile (ASP) kan dekoderdelen för global rörelsekompensation helt enkelt utelämnas.

Blockdiagram över en avkodare för MPEG-4 Advanced Simple Profile (ASP)

Avkodning med variabel längd

Variable length decoding (VLC) är baserad på Huffman -metoden för att minska redundans . Kodorden avkodas med hjälp av tabeller, så kallade "uppslagstabeller".

Omvänd skanning

Ett endimensionellt datafält QFS [ n ] med värden från 0 till 63 för n erhålls från avkodningen med variabel längd. Denna utmatning omvandlas vid denna punkt till ett tvådimensionellt datafält med identifieraren från blockdiagrammet ovanför PQF [ v ] [ u ], där v och u antar värden från 0 till 7. Följande bild visar de tre definierade mönstren för skanning.

a) "alternativ -horisontell" - b) "alternativ -vertikal" - c) "sicksack" -skanning

Invers DC- och AC -förutsägelse

Detta adaptiva val av DC- och AC -prediktionsriktningar är baserat på en jämförelse av de horisontella och vertikala DC -gradienterna runt blocket som ska avkodas.

Omvänd kvantisering

Själva kvantiseringsprocessen är reversibel och därmed en redundansreducerande metod. Ett begränsat antal diskreta värden är dock tillgängliga för rekonstruktion av DCT -koefficienterna. Således är den omvända kvantiseringen förlustaktig. De två fördelarna med kvantiseringsprocessen är:

  1. Koefficienter som är signifikanta för betraktaren, det vill säga de som bidrar avsevärt till att bibehålla bildkvaliteten, bibehålls trots små avvikelser. Obetydliga koefficienter raderas. Vanligtvis resulterar detta i att majoriteten av de 64 koefficienterna i 8 × 8 -matrisen är noll efter den inversa kvantiseringen.
  2. En gles matris med ett begränsat antal diskreta värden kan komprimeras effektivt.

Omvänd diskret kosinustransformation

Inverse Discrete Cosine Transformation (IDCT) är en metod för irrelevansreduktion .

Välkända codec-implementeringar (MPEG-4 codecs)

Video
DivX
Xvid
HDX4
3ivx
FFmpeg innehåller en inbyggd MPEG-4 ASP-videokodare och -avkodare samt en H.264-avkodare
x264 öppen källkodare för H.264
Nero Digital Video (ASP, H.264)
Apple QuickTime (MPEG-4 Video, H.263, H.264)
Audio
Psytel AAC, föregångaren till Nero AAC
FAAC, en AAC -kodare och FAAD2, en avkodare med öppen källkod
FFmpeg stöder avkodning och - experimentellt - kodning av AAC och innehåller en ALS -avkodare
System (BIFS)
GPAC-projekt om avancerat innehåll, BIFS- spelare, kodare och redigeringsverktyg för interaktivt MPEG-4-innehåll

transport

Transporten kallas ”Delivery Multimedia Integration Framework” i MPEG-4. Funktionen är att dölja den faktiska källan till multimediadataströmmarna så att spelaren på terminalen (eventuellt PC) är oberoende av transportnätet. Följande är standardiserade möjliga scenarier:

  • lokalt (till exempel på den lokala hårddisken)
  • fjärranteraktiv (klient-serverapplikation, till exempel video on demand)
  • sändning (enkelriktad mottagning av dataströmmar).

För det lokala fallet är filformatet standardiserat som "ISO Base Media File Format" i MPEG-4 del 12. Apple -företaget gjorde den första källkoden tillgänglig 1998. MP4 -filformatet i del 14 i standarden byggdes och utvecklades på denna grund.

Referensprogramvara

  • Implementeringsmodell 1 (IM1)
  • IM1 - 2D

Se även

litteratur

  • Klaus Diepold, Sebastian Moeritz: Understanding MPEG-4. (Technology and Business Insights). Focal, Oxford 2005, ISBN 0-240-80594-1 .
  • Uwe Kühhirt, Marco Rittermann: Interaktiva audiovisuella medier (MPEG-4 multimediasystem. Audiovisuella 2-D och 3-D scener. Naturliga medieobjekt. Syntetiska mediaobjekt. Interaktioner. Digital mediekedja). Fachbuchverlag Leipzig i Carl Hanser Verlag, München 2007, ISBN 978-3-446-40300-0 .
  • Fernando Pereira, Touradj Ebrahimi (red.): MPEG-4-boken. Prentice Hall, Upper Saddle River NJ 2002, ISBN 0-130-61621-4 .
  • Iain EG Richardson: H.264 och MPEG-4 videokomprimering. Videokodning för nästa generations multimedia. Upptryckt upplaga. Wiley, Chichester et al.2008, ISBN 978-0-470-84837-1 .
  • Tilo Strutz: Bilddatakomprimering. Grunder, kodning, vågor, JPEG, MPEG, H.264 4: a, reviderad och utökad utgåva. Vieweg + Teubner, Wiesbaden 2009, ISBN 978-3-8348-0472-3 .
  • Aaron E. Walsh, Mikaël Bourges-Sévenier: MPEG-4 Jump-Start. Prentice Hall, Upper Saddle River NJ 2002, ISBN 0-130-60036-9 .
  • Wolfgang Wunderlich: Digital -tv HDTV, HDV, AVCHD för nybörjare och de som byter. Auberge-TV-Verlag, La Vega DC 2007, ISBN 978-3-00-023484-2 .

webb-länkar

Individuella bevis

  1. MPEG -4 Visual Attachment 1 - från och med april 2020 gäller patent fortfarande i Tyskland:
    • DE: 501 03 996.1 (EP: 01 94 0135.5): ”Metod och anordning för lagring och bearbetning av bildinformation för bilder som följer varandra i tid”, Siemens AG
    • DE: 101 43 063.9 : "Förfarande för att minska rubrikinformation", Siemens AG
    • DE: 601 45 600.9 (EP: 01 90 7562.1): ”Metod för re-synkronisering för videoavkodning”, Koninklijke Philips NV