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 720x576 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 1920x1080 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.

Серия: Технические видеостандарты

Если Вы хотите обсудить содержание этого документа с автором, Вы сможете сделать это на форуме Doom9 в разделах «Новые форматы» – Кодеки и Контейнеры .
Пожелания, предложения, замечания, возражения и возмущения по поводу перевода посылайте по адресу: [email protected] .
Если Вы хотите разместить эти документы на каком-либо из сайтов, обратитесь за разрешением к автору. Связаться с ним можно, послав личное сообщение в форуме Doom9 . Мои условия: не изменять содержание, включая это небольшое сообщение, копировать документ целиком, дать ссылку на расположение перевода: pogo-stick.nm.ru и послать оповещение по адресу: [email protected].

MPEG-4 - это международный стандарт, используемый преимущественно для сжатия цифрового аудио и видео. Он появился в 1998 году, и включает в себя группу стандартов сжатия аудио и видео и смежные технологии, одобренные ISO - Международной организацией по стандартизации/IEC Moving Picture Experts Group (MPEG). Стандарт MPEG-4 в основном используется для вещания (потоковое видео), записи фильмов на компакт-диски, видеотелефонии (видеотелефон) и широковещания, в которых активно используется сжатие цифровых видео и звука.

MPEG-4 всё ещё находится на стадии разработки и делится на несколько частей. Ключевыми частями стандарта MPEG-4 являются часть 2 (MPEG-4 part 2, включая Advanced Simple Profile, используемый такими кодеками как DivX, Xvid, Nero Digital и 3ivx, а также Quicktime 6) и часть 10 (MPEG-4 part 10/MPEG-4 AVC/H.264 или Advanced Video Coding, используемый такими кодеками как x264, Nero Digital AVC, Quicktime 7, а также используемый в форматах DVD следующего поколения, таких как HD DVD и Blu-Ray Disc).

Перспективы MPEG-4 (справочный материал)

Эволюция формата MPEG продолжается с завидным постоянством. Каждый новый кодек был лучше предыдущего и, благодаря дешевому лицензированию и чёткой стандартизации, завоевал массы.

После появления MPEG-1 (1991 год) и MPEG-2 (1995 год) пришло время (1999 год) более прогрессивному кодеку MPEG-4 (ASP), основной задачей которого было максимальное уменьшение битрейта при сохранении качества предшественника. Нельзя со 100% уверенностью сказать, что это удалось, но попытка была близка к успеху. Формат обеспечивал 6-кратное сжатие, сохраняя при этом высокое качество изображения.

Но не только группа MPEG (Motion Picture Experts Group) от ISO разрабатывала стандарты видео сжатия. Параллельно с ней работала группа VCEG (Video Coding Expert Group) от ITU-T (International Telecommunication Union), дочерней организации ООН. В результате объединения их усилий была организована группа JVT (Join Video Team). Результатом работы которой, в декабре 2003 года, был утверждён стандарт ISO/IEC MPEG-4 Part 10 или ITU-T H.264. Общее название этих, абсолютно идентичных стандартов, - AVC (Advanced Video Coding), было предложено MPEG. Как дополнение к нему, был также утвержден аудио стандарт AAC (Advanced Audio Coding).

В целом, стандарт MPEG-4 делится на несколько частей, но основные из них следующие:

• ISO 14496-1 (Системный), Анимация / Интерактивность (DVD-меню)
• ISO 14496-2 (Видео), Advanced Simple Profile (ASP), которого придерживаются XviD, DivX
• ISO 14496-3 (Аудио), Advanced Audio Coding (AAC)
• ISO 14496-10 (Видео), Advanced Video Coding (AVC), он же H.264
• ISO 14496-14 (Контейнер / упаковка), MP4 формат контейнера (используется расширение.mp4)
• ISO 14496-17 (Субтитры), MPEG-4 Синхронизированный текстовый формат субтитров (.ttxt)

AVC/H.264 определяет 4 профиля, которые, в свою очередь, делятся на уровни.
Профили определяют набор механизмов кодирования или алгоритмов, которые можно использовать для создания соответствующего потока данных, тогда как уровни накладывают ограничения на использования некоторых ключевых параметров этого потока.
Все декодеры, соответствующие некоему профилю, должны поддерживать все возможности этого профиля. В свою очередь, кодекам необязательно использовать какие-то особенные поддерживаемые функции профиля, но они должны предоставить соответствующий поток данных, т.е. поток, который будет декодироваться соответствующий декодером.

Базовый профиль (Base profile ) – поддерживает все возможности AVC/H.264 кроме следующих наборов.
Набор 1: B-Frames, Weighted Prediction, CABAC, кодирование полей и адаптивное переключение между кадровым кодированием и кодированием полей.
Набор 2: SP/SI-Кадры и кадровое дробление данных.
Основной профиль (Main profile ) – поддерживает первый набор возможностей, которые не поддерживаются Базовым профилем, но не поддерживает FMO, ASO и избыточность изображения, которые поддерживают первым.
Расширенный профиль (Extended Profile ) – поддерживает все возможности Базового профиля, а также Набор 1 и Набор 2, за исключением CABAC.
Высший профиль (High Profile ) – поддерживает все возможности Основного профиля, плюс 8x8 intra prediction, различные матрицы квантования, кодирование без потерь, больше YUV форматов (4:4:4, 4:2:2…)

Стандарт MPEG-4 Part 10 (AVC/H.264) использует наилучший на сегодняшний день метод сжатия аудиоданных - AAC (Advanced Audio Coding).
Кодек MPEG-4 AVC претендент для использования на HD-DVD (High Definition DVD) дисков, а также для Blu-Ray дисков. Со стороны конкурентов выступают Microsoft со своим VC-1 и MPEG-2 в HD варианте.
Для эффективного хранения и использования всех возможностей стандарта MPEG-4 был утвержден новый формат контейнера, который позволяет хранить разные мультимедийные потоки в одном файле.
MP4 - это глобальное расширение файла для официального формата контейнера, описанного в MPEG-4 стандарте. Так же существуют расширения: m4a, m4p, m4e, mp4v, m4v и др.
Контейнер поддерживает потоковую передачу и все виды мультимедийного контента, в т.ч. несколько аудио-, видео-потоков, субтитры, картинки, видео/аудио с разной частотой кадров/битрейтом. Также предусмотрена возможность хранить 2D и 3D анимационную графику, интерактивность, ДВД-подобные меню.
Что такое MPEG-4 стандарт?

MPEG-4 (ISO 14496) – это широкий открытый стандарт разработанный Moving Picture Experts Group (MPEG), рабочей группой Интернациональной Организацией Стандартизации (International Organization for Standardization – ISO), которая также разработала общеизвестные MPEG-1 (MP3, VCD) и MPEG-2 (DVD, SVCD) стандарты, упорядочивающие разного рода форматы аудио-видео сжатия и многое другое.
В сущности MPEG-4 предназначался не для стандартизации одного потенциального продукта (например, чего-то сравнимого с DVD), а для того чтобы охватить большое количество под-стандартов, из которых поставщики продуктов могли бы выбрать то, что им нужно для своей продукции.
MPEG-4 стандарт, как уже упоминалось, разделён на множество разных под-стандартов, из которых наибольший интерес представляют следующие:

• ISO 14496-1 (Системы) , формат контейнера MP4, анимация/интерактивность (например, DVD меню)
• ISO 14496-2 (Видео #1) , Продвинутый Простой Профайл (Advanced Simple Profile – ASP), которому соответствуют XviD, DivX5, 3ivx...
• ISO 14496-3 (Аудио) , Продвинутое Кодирование Аудио (Advanced Audio Coding – AAC)
• ISO 14496-10 (Видео #2) , Продвинутое Кодирование Видео (Advanced Video Coding – AVC), так же известное как H.264

Каковы возможные преимущества открытого стандарта, такого как MPEG-4, по сравнению с закрытыми форматами, такими как Windows Media Micro$oft-а?

Преимущество в том, что открытый стандарт открыт для всех, желающих создать продукт. Поэтому, уже сейчас существует множество разных продуктов совместимых с MPEG-4 стандартом и, соответственно, совместимых друг с другом.
Кроме возможной совместимости и широкого выбора продуктов, открытый стандарт приводит к конкуренции, которая сулит потребителям более высокое качество продуктов, менее высокие цены и большую сосредоточенность производителей на нуждах потребителей.
И, возможно, самым важным аргументом в пользу открытого стандарта является то, что он делает возможным развитие программных продуктов с открытыми исходными текстами. XviD – ярчайший пример.

ISO 14496-1 (Системы) - MP4

Как уже было упомянуто MPEG-4 стандарт определяет собственный формат контейнера (другие форматы контейнеров не охватываются этим стандартом: AVI, OGM, Matroska и т.д.), который предусматривает не только хранение аудио и видео, а ещё и анимированного/интерактивного содержимого (так же известного как BIFS).

Анимация/интерактивность.

Не вдаваясь в технические детали, стандарт MPEG-4 системы определяет широкий ряд мощных инструментов, которые делают возможными различные виды анимации (не только схожие с flash анимацией, но и подобные тем, что были использованы в фильмах «Toy Story» и «Finding Nemo») или интерактивность (например, DVD меню и интерактивные потоковые меню). Всё это может быть сделано в 2D и 3D. Образцы того, что могут предложить MPEG-4 системы, могут быть найдены . Для воспроизведения системных файлов вам понадобиться системный декодер/проигрыватель. Самые популярные для 2D систем: "s Osmo4 (скачать ) и EnvivioTV (скачать ). Для 3D систем посмотрите .

Совместимость.

MP4 контейнер – очень важная часть MPEG-4 стандарта, так как нельзя достичь 100% совместимости между разными MPEG-4 аудио-видео реализациями без стандартного контейнера. В противоположность этому, для MPEG-4 видео всё ещё самым популярным форматом является AVI. AVI контейнер – это основная причина существующей не совместимости в MPEG-4 (например, в аппаратных проигрывателях).

Дальнейшее изучение.

Если Вы хотите прочитать больше о MP4 контейнере обратите внимание на MP4 FAQ в форуме Новые А/В контейнеры сайта Doom9 . Некоторая документация по MP4 доступна и . Смотрите так же FAQ о MPEG-4 системах от Motion Picture Experts Group (MPEG) . Если Вы заинтересованы в описании интерактивного содержимого взгляните на этот от проекта. Спецификацию MPEG-4 систем можно скачать . Спецификацию ISO базового формата медиа файла (14996-12), на котором основан MP4, можно найти .

ISO 14496-2 (Видео) - Продвинутый Простой Профайл (ASP)

MPEG-4 стандарт определяет широкий ряд инструментов для кодирования. В настоящее время наиболее распространены те, что входят в ISO 14496-2. Эту часть стандарта часто называют MPEG-4 "Часть 2", но далее она будет называться – MPEG-4 ASP.

MPEG-4 Часть 2.

Как уже упоминалось, MPEG-4 стандарт может быть использован для достижения разных целей. И, конечно, различные задачи требуют различных инструментов для кодирования. Например, если Вы хотите создавать потоковое видео с очень низким битрейтом вам потребуются инструменты отличные от тех, что Вы будете использовать при кодировании DVD материала со средним или высоким битрейтом. Чтобы обеспечить эти потребности MPEG-4 стандарт определяет множество различных профайлов и уровней (Profiles and Levels). Каждый профайл/уровень – это уровень совместимости, обеспечивающий слаженную работу продуктов соответствующих ему. Даже если продукты изготовлены разными производителями. Эти уровни стандартизуют не только инструменты, которые могут быть использованы при кодировании, но и задают видео параметры: ограничение битрейта, размер изображения, частота смены кадров и т. д. Обзор MPEG-4 профайов может быть найден .

Продвинутый Простой Профайл (ASP).

При кодировании DVD материала наиболее полезным оказывается Продвинутый Простой Профайл @ Уровень 5 (ASP@L5). Он допускает размер изображения до 720x576, частоту смены кадров до 30fps и предлагает такие инструменты как B-Frames (B-VOPS), Quarter Pixel Motion Search Precision (QPEL), Global Motion Compensation (GMC) и MPEG/Custom Quantization, в противоположность к Простому Профайлу (Simple Profile), который допускает только 352x288 и 15fps.
Самые важные инструменты доступные в Продвинутом Простом Профайле (не могут использоваться в Простом Профайле):

B-Frames/B-VOPS/Bi-directional encoding:
B-кадры/двунаправленное кодирование
В отличие от I-кадров/ключевых кадров, которые содержат всё изображение и не зависят от других кадров, и P-кадров, которые содержат только изменённые части изображения из предыдущего I- или P-кадра, B-кадры используют информацию, содержащуюся в предыдущем или следующем I- или P-кадре. Поэтому B-кадры могут быть сжаты гораздо сильнее, чем другие типы кадров. Это должно значительно улучшить качество и повысить сжимаемость.

Quarter Pixel Motion Search Precision (QPEL):
Четверть-пиксельная точность определения движения
В основном большинство MPEG-4 кодеков по умолчанию обнаруживают движение между двумя кадрами с точностью в половину пикселя (HalfPel). Теперь же с QuarterPel передвижения объектов на четверть пикселя могут быть обнаружены, эффективно удваивая точность! Практически, это означает, что Вы получите более чёткое изображение, используя QPEL.

Global Motion Compensation (GMC):
Глобальная компенсация перемещения
GMC определяет на сколько сходны параметры передвижений больших частей кадра. Если направления движений совпадают, то GMC начинает действовать и для всех подобных частей применяет один вектор взамен нескольких. Практически, это помогает сэкономить биты в тех частях фильма, где использованы панорамные съемки, съемки с изменением масштаба изображения или с вращением. Эти биты могут быть использованы для других целей, увеличивая чёткость изображения. Эффективность зависит от того, на сколько хороша реализация GMC (сколько warppoints предлагается).

MPEG/Custom Quantization:
MPEG/индивидуальная квантизация В то время как Простой Профайл MPEG-4 предполагает использование только h.263 квантизации, ASP так же допускает использование квантизации индивидуальных типов. Тип h.263 делает изображение более «мягким» (хорошо для «однодисковых» фильмов). MPEG матрица хороша для высоких битрейтов и сохраняет больше деталей. hvs_good – пример популярной индивидуальная матрицы, дающей не плохие результаты на низких битрейтах. Существует множество индивидуальных матриц.

В общем, MPEG-4 ASP стал популярен благодаря кодеку DivX5, именем которого очень часто называют видео соответствующее ASP@L5 (так же как люди называют все сорта Колы, даже Пепси, Кока-колой). Но очень важно осознавать, что существуют другие MPEG-4 ASP кодеки, которые совместимы с MPEG-4 не более и не менее чем DivX5.

MPEG-4 ASP кодеки.

На данное время доступны следующие ASP кодеки: XviD (binary ), DivX5 , DivX4/OpenDivX , /ffvfw/ffdshow , 3ivx , Nero Digital , Skal , Quicktime , mpegable , Envivio , Sorenson и многие другие...
Сравнение качества кодеков doom9: 1 2
(RV9, VP6, WMV9 и DivX3.11 так же известный как MS MPEG-4 – не совместимы с MPEG-4!)

XviD
Самый передовой MPEG-4 ASP кодек. Тщательно настроен на кодирование DVD материалов и обладает очень большим рядом инструментов, предлагаемых стандартом. Включая более одного B-Frame, QPEL, GMC (3 warppoints), MPEG/Custom Quants, Trellis и многое другое. XviD – кодек с открытым исходным текстом (GPL). На сайте Doom9 есть XviD Форум , который часто посещают разработчики этого кодека. Если Вы хотите узнать больше о XviD, посетите официальный сайт XviD.org и прочтите crusty"s FAQ .

DivX5
Самый популярный и широко используемый MPEG-4 ASP кодек. Хотя, этим он обязан главным образом своему имени. Он предлагает меньше MPEG-4 ASP функций, чем XviD. Только 1 B-Frame, только h.263 Quant, слабую GMC (1 warppoint)... И «есть мнение», что он менее качественен, чем XviD. Но DivX5 имеет некоторое влияние в мире бизнеса и способствует популяризации MPEG-4. Если Вы хотите узнать больше о DivX5, посетите официальный сайт DivX.com и DivX Форум на сайте Doom9 .

ffmpeg
ffmpeg (также известный как libavcodec/format) – это реализация с открытым исходным текстом (LGPL), предлагающая все вообразимые MPEG-4 инструменты. Не смотря на то, что кодек стоит в тени XviD-а когда дело доходит до кодирования, многие проекты основаны на труде разработчиков ffmpeg (например, известные mplayer и ). Если Вы хотите узнать больше о ffmpeg, посетите официальный сайт и форум Новые А/В Форматы - Кодеки на сайте Doom9 .

3ivx
Не смотря на то, что 3ivx – один из самых старых MPEG-4 кодеков (разработчики утверждают, что он старше, чем DivX5), он стал популярен в последние месяцы. Кодек предлагает QPEL и MPEG Quantization, но нет B-Frame и GMC. 3ivx – это не только продукт используемый для видео кодирования, но и более широкая реализация MPEG-4 стандарта, включающая AAC кодирование и один из наилучших доступных инструментов для создания и воспроизведения видео в MP4 контейнере. Если Вы хотите узнать больше о 3ivx, посетите официальный сайт 3ivx.com и форумы Новые А/В Форматы - Кодеки / Контейнеры на сайте Doom9 , которые время от времени посещают разработчики 3ivx.

Nero Digital
MPEG-4 ASP кодек от Ahead – самый молодой из рассматриваемых. Но Ahead очень амбициозны и стремятся добиться популярности. В данное время кодек доступен только в Nero Recode2 вместе с одним из наилучших AAC кодировщиков. NeroDigital предлагает тот же набор функций что и DivX5 + GMC (3 warppoints) и MPEG/Custom Quants. Один из самых быстрых кодеков. Если Вы хотите узнать больше о NeroDigital, посетите официальный сайт NeroDigital.com и форум Новые А/В Форматы - Кодеки на сайте Doom9 , которые время от времени посещают разработчики NeroDigital.

MPEG-4 ASP, "Железо" и DivX сертификация.

Так как первое поколение чипов аппаратных декодеров не могло справиться с декодированием видео, созданного при помощи всех инструментов ASP (т.е. QPEL и GMC), DivXNetworks, производители DivX5 кодека, создали что-то, что может быть названо индивидуальным MPEG-4 профайлом, а именно Профайл Домашнего Кинотеатра (Home Theater Profile – HTP). Каждый проигрыватель способный воспроизводить видео соответствующее HTP может получить так называемую DivX сертификацию от DivXNetworks. Видео соответствующее HTP не может быть создано при помощи QPEL и GMC, и битрейт так же более ограничен HTP, чем в случае с MPEG-4 ASP. Следовательно, HTP – это компромисс между качеством и работоспособностью старых аппаратных декодеров. И, конечно, DivX сертификация так же помогает DivXNetworks дальше укреплять торговую марку "DivX". Тем не менее, правильное выражение требований к проигрывателю должно быть – MPEG-4 ASP@L5. То есть проигрыватель соответствующий определенному уровню интересующего нас профайла MPEG-4 стандарта должен без проблем воспроизводить видео созданное в соответствии с этим стандартом.

Дальнейшее изучение.

Если Вы хотите прочитать больше о MPEG-4 видео, обратите внимание на страницу Промышленного Форума MPEG , предоставляющего обзор доступных и Статей . Поправка 1 к 14996-2 может быть найдена . Так же важно упомянуть сайт Moving Picture Experts Group (MPEG) , содержащий MPEG-4 Видео FAQ и обзор MPEG-4 стандарта (включающий много информации о MPEG-4 Видео).

ISO 14496-3 (Аудио) - Продвинутое Кодирование Аудио (AAC)

MPEG-4 стандарт определяет один из наилучших аудио форматов доступных на данный момент: Продвинутое Кодирование Аудио (Advanced Audio Coding – AAC). AAC может включать 48 (до 96 kHz) аудио каналов в одном потоке плюс 15 низко-частотных (LFE, ограниченных 120 Hz), до 15 потоков и многое другое.

AAC профайлы.

В AAC, так же как в MPEG-4 Видео, существуют разные профайлы. Профайл Низкой Сложности (Low Complexity Profile – LC AAC) – широко используется на потребительском рынке (например, очень популярен музыкальный магазин iTunes , принадлежащий Apple). Примеры других профайлов: MAIN Profile, Long Term Prediction (LTP), Scalable Sampling Rate (SSR) или Low Delay (LD).

Дальнейшее изучение.

ISO 14496-10 (Видео) - Продвинутое Кодирование Видео (AVC)

AVC/H.264 – это часть MPEG-4 стандарта, определяющая один из самых современных и технически совершенных форматов видео кодирования. Он был совместно завершён и специфицирован в 2003 году двумя группами: MPEG (Moving Pictures Experts Group) из Интернациональной Организацией Стандартизации (International Organization for Standardization – ISO) и VCEG (Video Coding Experts Group) из Интернационального Телекоммуникационного Союза (International Telecommunication Union – ITU) Организации Объединённых Наций (Organization of the United Nations – UNO), которые так же стандартизовали H.263 формат (в основном сейчас используется в программном обеспечении для видеоконференций). AVC/H.264 стандарт был разработан Joint Video Team (JVT), которая включает экспертов из MPEG и VCEG. Со стороны MPEG, стандарт называется MPEG-4 Часть 10 (ISO 14496-10), а со стороны ITU – H.264 (по номеру документа ITU). Под этим названием формат уже широко известен. «Официальное» наименование нового стандарта, Advanced Video Coding (AVC), было выбрано MPEG как видео дополнение к аудио формату Advanced Audio Coding (AAC).

AVC/H.264 профайлы.

AVC/H.264 определяет три разных профайла:
- Базовый (Baseline) предлагает I/P-кадры, поддерживает только прогрессивное (progressive) изображение и CAVLC
- Основной (Main) предлагает I/P/B-кадры, поддерживает прогрессивное или чересстрочное (interlaced) изображение и CAVLC или CABAC
- Расширенный (Extended) предлагает I/P/B/SP/SI-кадры, поддерживает только прогрессивное изображение и CAVLC

Только будущее покажет, какой профайл и какие инструменты будут больше подходить для перекодирования DVD материалов, но, скорее всего, это будет Основной Профайл и следующие инструменты:

CAVLC/CABAC:
Context-Adaptive Variable Length Coding и Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding
Это передовые (более сложные, чем в ASP) инструменты для статистического кодирования синтаксиса потока битов (тип макроблока, вектор движения + reference-index...). CAVLC (так же известный как UVLC) – это метод сжатия, используемый AVC по умолчанию. CABAC – более действенный метод, способный снизить битрейт ещё на 10-15% (особенно на высоких битрейтах). Оба метода обеспечивают сжатие без потерь и, следовательно, не повредят качеству, но снизят скорость кодирования и декодирования.

Loop/Deblocking фильтр:
В отличие от предфильтрации (например, используя avisynth до кодирования) или постобработки/фильтрации (используя декодер после кодирования), Loop фильтрация применяется для каждого кадра, после того как он был скодирован, но до того как он будет использован для кодирования последующих кадров. Это помогает избежать артефактов-блоков, особенно на низких битрейтах.

Variable Block Sizes:
Переменные размеры блока
В отличие от ASP, где размеры блоков могут быть 16x16 и 8x8 пикселей (с inter4v), AVC предлагает деление макроблоков до 4x4 пикселей. Размер блоков адаптивен и переменен, хороший кодировщик будет способен выбрать наиболее эффективный размер каждого конкретного макроблока.

Multiple Reference Frames:
Множественно связанные кадры
В отличие от ASP, который для кодирования кадра разрешает использовать информацию только из кадров расположенных рядом с ним, AVC, анализируя передвижения частей изображения, способен выбирать информацию из множества кадров. Это означает, что кодек, кодируя кадр, может опираться на предыдущий кадр (как в ASP) или на кадр стоящий ещё раньше. Это, конечно, снизит скорость кодирования и декодирования.binary ffdshow/ffvfw - только для windows) и как часть Handbrake (для Linux, MacOS и BeOS) и уже довольно быстр.

MainConcept
MainConcept AVC/H.264 реализация пока доступна как бесплатная ознакомительная версия (с добавлением «водяного знака») с собственной программой для кодирования в.mpg файлы и DirectShow декодером (не лишённым недостатков).

Одна из первых AVC реализаций. Доступна бесплатная ознакомительная (ограниченна 5-ю днями работоспособности) версия, основанная на референсном программном обеспечении, в виде VFW кодировщика для Базового и Основного профайлов.

JM (Референсная программа)
JM 8.2 предлагает очень богатый набор функций, среди которых: B/SP-кадры, CABAC, Loop Filter, Variable Block Sizes до 4x4, Multiple Reference Frames, Error Resilience, RDO, Rate Control и так далее... Но JM отличается низкой скоростью кодирования.

Hdot264
VFW версия референсной программы с открытым исходным текстом (GPL), которую написал charact3r. Не обновлялась долгое время и всё ещё основана на очень старой версии (JM 4.0c)

Декодеры

Vanguard Software Solutions (VSS)
Бесплатный AVC/H.264 декодер для воспроизведения avc потоков, помещённых в.avi (с VSSH fourcc).

Moonlight
Бесплатный проигрыватель , содержащий DirectShow декодер и splitter для воспроизведения.mpg и.264 avc потоков. Moonlight так же предлагает AVC кодировщик в SDK, не доступный обычным покупателям.

MainConcept
Ознакомительная версия кодировщика содержит AVC DirectShow декодер и splitter для воспроизведения.mpg и.264 avc потоков. Как уже упоминалось, содержит рад недостатков.

ffmpeg
Декодер, предлагаемый ffmpeg (LGPL), изначально написал Michael Niedermayer. Fenrir добавил поддержку CABAC и исправил несколько дефектов. Декодер уже используют ffdshow и VideoLAN (но похоже, что есть некоторые проблемы с качеством).

DSPR
Бесплатный AVC DirectShow декодер и демонстрационный, защищенный паролем кодировщик.

Envivio
EnvivioTV – AVC DirectShow декодер. Способен декодировать.mp4 файлы (начиная с версии 2.0 – текущая версия 2-1-181) и бесплатно не доступен. Envivio – одна из первых компаний, предложивших реализацию AVC и включивших AVC в свои продукты, кодирующие в.mp4.

Примеры.
Скромное сравнение MPEG-4 ASP и AVC (битрейт 460kbps):

MPEG-4 ASP (XviD RC2 – h.263, QPEL, VHQ4, ChromaMotion, Trellis, 2 B-Frames, другие настройки по умолчанию):

MPEG-4 AVC (ознакомительная версия MainConcept – Основной Профайл, другие настройки по умолчанию):

Другие доступные примеры:
Moonlight (очень низкие битрейты )
VSS - heise (старые образцы).

Недостатки AVC/H.264 в данное время.

Если Вы изучите доступные реализации AVC, то, несомненно, обнаружите, что существуют проблемы, которые необходимо будет решить, для того чтобы AVC получил широкое распространение:
- совместимость: как это ни печально, но большинство доступных реализаций поддерживают разные форматы контейнеров:
.mp4: «родной» для AVC контейнер, соответствующий MPEG-4 стандарту
.mpg: так же стандартизирован для AVC
.264: простой поток битов (bitstream), например, производимый референсным кодировщиком
.avi: использование AVI для AVC – это плохая идея! AVI уже сейчас является причиной несовместимости. AVI и VFW задерживают полную реализацию всех возможных инструментов, предлагаемых AVC (некоторые из них просто не возможны в AVI и VFW), и, поэтому, вредят возможному качеству или, по крайней мере, скорости развития, совместимости и, следовательно, конкуренции.

Скорость: большинство реализаций крайне медлительны. x264 кажется наиболее быстрым, но это пока всего лишь базисный кодировщик. Ahead заявили, что они сделают AVC пригодным для домашнего использования (их MPEG-4 ASP кодек уже довольно таки быстр).

MPEG-4 AVC/H.264, "Железо" и HD-DVD.

DVD Форум в настоящее время работает над «преемником» популярного DVD формата. Как сообщалось , DVD Форум уже сделал предварительное решение о том, что MPEG-4 AVC/H.264 будет обязательным кодеком для HD-DVD. Поэтому, очень вероятно, что AVC/H.264 будет следующим, широко используемым и поддерживаемым, видео форматом, каким является MPEG-2 сейчас (используется в DVD).

Дальнейшее изучение.

Если Вы хотите прочитать больше о MPEG-4 AVC/H.264 формате, обратите внимание на этот детальный обзор , освещающий также техническую сторону. С общей информацией можно познакомиться или . Результаты контрольных тестов могут быть найдены или (html). Полная спецификация доступна для скачивания (от 7-14 марта 2003).

Буду признателен за плюсики, лайки и ретвиты! Заранее спасибо!

В этой статье я познакомлю вас с таким видео форматом, как - mpeg4. Ниже вы узнаете о всех преимуществах и недостатках этого формата, а также об особенностях работы с видео.

Видео стандарт mpeg4, разработки которого были завершены в 1998 году, ориентировался для передачи медиафайлов, прежде всего, видео по каналам, обладающим малой пропускной способностью

Чем привлекателен

За что же mp4 так полюбился пользователями персональных компьютеров? Прежде всего, за малый вес видео файлов и приемлемое для просмотра, качество записи. К примеру, перекодировав фильм формата DVD в MP4, удается уменьшить его размеры с 4-х гигабайт до 700мб. Данная особенность сделала mpeg4 наиболее часто используемым форматом для передачи видео через интернет. Выделяют три основных сферы использования формата MP4: интерактивное мультимедиа, графические приложения и цифровое телевидение.

Достоинства

Уверен, что вам, наверняка, будет интересно, что же влияет на качество видео в формате mpeg4. Сразу оговорюсь, что здесь очень много факторов, поэтому удобнее их будет выделить в три основные категории: качество исходного видеоролика, параметры сжатия и технические характеристики вашего компьютера.

1. Качество исходника имеет очень большое значение, к примеру, исходный видеоролике низким разрешением и, как следствие, плохим качеством не может быть перекодирован в формат mpeg4 с существенным повышением качества на выходе.
2. Под параметрами сжатия следует понимать размер битрейта, желаемое расширение изображения и частоту кадров в секунду. Не сложно догадаться, что при минимальных параметрах вес файла будет минимальным, а качество отвратительным.
3. Очень важна техническая вооруженность компьютера, на котором будет воспроизводиться видео. Так, на очень слабых машинах все изъяны видео (рывки изображения, выпадение кадров) будут заметнее.

Недостатки

К недостаткам формата mpeg4 можно отнести более низкое качество видео и звука по сравнению с форматом DVD. Однако не стоит забывать, что и размер DVD видео по сравнению mp4 на порядок больший. Иногда видео формата mpeg4 может неприятно радовать ступенчатостью при медленном цветовом переходе либо появлением квадратиков при наличии «битых» кадров последовательности.

На сегодняшний день видео ролики в формате mpeg4 идеальны в качестве демонстрационного материала заказчикам. Работая со стандартным набором Adobe Premier, пользователи не имеют возможности сохранять смонтированное видео в формате mpeg4, однако это легко «лечится» установкой специальных плагинов. К примеру, LSX-MPEG 2.01 for Adobe Premiere. Данный плагин позволяет сохранять видео не только в формате mp4, но и mpeg 1 и mpeg 2. При необходимости, видеофайл в формате mp4 с легкостью можно перекодировать в любой другой, воспользовавшись специальными программами.

FFDShow - это DirectShow-фильтры, предназначенные для декодирования наиболее популярных видеоформатов - MPEG-1, MPEG-2, WMV, DIVX и XVID. При работе используются оптимизированные алгоритмы, необходимые для инструкций MMX и SSE. Это разгружает процессор и дает возможность получать более качественную картинку, нежели при работе с другими декодерами. Основополагающей особенностью является то, что декодер является неким фильтром для других кодеков, и наличие у него прямо-таки огромного количества настроек. FDShow MPEG-4 Video Decoder x64 - медиадекодер, используемый зачастую для быстрого декодирования видео в MPEG-4 ASP (обработанного с помощью DivX, Xvid) и AVC (H.264) форматы, кроме того, он поддерживает иные видео- и аудиоформаты.

Работать с фильтром не очень просто, но очень удобно, и чтобы разобраться в нем, вам не потребуется много времени. FDShow MPEG-4 Video Decoder является свободным ПО, выпускаемым с лицензией GPL для Windows 7, 8, XP в качестве фильтра DirectShow.

Возможности:

• декодирование потоков MPEG-1, MPEG-2, WMV, DivX и XviD;
• автоматический контроль качества;
• обработка изображения для более высокого качества;
• коррекция яркости, насыщенности, оттенка;
• различные методы сжатия.

Принцип работы:

декодер устанавливается, как обычная программа (когда возникнет необходимость выбрать поддерживаемые кодеки, обязательно не забудьте указать H.264). После этого любой проигрыватель будет использовать этот кодек по умолчанию. В работе с видео FDShow MPEG-4 Video Decoder использует библиотеку libavcodec и другие открытые пакеты декодирования видео MPEG-4, H.263 и VP6 (используемый YouTube). А также H.264/AVC, WMV и многое другое. Аудиопоток же декодируется в MP3, WMA, AAC, Dolby AC3, Vorbis.. К ряду дополнительных функций FDShow MPEG-4 Video Decoder используемых пользователем можно отнести снятие снимков экрана, изменение разрешения изображений или яркости, набор фильтров постпроцессинга, подключение дополнительных плагинов видеообработки.

Плюсы:

• использование интегрированных фильтров;
• великолепное качество картинки;
• наличие различных форматов титров;
• работа с видео;
• работа с звуком.

Минусы:

• возможно ложное срабатывание антивируса. Он может «обнаружить» троян в FFDShow;
• MPEG-2 для Windows Media Player не декодируется, приходится все равно ставить PowerDVD либо WinDVD.

FDShow MPEG-4 Video Decoder является универсальным фильтром с широкими возможностями. Если учесть, что FDShow MPEG-4 Video Decoder можно скачать бесплатно, то он совсем неплох и по качеству декодирования уступает только некоторым коммерческим продуктам. К ряду актуальных аналогов можно отнести DivX Plus 9.1.0 и CoreAVC Professional Edition 3.0.1.0.

На сегодняшний день невозможно представить ни одного пользователя Глобальной сети, который не сталкивался бы практически ежедневно с мультимедийным контентом. Самым привлекательным с точки зрения информативности и полезности среди такой информации является видео. Телевидение уже отошло на второй план и, работая или развлекаясь, пользователь все чаще обращает свое внимание на видеофайлы из интернета, разновидностей форматов которых на сегодняшний день существует большое количество.

Чаще всего, скачивая ролики или фильмы из интернета, пользователю приходится иметь дело с такими типами файлов, как Mpeg4 и Mp4 - это одно и тоже, считают многие. Разберемся, так ли это на самом деле.

Главное отличие

В действительности разница между MP4 и MPEG4 есть и она довольно существенна. Главным отличием является тот факт, что MPEG4 является методом, по которому определяется сжатие аудио- и видеоданных. А MP4 представляет собой формат хранилища данных. То есть MP4 предназначен и используется в качестве контейнера, в котором хранятся аудио- и/или видеоданные. Таким образом, утверждение, что Mpeg4 и Mp4 - это одно и тоже, является несколько неверным. Разберемся с предназначением каждого формата.

MPEG-4

Главным предназначением MPEG-4 является использование этого метода сжатия в эфире, интерактивных и разговорных средах. Применение стандарта делает возможным использование аудио- и/или видео контента не только на периодической основе. Кроме того, стандарт значительно облегчает интеграцию контента состоящего из двух каналов (аудио- и видео-) в одну и туже сцену мультимедиа. Все это привело к широкому распространению кодека в телевизионной и веб-средах.

MP4

Нельзя утверждать, что Mpeg4 и Mp4 - это одно и тоже еще по одной причине. MPEG-4 и MP4 - это два термина, которые легко спутать друг с другом, не только потому, что их наименования отличаются всего двумя буквами, но и по той причине, что они очень тесно смешались в мире огромного количества медиафайлов. Формат MPEG4 и MP4 в качестве контейнера для хранения данных, широко распространились не в последнюю очередь за счет приемлемого соотношения качества видео и размера итоговых файлов, содержащих данные.

Что касается этой характеристики MP4, можно сказать, что наилучшее соотношение среди других решений между качеством видео и его размером привело к тому, что MP4 стал одним из самых распространенных форматом файлов для хранения и передачи мультимедиа. MP4 применяется не только на компьютерах. Он завоевал огромную популярность на нескольких мобильных платформах, смартфонах, планшетных компьютерах, в том числе «умных телефонах» и «таблетках» от Apple.

На всех вышеперечисленных аппаратных решениях, позволяющих принимать, хранить и передавать мультимедиа-контент, MP4 в качестве используется по умолчанию. Пользователи, предпочитающие прямое и беспроблемное чтение, а также запись видеофайлов, всегда выберут MP4, хотя могут даже не знать отличий контейнера от MPEG-4 и считать, что Mpeg4 и Mp4 - это одно и тоже. Можно смело утверждать, что являясь стандартным форматом видео, MP4 используется практически повсеместно, а MPEG-4 является более специфическим решением.