MPEG 4

Standard MPEG-4 był opracowywany od 1993. Wersja 1 została zatwierdzona w 1998, a wersja 2 rok później. Wraz z pojawieniem się pierwszych aplikacji wykorzystujących format MPEG-4 został on okrzyknięty dużą sensacją w świecie cyfrowego video. Jednak wraz z dużym zamieszaniem dotyczącym tego standardu pojawiło się również mnóstwo nieporozumień co jest, a co nie jest standardem MPEG-4 a także wiele pytań do czego może on być używany.

MPEG-4 jest bardzo szerokim i kompleksowym standardem i do pełnego omówienia potrzebna jest cała książka. Poniżej przedstawimy generalne przedstawienie, głównie w kontekście przesyłania obrazu i dźwięku przez Internet i porównamy z istniejącymi już architekturami.

MPEG-4 nie jest w żadnym stopniu oprogramowaniem, jest jedynie standardem (ISO/IEC-14496). MPEG-4 uzupełnia standardy MPEG-1 i MPEG-2 o dziedziny w nich nie uwzględnione. Definiuje metody tworzenia i dostarczania zawartości multimedialnej do Internetu, set-top boxów oraz wszelakich urządzeń przenośnych takich jak palmtopy a nawet telefony. Coraz więcej dostawców dostarczać będzie produkty pozwalające tworzyć i dystrybuować pliki MPEG-4.

Format pliku MPEG-4 (nazwany MP4) jest wzorowany na formacie pliku QuickTime. Zawiera tzw. ścieżki (tracks) ale rozszerza znacznie oryginalną koncepcje firmy Apple. Między innymi zapewnia wiele hint-tracks abstrahując samą zawartość od informacji jak tą zawartość należy przesłać. Rozwiązuje również, ciągle nie rozwiązany w systemie QuickTime problem dynamicznego dostosowywania się do szybkości połączenia użytkownika i dostarcza wielu narzędzi do tego celu.

MPEG-4 podaje również bardzo dokładną specyfikacje serwera. Zawiera ona między innymi opis przepływu danych w tzw. środowiskach stratnych np.: przesyłanie radiowe. Zapewnia również odtwarzanie innych niż tylko audio i video typów mediów, takich jak zawartość syntetyzowana np.: zawiera specyfikacje dla programów automatycznej mowy (text-to-speech), generowanej animacji twarzy (facial animation), przesyłanych dynamicznie tekstur 3D i innych.

MPEG-4 zapewnia również szerokie wsparcie dla zarządzenia i ochrony własności intelektualnych poprzez mechanizm IPMP (Intellectual Property Management and Protection) możliwy do użycia w takich zastosowaniach jak pay-per-view i secure communication. Standard zawiera również specyfikacje dla interakcji zarówno w systemach client-based i server-based takie jak m.in. śledzenie zachowania użytkownika w stosunku do obiektów danej sceny a także 3 tryby monitorowania jakości usług (quality-of-service monitoring).

Schemat playera plików MP4 istnieje, jednak jego implementacja jest pozostawiona otwarta dla producentów oprogramowania i sprzętu w zależności od ich potrzeb. Różne playery mogą wykorzystywać różne elementy i aspekty standardu poprzez tzw. profile. Można również uzyskać różne stopnie dekompresji w obrębie tego samego profilu co pozwala na regulację jakości w szybszych/wolniejszych urządzeniach. Zależność od implementacji może jednak powodować nieporozumienia pomiędzy światem użytkowników a developerów, bowiem istnieje taka możliwość, że zawartość która będzie się odtwarzać (oglądać) na jednym playerze na innym się nie odtworzy lub odtworzy się w inny sposób.

Najważniejszym elementem jaki dostarcza standard MPEG-4 jest w pełni udokumentowany, nowoczesny kodek video. Prawdopodobnie odegra on niedalekiej przyszłości wiodącą rolę. Dziedziczy on wiele właściwości z poprzednich standardów MPEG-1 i 2 ale zawiera również mnóstwo udoskonaleń w szczególności dotyczących transmisji o małej ilości danych na sekundę takich jak lepsza estymacja ruchu i filtr antyblokowy. Jakość obrazu po kompresji MPEG-4 przy transmisjach internetowych (20Kbps - 1000Kbps) jest znacznie lepsza niż przy MPEG-1 i konkurencyjna w stosunku do innych kodeków. Przy webvideo oferuje on też dobrą wydajność a w odróżnieniu od innych kodeków internetowych przewiduje międzyliniowość (interlace) i rozdzielczości aż do 4096x4096, jak również prędkości transmisji w przedziale od 5Kbps do 10Mbps (w wersji 1). Oznacza to że umożliwia bardzo szeroki zakres transmisji, począwszy od ekstremalnie niskich pasm dla urządzeń przenośnych, aż do telewizji wysokiej jakości HDTV.

MPEG-4 umożliwia również stosowanie alfa kanału, który może być użyty do tzw. segmentacji lub shape coding, kiedy możliwe jest oddzielenie obiektów pierwszego planu od tła. Alfa kanał może pochodzić ze źródła ale bardzo ciekawa jest możliwość wprowadzenia go w trakcie kodowania obrazu do MPEG-4 jeśli pozwala na to użyte oprogramowanie (sama kompresja MPEG-4 nie wykonuje takiej operacji jak jest to czasami mylnie podawane). Generalnie możliwe jest za pomocą MPEG-4 dostarczanie obrazu składającego się z kilku warstw video (muszą one być opracowane wcześniej). Segmentacja może zwiększyć jakość obrazu przy tym samym paśmie ale jest dość trudnym zadaniem.

Wielu producentów zapowiada wprowadzenie MPEG-4 do swoich pakietów programowych. Między innymi SorensonVideo zapowiada implementacje MPEG-4 dla platformy QuickTime. Ma ona zapewniać między innymi kodowanie w czasie rzeczywistym co umożliwi tzw. Webcasting. MPEG-4 zawiera również metody do łatwej implementacji systemu videokonferencyjnych.

MPEG-4 jest tak bogatym w różnorodne aspekty standardem , że dużym zadaniem dla producentów oprogramowania będzie stworzenie narzędzi pozwalających na eksploatowanie jego olbrzymiego potencjału. Już teraz wielu dostawców telewizyjnych (także radiowych) zapowiada przejście z kompresji MPEG-2 na MPEG-4 co pozwoli na kolejne podwojenie a nawet potrojenie ilości kanałów w obrębie tego samego pasma a co najważniejsze umożliwi całą gamę możliwości interaktywnych (interaktywna telewizja ITV, video na życzenie VOD i inne).