Reklama

Czas MPEG

Współczesny świat cyfrowych mediów wyglądałby inaczej, gdyby nie wymyślono technik kompresji danych.

Publikacja: 04.01.2002 08:51

Jeszcze 15 lat temu mało kto sądził, że techniki kompresji odegrają tak ważną rolę. Pierwsze urządzenia cyfrowe zapisujące lub przekazujące dźwięk nie stosowały kompresji. Szybko jednak zauważono, że muzyka zapisana cyfrowo, to gigantyczna ilość danych. Sprawa wygląda jeszcze gorzej w przypadku obrazu.

Wprowadzona na rynek w początku lat 80. płyta CD ma pojemność 650 MB i mieści 75 minut muzyki, a produkowane w tym czasie twarde dyski zazwyczaj miały pojemność zaledwie 20 MB. Mimo wielkich zalet techniki cyfrowej, nie było szans na przesyłanie i przechowywanie treści multimedialnych na komputerach PC czy w środowisku bezprzewodowym.

Oszczędzić miejsce

Inżynierowie szybko zauważyli fakt, że pojemność pamięci masowych i dostępna szybkość transmisji w sieciach rośnie wolniej niż szybkość procesorów i innych specjalizowanych układów logicznych. Powstał pomysł, aby dźwięk lub obraz "upakować", zmniejszyć jego rozmiary przed zapisem lub transmisją w sieci. W urządzeniu odtwarzającym zawartość musi być rozpakowana i najlepiej, aby proces ten odbywał się "w locie". Takie błyskawiczne rozpakowanie umożliwiły szybkie komputery i wyspecjalizowane procesory.

Pojawił się też termin "kompresja stratna". Chodzi o to, aby nie tylko zmniejszyć ilość danych poprzez wyeliminowanie powtarzających się sekwencji bitów (jak w popularnym programie WinZip), ale by wyeliminować z dźwięku czy obrazu dane, które mają niewielki wpływ na odbieraną subiektywnie jakość przekazu.

Reklama
Reklama

Dzięki kompresji stało się możliwe zapisanie filmu na płycie CD z zachowaniem dobrej jakość, stworzenie cyfrowej telewizji czy przekaz głosu w cyfrowej telefonii GSM, która zapewnia stosunkowo małą prędkość transmisji. Jednym z pierwszych urządzeń konsumenckich stosujących kompresję stratną były rejestratory płyt MiniDisc, wprowadzone na rynek przez korporację Sony w roku 1991. Kompresja umożliwiła łatwiejsze przechowywanie treści multimedialnych, ich transmisję, publikację w internecie.

Standardy

Jednym z ważniejszych ośrodków opracowujących standardy kompresji jest MPEG (Moving Picture Experts Group). Jest to grupa specjalistów działająca we współpracy z międzynarodowymi organizacjami standaryzacyjnymi ISO i IEC. Powstała w roku 1988 i jej pierwszym zadaniem było wprowadzenie techniki kompresji umożliwiającej zapis filmu na płycie CD. Tak powstał standard MPEG-1 wprowadzony na rynek w roku 1992. Jest on stosowany w bardzo popularnych w Chinach i Japonii odtwarzaczach Video CD, tak również są zapisywane krążki CD-ROM zawierające sekwencje filmowe.

Kolejnym krokiem milowym był standard MPEG-2 (rok 1994). Zapewniał on wysoką jakość obrazu i dobrą efektywność kompresji. Na kodowaniu MPEG-2 opiera się technika DVD, cyfrowa telewizja satelitarna i profesjonalne systemy obróbki oraz rejestracji obrazu.

Internet i komputery w mniejszym stopniu korzystają z tego standardu, między innymi dlatego, że sprzedaż dekoderów MPEG-2 wymaga opłacenia dość kosztownych licencji twórcom standardu.

Standard MPEG-3 miał się także pojawić na rynku i służyć telewizji wysokiej rozdzielczości HDTV, ale zadecydowano tylko o rozszerzeniu standardu MPEG-2 o wyższe rozdzielczości obrazu.

Reklama
Reklama

Technologią doby internetu i komunikacji bezprzewodowej jest MPEG-4. Pojawił się on niedawno, ostateczna wersja została zatwierdzona w 1999 roku. Jest to właściwie cały pakiet standardów i zaleceń. Będą z niego korzystać urządzenia internetowe, palmtopy i telefony komórkowe nowej generacji, a być może także przyszłe rozwiązania telewizji wysokiej rozdzielczości. MPEG-4 opisuje kompresję zarówno dla bardzo wolnej transmisji (np. połączenia dial-up, sieci komórkowe), jak i szybkich sieci typu broadband. Transmisja w MPEG-4 pozwala na dostosowanie się do zmiennej prędkości przepływu danych. Nowością w MPEG-4 jest także możliwość indeksowania poszczególnych fragmentów treści multimedialnej, co pozwoli na łatwiejsze przeszukiwanie. Po raz pierwszy MPEG zdefiniował też mechanizm ochrony praw autorskich - nazwany tu IPMP (Intelectual Property Management and Protection) - dający ochronę przed nielegalnym kopiowaniem i rozpowszechnianiem. MPEG-4 jest więc pierwszym bardzo ogólnym standardem - przygotowanym do wykorzystania na bardzo wielu platformach: sprzętu komputerowego oraz audio-video. Po raz pierwszy definiuje też coś więcej niż metodę kompresji i standardy pliku - np. informacje o prawach autorskich.

Opisać treść

Najnowszym dzieckiem grupy MPEG jest MPEG-7. W ubiegłym roku zakończyło się opracowywanie tego standardu. Podobnie jak poprzednie, dotyczy on kompresji audio oraz video. Najważniejszą jego cechą jest dodawanie do skompresowanych plików tzw. metainformacji dotyczących samego pliku. Chodzi o opis parametrów technicznych, np. rozdzielczość obrazu, liczba kolorów, a także możliwość opisu samej treści - np. tytułu filmu, tematyki itp. MPEG-7 ma umożliwić łatwiejsze katalogowanie i wyszukiwanie informacji, szczególnie w internecie.

W trakcie opracowywania jest już MPEG-21. Jego założenia opierają się na wizji społeczeństwa cyfrowego, którego jedną z podstawowych cech będzie powszechna wymiana cyfrowych treści. MPEG-21 będzie już nie tyle zbiorem zaleceń jak zapisać, spakować multimedialny content, ale pozwoli na jego sprzedaż. Specyfikacja MPEG-21 ma zawierać podstawowe mechanizmy automatyzacji transakcji, jej ochrony, zabezpieczenia praw autorskich i ochrony prywatności użytkownika. Ma umożliwić także tworzenie contentu, z którego użytkownicy będą mogli korzystać na bardzo różnych urządzeniach, np. komputerach PC, palmtopach, odbiornikach TV.

Mimo rozwoju przepustowości sieci, nowych metod dostępu do internetu, pojemniejszych pamięci masowych, multimedia i domowa rozrywka będą opierać się na technologiach kompresji. Jak widać, najbardziej znana rodzina standardów MPEG idzie jednak dalej. Oprócz samej reprezentacji treści do plików będą dodawane nowe informacje umożliwiające łatwe wyszukiwanie treści czy ich wymianę. Rozwiną się także na pewno nowe techniki samej kompresji. Rozwój psychoakustyki, nowe badania nad percepcją obrazów, szybsze procesory sprawią, że do przekazania obrazu i dźwięku wysokiej jakości potrzeba będzie jeszcze mniej danych. Brzmi niewiarygodnie, ale być może już niebawem w kieszeni będziemy mogli zmieścić bogatą kolekcję filmów.

MPEG-1 - zapis obrazu wykorzystywany m.in. w urządzeniach Video-CD

Reklama
Reklama

MPEG-2 - kodowanie obrazu i dźwięku wysokiej jakości (stosowany w standardzie DVD)

MPEG-4 - standard kodowania treści dla urządzeń bezprzewodowych i internetowych, zarówno wąsko jak i szerokopasmowych. Zawiera także mechanizm ochrony praw autorskich.

MPEG-7 - kompresja treści audio-video, mechanizmy antypirackie, dodawanie metainformacji o treści pliku ułatwiającej jej odszukanie w internecie.

MPEG-21 - (w opracowaniu) funkcjonalność podobna do MPEG-7, ale ułatwi także elektroniczną wymianę informacji zawiera technologię pozwalającą na sprzedaż treści, jej wyszukiwanie i organizowanie.

Gospodarka
Na świecie zaczyna brakować srebra
Patronat Rzeczpospolitej
W Warszawie odbyło się XVIII Forum Rynku Spożywczego i Handlu
Gospodarka
Wzrost wydatków publicznych Polski jest najwyższy w regionie
Gospodarka
Odpowiedzialny biznes musi się transformować
Gospodarka
Hazard w Finlandii. Dlaczego państwowy monopol się nie sprawdził?
Gospodarka
Wspieramy bezpieczeństwo w cyberprzestrzeni
Reklama
Reklama
REKLAMA: automatycznie wyświetlimy artykuł za 15 sekund.
Reklama
Reklama