Стандарты MPEG. Справочные данные

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Справочные материалы

 Комментарии к статье

Сжатие цифровых видеосигналов (еще говорят - изображений) применяют уже довольно давно и широко. Например, для передачи высококачественных телевизионных программ по спутниковым каналам цифрового телевидения используют кодирование в основном по стандарту MPEG-2. О других стандартах обработки (сжатия) видео- и звуковых сигналов и где они внедрены рассказано в публикуемом материале.

Относительно малая пропускная способность эфирных телевизионных каналов и сравнительно небольшие объемы памяти носителей цифровых сигналов накладывают существенные ограничения на распространение высококачественной видеоинформации. Для решения этой проблемы применяют "сжатие" видеосигналов - специальную кодировку, уменьшающую объемы цифровой информации без заметного ухудшения качества воспроизводимых изображений. Наибольшее распространение в настоящее время получили стандарты кодировки с общим названием MPEG.

Применяемый способ эффективной кодировки цифровых видеосигналов заключается в удалении пространственной и временной избыточности, присущих видеоизображениям, и уменьшении тем самым занимаемого видеосигналами объема. За немного наукообразным определением понятия "сжатие" видеосигналов (изображений) стоит относительно простая, на первый взгляд, операция: выявление в видеосигнале повторяющихся фрагментов и избыточной информации и соответствующая их обработка.

Самый простой пример. Если в течение некоторого интервала времени видеосигнал не изменяется, то его достаточно передать или записать только один раз, т. е. сфотографировать, дополнив небольшим по объему пояснением: "Запомнить картинку и повторить указанное число раз". Экономия объема записываемой или передаваемой цифровой информации очевидна.

Следующий шаг - обработка изменяющихся изображений. Здесь задача посложнее, но тоже решаемая. Два соседних (по времени) изображения (кадра видеосигналов) можно сравнить и вместо второго передать не весь кадр, а только то, что изменилось в нем в сравнении с первым. Очевидно, что информация об изменениях в изображении (видеосигнале) занимает меньший объем, чем информация о полном кадре. Для не очень быстро изменяющихся изображений эффект получается весьма заметным. А такие сюжеты преобладают в большинстве видеофильмов: радикальные изменения в соседних кадрах происходят лишь при смене сюжета. К этому можно добавить еще и возможность синтеза кадров с промежуточными состояниями сюжета (что из области компьютерной графики), а это еще расширяет возможности сжатия видеосигналов.

Простота здесь, конечно, кажущаяся. Практическая реализация сжатия видеосигналов идет через сложнейшую математику, специализированные сверхбольшие интегральные микросхемы и др. Но пользователей это не касается - они лишь пожинают плоды многолетней упорной работы специалистов многих стран мира.

Название MPEG происходит от наименования Рабочей группы, созданной Международной организацией стандартизации совместно с Международной электротехнической комиссией для разработки стандартов сжатия видеосигналов - Moving Pictures Experts Group ("Группа экспертов по движущимся изображениям").

До появления первого стандарта, разработанного этой группой, - MPEG-1 - в международной практике для сжатия видеосигналов применяли стандарты Н.261 и JPEG. Первый из них был разработан для телекоммуникационных систем и используется в основном для видеотелефонов, организации телеконференций и т. п. Стандарт JPEG получил название от другой Рабочей группы - Joint Photographic Experts Group ("Объединенная группа экспертов по фотографиям"). Хотя этот стандарт относится к кодированию неподвижных изображений, примененные в нем решения были очень важны для разработки стандарта MPEG-1, так как показали пути удаления из видеосигнала избыточной пространственной информации без заметной потери качества. Стандарт JPEG широко внедрен в компьютерной технике, цифровых фотокамерах, цветных факсах, а также используется в Интернет.

Стандарт MPEG-1 был создан для записи на компакт-диски видеофильмов длительностью 74 мин (с сопутствующим звуковым сигналом) при скорости передачи данных до 1,5 Мбит/с. В этом стандарте для удаления избыточности одновременно обрабатывается десять соседних кадров. Стандарт MPEG-1 позволяет достичь сжатия цифровой видеоинформации в 100... 150 раз.

Следующим продуктом группы MPEG стал стандарт MPEG-2, который уже создавался для универсального применения - для телекоммуникаций, вещания и хранения информации на различных носителях. Он поддерживает скорости передачи до 4 Мбит/с. Обеспечиваемое этим стандартом качество воспроизводимого изображения позволяет использовать его даже в телевидении высокой четкости. Стандарт MPEG-2 уже принят для цифрового телевизионного вещания (DVB - Digital Video Broadcasting) и универсальных видеодисков (DVD - Digital Versatile Disc).

Одна из особенностей этого стандарта - динамичное изменение скорости передачи информации. Это позволяет обеспечить постоянное высокое качество изображения при относительно небольшой средней скорости передачи данных. При постоянной скорости их передачи ее надо либо избыточно увеличивать и, следовательно, уменьшать эффективность сжатия, либо выбирать не очень высокой и мириться с потерей качества при быстрой смене сюжета.

Сейчас группа MPEG занята разработкой стандарта MP EG-4, который определен "как интеллектуальное сжатие информации" и предназначен для использования в телекоммуникационных системах (в первую очередь, в подвижных и носимых). Он будет поддерживать скорости передачи данных до 64 кбайт/с.

Хотя основные задачи MPEG лежат в области сжатия видеоинформации, разработчики уделяют большое внимание и сжатию аудиосигналов. И это естественно, поскольку в большинстве случаев изображение и звук неразделимы. Так, стандарты MPEG-1 Audio и MPEG-2 Audio приняты для записи видеофильмов на DVD дисках, которые идут на смену компакт-дискам.

Стандарт MPEG-1 Audio был создан практически одновременно с MPEG-2 и позволяет "пристраивать" биты звуковой стерео информации в видеоданные. При этом скорость их передачи лежит в пределах 128...384 кбайт/с (2 канала). Этот стандарт широко используют при записи видеофильмов на компакт-диски, а также для цифрового звукового вещания в Европе и Канаде.

Стандарт MPEG-2 Audio - "компаньон" стандарта MPEG-2. Он совместим с MPEG-1 Audio, но имеет ряд функциональных дополнений, необходимых для высококачественного звукового вещания и телевидения высокой четкости.

Еще один стандарт, разработанный группой MPEG, - MPEG-2 Digital Surround. Он работает с аудиосигналом Digital Surround формата 5.1, который имеет три фронтальных канала, два полноценных тыловых канала и "сабвуфер" (его называют "каналом 0.1", откуда и появилось обозначение 5.1).

Смотрите другие статьи раздела Справочные материалы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Искусственный мозговой матрикс 29.11.2025

Биоинженерия стремительно выходит за пределы традиционной работы с клетками и биоматериалами. Ученые пытаются не просто выращивать ткани, но и воссоздавать механизмы, управляющие жизнью клеток в реальном организме. Одним из наиболее амбициозных направлений стала разработка искусственных матриксов, которые могли бы подменить природную среду и дать исследователям возможность изучать работу мозга без участия биологических компонентов. На этом фоне работа специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде представляет собой особенно заметный шаг вперед. В центре их исследования - платформа BIPORES, созданная полностью из синтетических веществ. Цель проекта заключалась в попытке смоделировать сложную, многослойную структуру внеклеточного матрикса, который в настоящем мозге обеспечивает питание, связь и организацию нервных клеток. При этом разработчики сознательно отказались от каких-либо белков, традиционно необходимых для прикрепления клеток, таких как ламинин или фибрин. Это решени ...>>

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Случайная новость из Архива Компьютерный фитнес-центр без тренажеров 22.11.2025 Эффективность тренировки все меньше зависит от количества проведенных в зале часов и все больше - от точности воздействия на организм. Именно на этой идее построена концепция Upgrade Labs, первого в мире "AI-центра долголетия", предлагающего радикально иной подход к физическому развитию и восстановлению без традиционных нагрузок и тяжелых тренажеров. Создателем проекта стал Дэйв Эспри, широко известный в мире биохакинга. Некогда он весил 136 килограммов, страдал предиабетом и артритом, однако к 52 годам полностью изменил состояние своего организма и утверждает, что намерен прожить как минимум 180 лет. Эспри уверен, что секрет не в усилении тренировок, а в том, чтобы тренироваться умнее - используя точную аналитику и корректно подобранные стимулы. Началом любого посещения Upgrade Labs становится комплексная диагностика. Она проходит без привычных зеркал: вместо отражения в центре используются данные. Специальная система за две минуты собирает информацию более чем о четырех тысячах биомаркеров, оценивает состав тела, подвижность суставов и выявляет слабые звенья, которые человек обычно не замечает. Алгоритмы анализируют параметры и формируют персонализированную стратегию дальнейших нагрузок. Одним из ключевых элементов программы является короткая, но высокоинтенсивная кардиотренировка. Здесь ее обеспечивает AI Adaptive Bike - велосистема, самостоятельно корректирующая сопротивление в зависимости от частоты пульса и текущей мощности. Согласно исследованиям, на которые ссылается Upgrade Labs, пять минут такой нагрузки эквивалентны почти часу традиционного спиннинга. Дополняет ее PowerPlate - виброплатформа, заставляющая мышцы сокращаться значительно быстрее и сокращающая длительность тренировки. Силовые упражнения также проходят в сжатом формате. "Умный" тренажер, установленный в центре, фиксирует динамику усилий в реальном времени и сам увеличивает или уменьшает вес. В итоге полноценная часовая силовая сессия занимает всего 10-15 минут, но при этом считается более эффективной за счет точного подбора сопротивления и минимизации пустых повторов. Особое внимание уделяется восстановлению, которое в Upgrade Labs рассматривают как полноценную часть тренировки. Клиентам доступны криотерапия, инфракрасные капсулы и нейростимуляция - методы, ускоряющие регенерацию тканей и снижающие уровень стресса. По словам Эспри, именно избыточный объем традиционных тренировок в сочетании с недостатком отдыха мешает людям добиваться результатов. Он вспоминает, что когда-то тренировался по 90 минут шесть раз в неделю, но при этом не смог уменьшить объем талии ни на сантиметр. Эспри утверждает, что индивидуализированный подход на основе ИИ позволяет точнее определить, какие воздействия действительно работают. По наблюдениям специалистов центра, такая система способствует росту мышечной массы, снижению уровня жира, улучшению когнитивных функций и даже уменьшению биологического возраста. Именно поэтому среди клиентов Upgrade Labs так много предпринимателей, спортсменов, айтишников и тех, кто стремится добиться максимального эффекта за минимальное время. Абонементы начинаются от 189 долларов в месяц.

Другие интересные новости:

▪ Селенидный фонон

▪ Для здоровья важен возраст выхода на пенсию

▪ Нанокремний в борьбе с инфекциями

▪ Осмотр груди с помощью робота

▪ Набор Avnet BCM4343W IoT Starter Kit для интернета вещей

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Цифровая техника. Подборка статей

▪ статья Западничество. Крылатое выражение

▪ статья Где дети получают имена в честь дня недели, когда они рождаются? Подробный ответ

▪ статья Начальник коммерческого отдела. Должностная инструкция

▪ статья Самодельная ветросиловая установка. Токоприемник. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Регулируемый блок питания, 1-37 вольт 1,5 ампера. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025