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:

Чтение меняет работу мозга 15.11.2026

Чтение книг традиционно считается одним из наиболее доступных способов развития интеллекта, расширения словарного запаса и тренировки воображения. Однако современные исследования показывают, что его значение может выходить далеко за пределы образования. Привычка читать ради удовольствия связана с особенностями строения головного мозга, улучшением внимания и памяти, эмоциональным благополучием и сохранением когнитивных способностей в пожилом возрасте. К таким выводам пришли специалисты Кембриджского университета, проанализировавшие результаты научных работ, посвященных влиянию чтения на психическое здоровье и функционирование мозга на разных этапах жизни. Авторами новой публикации стали профессор психиатрии Барбара Сахакян (Barbara J. Sahakian), исследовательница Кристель Лэнгли (Christelle Langley) из Кембриджского университета и Вики Перрин (Vicki Perrin), представляющая британскую организацию The Queen's Reading Room. Особое внимание они уделили масштабному исследованию развития д ...>>

Керосиновый гель для ракет 15.11.2026

Разработка эффективных и безопасных видов топлива остается одной из важнейших задач современной космонавтики. Жидкие горючие смеси обеспечивают возможность точного регулирования тяги ракетных двигателей, однако их хранение и транспортировка сопровождаются определенными техническими сложностями. В условиях движения космического аппарата топливо может перемещаться внутри баков, создавая дополнительные нагрузки на систему управления. Исследователи из канадского Университета Конкордия предложили необычное решение этой проблемы, разработав горючий материал на основе керосина, способный сохранять консистенцию геля в состоянии покоя и становиться текучим при механическом воздействии или нагревании. Авторами новой технологии стали Прана&#769;й Мудалиар (Pranay Mudaliar) и Джерин Джон (Jerin John), доцент кафедры машиностроения, промышленной и аэрокосмической инженерии Университета Конкордия в Монреале. Работа получила поддержку Совета по естественным наукам и инженерным исследованиям Ка ...>>

Новый вид магнетизма обнаружен в теллуриде марганца 14.11.2026

На протяжении десятилетий ученые изучали магнитные свойства материалов, опираясь преимущественно на два фундаментальных типа магнитного упорядочения: ферромагнетизм и антиферромагнетизм. Однако некоторые вещества демонстрировали необычное поведение, которое не удавалось полностью объяснить в рамках этой классификации. Международная группа исследователей под руководством специалистов Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики США получила новые убедительные экспериментальные доказательства существования третьего типа магнитного порядка, получившего название "альтермагнетизм". Ключевым объектом исследования стал теллурид марганца с химической формулой MnTe, который долгое время считался обычным антиферромагнетиком. Чтобы изучить его необычные свойства, специалисты использовали мощное рентгеновское оборудование Европейского центра синхротронного излучения (ESRF), расположенного во французском Гренобле. Эксперименты проводились на специализированной исследовател ...>>

Случайная новость из Архива Датчик скорости вращения VG481V1 13.08.2020 Новый датчик VG481V1 от Honeywell предназначен для измерения скорости вращения зубчатого колеса из черного металла. Датчик позволяет обнаруживать факт прохождения зубца шестерни. Движущийся зуб шестерни изменяет магнитное поле, создаваемое смещающим магнитом, что и регистрируется датчиком Холла. Благодаря двухпиковой схеме обнаружения VG481V1 позволяет измерять скорость вращения зубчатого колеса с высокой надежностью. Датчик скорости VG481V1 используется в автомобильных коробках передач и, в общем случае, применим в любых трансмиссиях и механизмах, где необходимо отслеживать вращение зубчатого колеса из черного металла. VG481V1 включает в себя регулятор напряжения, тактовый генератор, элемент Холла, усилитель, схему обнаружения максимума и минимума, компаратор и выходной каскад. Датчик защищен от нештатной работы при напряжении ниже минимального порога, выход микросхемы устойчив к короткому замыканию. Схема питания нечувствительна к обратной полярности напряжения. При подаче питания на датчик схема запуска не разрешает работу до установления стабильных показаний. VG481V1 позволяет определять нулевую скорость вращения. Датчик доступен в тонком корпусе типоразмера TO-92. Основные параметры датчика Холла VG481V1: Измерение скорости вращения; Фиксация нулевой скорости; Низкая цена и простое включение; Напряжение питания от 4 до 24 В; Рабочая температура от -40 до 150°C; Выходной ток до 20 мА (открытый коллектор); Защита выхода от короткого замыкания; Защита от обратной полярности; Сертифицирован AEC-Q100 (Grade 0).

Другие интересные новости:

▪ Фотонные микросхемы Infinera ePIC-500 и oPIC-100

▪ Молния бьет в небо

▪ Портативный принтер для моментального изготовления печатных плат

▪ Модули памяти G.Skill DDR4-3333 со сниженными задержками

▪ Видеокамеры SONY записывают DVD на лету

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Освещение. Подборка статей

▪ статья Дискокультиватор. Чертеж, описание

▪ статья Какого автогонщика лишили водительских прав за превышение скорости в Швеции? Подробный ответ

▪ статья Проекция Меркатора. Советы туристу

▪ статья Логометрический термометр. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Программируемый синтезатор частоты. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026