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:

Власть является ключевым фактором счастья в отношениях 11.03.2026

Исследования семейных и романтических отношений показывают, что длительное счастье пары зависит не только от привычных факторов, таких как доверие, уважение и преданность, но и от более тонких психологических аспектов. Современные ученые ищут закономерности, которые отличают действительно счастливые пары от остальных, чтобы понять, какие механизмы поддерживают гармонию в отношениях. Группа исследователей из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге и Бамбергского университета провела опрос среди 181 пары, которые состояли в совместных отношениях более восьми лет и прожили вместе хотя бы месяц. Участники заполняли анкету, описывая различные аспекты своих отношений, включая распределение обязанностей, эмоциональную поддержку и степень вовлеченности в совместные решения. Анализ данных показал интересный паттерн: пары, где оба партнера ощущали высокий уровень личной власти, оказывались наиболее счастливыми и удовлетворенными. В данном контексте под властью понимается способност ...>>

Защищенная колонка-повербанк Anker Soundcore Boom Go 3i 11.03.2026

Компания Anker представила новую модель линейки Soundcore - колонку Soundcore Boom Go 3i, ориентированную на активное использование на улице. Новинка отличается высокой степенью защиты: корпус соответствует стандарту IP68, что обеспечивает водо- и пыленепроницаемость, а ударопрочный дизайн выдерживает падение с высоты до одного метра. За качество звука отвечает 15-ваттный драйвер, обеспечивающий пик громкости до 92 дБ, а технология BassUp 2.0 усиливает низкие частоты, делая звучание более насыщенным. Колонка обладает автономностью до 24 часов, а LED-индикатор позволяет контролировать уровень заряда батареи. Кроме того, Soundcore Boom Go 3i может выполнять функцию павербанка: согласно внутренним тестам, устройство способно зарядить iPhone 17 с нуля до 40% за один час, что делает его полезным аксессуаром в походах и поездках. Среди функциональных особенностей модели стоит выделить технологию Auracast, которая улучшает подключение и позволяет создавать стереопару из двух колонок ...>>

Раннее воздержание от алкоголя перестраивает мозг и иммунитет 10.03.2026

Алкогольная зависимость - хроническое расстройство с компульсивным употреблением спиртного, которое влияет не только на поведение, но и на функционирование мозга и иммунной системы. Недавние исследования показали, что даже на ранних этапах воздержания организм начинает перестраиваться, открывая новые возможности для терапии зависимости. Ученые сосредоточились на пациентах, находящихся в первые недели абстиненции, и зафиксировали значительные изменения в мозговой активности. С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии они выявили перестройку сетей нейронных связей, отвечающих за контроль импульсов и принятие решений. Эти изменения могут быть ключевыми для восстановления самоконтроля и снижения риска рецидива. Одновременно с нейронной перестройкой исследователи наблюдали колебания иммунной системы. В крови повышался уровень цитокинов - сигнальных белков, регулирующих воспалительные процессы. Эти данные свидетельствуют о существовании нейроиммунного взаимодействия, при ...>>

Случайная новость из Архива Процесс создания конденсата Бозе-Эйнштейна ускорен в 100 раз 15.12.2017 Ученые из Массачусетского технологического института нашли способ обхода ограничений процесса лазерного охлаждения, что позволило ускорить процесс создания облака конденсата Бозе-Эйнштейна в 100 раз. В новом методе для охлаждения и компрессии облака конденсата Бозе-Эйнштейна используется исключительно лазерный свет, что позволяет не только ускорить весь процесс, но и сохранить большее число исходных атомов, из которых формируется облако конденсата. Новый метод состоит из трех этапов. На первом этапе используется традиционный метод лазерного охлаждения, который охлаждает и сжимает облако до тех пор, пока сами фотоны лазерного света не начинают его нагревать. На следующем, втором этапе процесса используется так называемый метод Рамановского охлаждения, в котором два луча лазерного света охлаждают атомы до еще более низкой температуры. Параметры лучей лазеров подбираются таким образом, что кинетическая энергия атомов превращается в их же магнитную энергию. В результате этого атомы замедляются и охлаждаются до более низкой температуры, а их суммарная энергия остается, при этом, на прежнем уровне. И на третьем этапе свет еще одного лазера, нацеленного на уже достаточно холодное и сжатое облако газа, отбирает энергию от медленных атомов, охлаждая их еще глубже. При получении конденсата Бозе-Эйнштейна традиционным способом из миллиона исходных атомов получается облако, в котором насчитывается порядка 10 тысяч атомов. Новый же способ позволяет сохранить в облаке 70 процентов от начального количества атомов. Используя этом метод, ученым удалось охладить атомы рубидия до температуры от 200 микрокельвинов до 1 микрокельвина всего за 0.1 секунды, что приблизительно в 100 раз быстрее традиционного способа. В получившемся облаке конденсата Бозе-Эйнштейна содержалось 1 400 атомов, при этом, количество исходных атомов было равно всего 2 тысячам. Исследователи считают, что им удалось раскрыть только небольшую часть потенциала нового метода. В дальнейшем, за счет более тонкой настройки параметров лазерного света и других параметров можно будет добиться 1000-кратного ускорения процесса получения конденсата Бозе-Эйнштейна по сравнению с традиционным методом.

Другие интересные новости:

▪ Универсальные контроллеры питания для беспроводных наушников TWS

▪ Синтез костей и эмали

▪ Интернет ухудшает жизнь и докторов, и пациентов

▪ Квантовый процессор на 127 кубитов

▪ Еда всем на пользу

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Палиндромы. Подборка статей

▪ статья Александр Македонский. Знаменитые афоризмы

▪ статья Что такое солнечная корона? Подробный ответ

▪ статья Земляника крупноплодная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Спектоанализатор на светодиодах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Овощерезка. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026