Mpeg 1 расширение файлов

Обновлено: 05.07.2024

Стандарт сжатия MPEG разработан Экспертной группой кинематографии (Moving Picture Experts Group - MPEG). MPEG это стандарт на сжатие звуковых и видео файлов в более удобный для загрузки или пересылки, например через интернет, формат.

Существуют разные стандарты MPEG (как их еще иногда называют фазы - phase): MPEG-1, MPEG-2, MPEG-3, MPEG-4, MPEG-7.

MPEG состоит из трех частей: Audio, Video, System (объединение и синхронизация двух других).

MPEG-1

По стандарту MPEG-1 потоки видео и звуковых данных передаются со коростью 150 килобайт в секунду -- с такой же скоростью, как и односкоростной CD-ROM проигрыватель -- и управляются путем выборки ключевых видео кадров и заполнением только областей, изменяющихся между кадрами. К несчастью, MPEG-1 обеспечивает качество видеоизображения более низкое, чем видео, передаваемое по телевизионному стандарту.

MPEG-1 был разработан и оптимизирован для работы с разрешением 352 ppl (point per line -- точек на линии) * 240 (line per frame -- линий в кадре) * 30 fps (frame per second -- кадров в секунду), что соответствует скорости передачи CD звука высокого качества. Используется цветовая схема - YCbCr (где Y - яркостная плоскость, Cb и Cr - цветовые плоскости).

Как MPEG работает:

В зависимости от некоторых причин каждый frame (кадр) в MPEG может быть следующего вида:

I (Intra) frame - кодируется как обыкновенная картинка.
P (Predicted) frame - при кодировании используется информация от предыдущих I или P кадров.
B (Bidirectional) frame - при кодировании используется информация от одного или двух I или P кадров

Последовательность кадров может быть например такая: IBBPBBPBBPBBIBBPBBPB.

Последовательность декодирования: 0312645.

Нужно заметить, что прежде чем декодировать B кадр требуется декодировать два I или P кадра. Существуют разные стандарты на частоту, с которой должны следовать I кадры, приблизительно 1-2 в секунду, соответствуюшие стандарты есть и для P кадров (каждый 3 кадр должен быть P кадром). Существуют разные относительные разрешения Y, Cb, Cr плоскостей (Таблица 1), обычно Cb и Cr кодируются с меньшим разрешением чем Y.

Таблица 1

Для применения алгоритмов кодировки происходит разбивка кадров на макроблоки каждый из которых состоит из определенного количества блоков (размер блока - 8*8 пикселей). Количество блоков в макроблоке в разных плоскостях разное и зависит от используемого формата

Техника кодирования:

Для большего сжатия в B и P кадрах используется алгоритм предсказания движения (что позволяет сильно уменьшить размер P и B кадров -- Таблица 2) на выходе которого получается:

Вектор смещения (вектор движения) блока который нужно предсказать относительно базового блока.
Разница между блоками (которая затем и кодируется).

Так как не любой блок можно предсказать на основании информации о предыдущих, то в P и B кадрах могут находиться I блоки (блоки без предсказания движения).

Таблица 2

Метод кодировки блоков (либо разницы, получаемой при методе предсказание движения) содержит в себе:

Discrete Cosine Transforms (DCT - дискретное преобразование косинусов).
Quantization (преобразование данных из непрерывной формы в дискретную).
Кодировка полученного блока в последовательность.

DCT использует тот факт, что пиксели в блоке и сами блоки связаны между собой (т.е. коррелированны), поэтому происходит разбивка на частотные фурье компоненты (в итоге получается quantization matrix - матрица преобразований данных из непрерывной в дискретную форму, числа в которой являются величиной амплитуды соответствующей частоты), затем алгоритм Quantization разбивает частотные коэффициенты на определенное количество значений. Encoder (кодировщик) выбирает quantization matrix которая определяет то, как каждый частотный коэффициент в блоке будет разбит (человек более чувствителен к дискретности разбивки для малых частот чем для больших). Так как в процессе quantization многие коэффициенты получаются нулевыми то применяется алгоритм зигзага для получения длинных последовательностей нулей

Звук в MPEG:

Форматы кодирования звука деляться на три части: Layer I, Layer II, Layer III (прообразом для Layer I и Layer II стал стандарт MUSICAM, этим именем сейчас иногда называют Layer II). Layer III достигает самого большого сжатия, но, соответственно, требует больше ресурсов на кодирование. Принципы кодирования основаны на том факте, что человеческое ухо не совершенно и на самом деле в несжатом звуке (CD-audio) передается много избыточной информации. Принцип сжатия работает на эффектах маскировки некоторых звуков для человека (например, если идет сильный звук на частоте 1000 Гц, то более слабый звук на частоте 1100 Гц уже не будет слышен человеку, также будет ослаблена чувствительность человеческого уха на период в 100 мс после и 5 мс до возникновения сильного звука). Psycoacustic (психоакустическая) модель используемая в MPEG разбивает весь частотный спектр на части, в которых уровень звука считается одинаковым, а затем удаляет звуки не воспринимаемые человеком, благодаря описанным выше эффектам.

В Layer III части разбитого спектра самые маленькие, что обеспечивает самое хорошее сжатие. MPEG Audio поддерживает совместимость Layer'ов снизу вверх, т.е. decoder (декодировщик) для Layer II будет также распознавать Layer I.

Синхронизация и объединение звука и видео, осуществляется с помощью System Stream , который включает в себя:

Системный слой, содержащий временную и другую информацию чтобы разделить и синхронизовать видео и аудио.
Компрессионный слой, содержащий видео и аудио потоки.

Видео поток содержит заголовок, затем несколько групп картинок (заголовок и несколько картинок необходимы для того, что бы обеспечить произвольный доступ к картинкам в группе в независимости от их порядка).

Звуковой поток состоит из пакетов каждый из которых состоит из заголовка и нескольких звуковых кадров (audio-frame).

Для синхронизации аудио и видео потоков в системный поток встраивается таймер, работающий с частотой 90 КГц (System Clock Reference -- SCR, метка по которой происходит увеличения временного счетчика в декодере) и Presentation Data Stamp (PDS, метка насала воспроизведения, вставляются в картинку или в звуковой кадр, чтобы объяснить декодеру, когда их воспроизводить. Размер PDS сотавляет 33 бита, что обеспечивает возможность представления любого временного цикла длинной до 24 часов).

Параметры MPEG-1 (Утверждены в 1992)

Параметры Аудио: 48, 44.1, 32 КГц, mono, dual (два моно канала), стерео, интенсивное стерео (объединяются сигналы с частотой выше 2000 Гц.), m/s stereo (один канал переносит сумму - другой разницу). Сжатие и скорость передачи звука для одного канала, для частоты 32 КГц представлены в Таблице 3.

Таблица 3

Параметры Видео: в принципе с помощью MPEG-1 можно передавать разрешение вплоть до 4095x4095x60 fps (в этих границах кадр может быть произвольного размера), но так как существует Constrained Parameters Bitstream (CPB, неизменяемые параметры потока данных; другие стандарты для MPEG-1 поддерживаются далеко не всеми декодерами) которые ограничивают общее число макроблоков в картинке (396 для скорости <= 25 fps и 330 для скорости <= 30 fps) то MPEG-1 кодируется стандартом SIF /352*240*30 - (получено урезанием стандарта CCIR-601) или 352*288*25 - (урезанный PAL, SECAM) формат 4:2:0, 1.15 MBPS (мегабит в сек.), 8 bpp (бит на точку) - в каждой плоскости/.

Существует более высокое разрешение для MPEG-1 - так называемый MPEG-1 Plus, разрешение как у MPEG-2 ML@MP (Main Level, Main Profile) - этот стандарт часто используется в Set-Top-Box для улучшения качества.

MPEG2 - upgrade для MPEG1

Компрессия по стандарту MPEG-2 кардинально меняет положение вещей. Более 97% цифровых данных, представляющих видео сигнал дублируются, т.е. являются избыточными и могут быть сжаты без ущерба качеству изображения. Алгоритм MPEG-2 анализирует видеоизображение в поисках повторений, называемых избыточностью. В результате процесса удаления избыточности, обеспечивается превосходное видеоизображение в формате MPEG-2 при более низкой скорости передачи данных. По этой причине, современные средства поставки видеопрограмм, такие как цифровые спутниковые системы и DVD, используют именно стандарт MPEG-2.

Изменения в Audio:

Появились новые виды частот 16, 22.05, 24 КГц.
Поддержка многоканальности - возможность иметь 5 полноценных каналов (left, center, right, left surround, right surround) + 1 низкочастотный (subwoofer).
Появился AAC (Advanced Audio Coding - прогрессивное кодирование звука) стандарт - обеспечивает очень высокое качество звука со скоростью 64 kbps per channel (килобит в сек. на канал), возможно использовать 48 основных каналов, 16 низкочастотных каналов для звуковых эффектов, 16 многоязыковых каналов и 16 каналов данных. До 16 программ может быть описано используя любое количество элементов звуковых и других данных. Для AAC существуют три вида профиля - Main (используется когда нет лишней памяти), Low Complexity (LC), Scalable Sampling Rate (SSR, требуется декодер с изменяемой скоростью приема данных).

Декодеры должны быть:

"forwards compatible" (вперед совместимыми) - MPEG-2 Audio Decoder понимает любые MPEG-1 аудио каналы.
"backward compatible" (обратно совместимыми) - MPEG-1 Audio Decoder должен понимать ядро MPEG-2 Audio (L-канал, R-канал)
"matrixing" (матрицируемыми) - MPEG1 Audio Decoder должен понимать 5-ти канальный MPEG-2 (L = left signal + a * center signal + b * left surround signal, R = right signal + a * center signal + b * right surround signal)
MPEG-1 Звуковой декодер не обязан понимать MPEG-2 AAC.

В следствии зтого совершенно спокойно можно использовать MPEG-1 Vidio + MPEG-2 Audio или наоборот MPEG-2 Audio + MPEG-1 Video.

Изменения в Видео:

Требуется чтобы разрешение по вертикали и горизонтали было кратно 16 в кодировщике кадров (frame-encoder) стандартах (покадровое кодирование), и 32 по вертикали в кодировщике полей (field-encoder, каждое поле состоит из двух кадров) стандартах (interlaced video).
Возможность форматов 4:4:4, 4:2:2 (Next profile).
Введены понятия Profile (форма, профиль) и Levels (уровни).
Размер frame до 16383*16383.
Возможность кодировать interlaced video.
Наличие режимов масштабирования (Scalable Modes)
Pan&Scanning вектор (вектор панорамировани и масштабирования), который говорит декодеру как преобразовывать, например 16:9 в 4:3.

Изменения связаные с алгоритмами кодирования:

Точность частотных коэффициентов выбирается пользователем (8, 9, 10, 11 бит на одно значение -- в MPEG-1 только 8 бит).
Нелинейный quantization процесс (разбиение непрерыных данных в дискретные).
Возможность загрузить quantization matrix (матрица преобразований непрерыных данных в дискретные) перед каждым кадром.
Новые режимы предсказания движения (16x8 MC, field MC, Dual Prime)

Scalable Modes (доступно только в Next и Main+ Profile) делят MPEG-2 на три слоя (base, middle, high) для того чтобы организовать уровни приоритета в видеоданных (на пример более приоритетный канал кодируется с большим количеством информации по коррекции ошибок чем менее):

VLC Media Player - это универсальный мощный медиаплеер на все случай жизни. Вам не придется искать и устанавливать всякие кодеки и плагины, так как программа устанавливает их автоматический и по этому может проигрывать практически все известные форматы файлов: MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, DivX, XviD, H.264, mp3, ogg, flac (lossless), обычные DVD, VCD диски и т.д. Так же программу можно использовать в качестве сервера для трансляции потока по протоколам IPv4 или IPv6 при этом в качестве источника можно выбрать медиа файлы, диски, URL или устройство для захвата. Кроме этого VLC Media Player умеет записать или воспроизвести потоковое .

Any Video Converter 6.2.5

Any Video Converter - великолепная программа для того чтобы с легкостью можно было конвертировать видео файлы. Она без труда позволяет перекодировать самые популярные видео форматы в DVD, MP4, VCD или в FLV. В этой утилите существует возможность использования в процессе кодирования видео файлов готовые профили, с заранее установленными параметрами, которые сориентированы на определенные устройства, например на бытовой DVD-плеер, мобильный телефон. Так же есть возможность самостоятельно выбирать свои настройки для конвертирования. Перед тем как начать кодировать видео, его можно будет просмотреть во встроенном проигрыва.

ComboPlayer 2.7.1

ComboPlayer — программа с широким функционалом, которая служит для проигрывания фильмов, музыки, радио и даже интернет-ТВ. Главная функция ComboPlayer — просмотр ТВ-каналов на компьютере. Бесплатный пакет включает два десятка каналов, в том числе Россия-1, Первый, Матч ТВ, ТНТ и другие федеральные каналы. Также программа предоставляет доступ к расписанию ТВ-передач для большинства доступных каналов. В ComboPlayer есть около 130 платных каналов в HD-качестве. Программа также работает с торрент-видео. Если торрент-файл интересующего вас фильма доступен в интернете, можно смотреть его через программу в режиме онлайн.

Kantaris Media Player 0.7.9

Kantaris Media Player – бесплатный проигрыватель с удобным интерфейсом и широкими возможностями для воспроизведения различных файлов. Данный проигрыватель имеет почти такой же интерфейс, что и Windows Media Player от компании Microsoft, поэтому вам не придётся изучать его, и вы можете сразу приступить к использованию программы. Основная особенность проигрывателя в том, что он может воспроизводить файлы и без установки кодеков в систему, что избавляет вас от выполнения лишних операций. Данный проигрыватель поддерживает все популярные форматы, включая audio CD. Кроме того, программа обладает всеми стандартными возможностями.

Программы, которые поддерживают MPEG1 расширение файла

В следующем списке перечислены программы, совместимые с файлами MPEG1, которые разделены на категории 4 в зависимости от операционной системы, в которой они доступны. Файлы с расширением MPEG1, как и любые другие форматы файлов, можно найти в любой операционной системе. Указанные файлы могут быть переданы на другие устройства, будь то мобильные или стационарные, но не все системы могут быть способны правильно обрабатывать такие файлы.

Программы, обслуживающие файл MPEG1

Как открыть файл MPEG1?

Проблемы с доступом к MPEG1 могут быть вызваны разными причинами. К счастью, наиболее распространенные проблемы с файлами MPEG1 могут быть решены без глубоких знаний в области ИТ, а главное, за считанные минуты. Мы подготовили список, который поможет вам решить ваши проблемы с файлами MPEG1.

Шаг 1. Скачайте и установите VLC media player

Наиболее распространенной причиной таких проблем является отсутствие соответствующих приложений, поддерживающих файлы MPEG1, установленные в системе. Наиболее очевидным решением является загрузка и установка VLC media player или одной из перечисленных программ: iTunes, VLC media player for Android. Полный список программ, сгруппированных по операционным системам, можно найти выше. Одним из наиболее безопасных способов загрузки программного обеспечения является использование ссылок официальных дистрибьюторов. Посетите сайт VLC media player и загрузите установщик.

Шаг 2. Убедитесь, что у вас установлена последняя версия VLC media player

Если проблемы с открытием файлов MPEG1 по-прежнему возникают даже после установки VLC media player, возможно, у вас устаревшая версия программного обеспечения. Проверьте веб-сайт разработчика, доступна ли более новая версия VLC media player. Может также случиться, что создатели программного обеспечения, обновляя свои приложения, добавляют совместимость с другими, более новыми форматами файлов. Это может быть одной из причин, по которой MPEG1 файлы не совместимы с VLC media player. Все форматы файлов, которые прекрасно обрабатывались предыдущими версиями данной программы, также должны быть открыты с помощью VLC media player.

Шаг 3. Свяжите файлы MPEG-1 Video Format с VLC media player

После установки VLC media player (самой последней версии) убедитесь, что он установлен в качестве приложения по умолчанию для открытия MPEG1 файлов. Метод довольно прост и мало меняется в разных операционных системах.

Процедура изменения программы по умолчанию в Windows

Щелкните правой кнопкой мыши на файле MPEG1 и выберите « Открыть с помощью опцией».
Выберите Выбрать другое приложение → Еще приложения
Чтобы завершить процесс, выберите Найти другое приложение на этом. и с помощью проводника выберите папку VLC media player. Подтвердите, Всегда использовать это приложение для открытия MPEG1 файлы и нажав кнопку OK .

Процедура изменения программы по умолчанию в Mac OS

Шаг 4. Проверьте MPEG1 на наличие ошибок

Если вы выполнили инструкции из предыдущих шагов, но проблема все еще не решена, вам следует проверить файл MPEG1, о котором идет речь. Проблемы с открытием файла могут возникнуть по разным причинам.

1. MPEG1 может быть заражен вредоносным ПО - обязательно проверьте его антивирусом.

Если файл заражен, вредоносная программа, находящаяся в файле MPEG1, препятствует попыткам открыть его. Сканируйте файл MPEG1 и ваш компьютер на наличие вредоносных программ или вирусов. Если файл MPEG1 действительно заражен, следуйте инструкциям ниже.

2. Убедитесь, что файл с расширением MPEG1 завершен и не содержит ошибок

3. Убедитесь, что у вас есть соответствующие права доступа

Существует вероятность того, что данный файл может быть доступен только пользователям с достаточными системными привилегиями. Выйдите из своей текущей учетной записи и войдите в учетную запись с достаточными правами доступа. Затем откройте файл MPEG-1 Video Format.

4. Убедитесь, что ваше устройство соответствует требованиям для возможности открытия VLC media player

5. Убедитесь, что ваша операционная система и драйверы обновлены

Регулярно обновляемая система, драйверы и программы обеспечивают безопасность вашего компьютера. Это также может предотвратить проблемы с файлами MPEG-1 Video Format. Возможно, файлы MPEG1 работают правильно с обновленным программным обеспечением, которое устраняет некоторые системные ошибки.

Вы хотите помочь?

Если у Вас есть дополнительная информация о расширение файла MPEG1 мы будем признательны, если Вы поделитесь ею с пользователями нашего сайта. Воспользуйтесь формуляром, находящимся здесь и отправьте нам свою информацию о файле MPEG1.

История семейства форматов MPEG, к которому собственно и принадлежит стремительно набирающий в последнее время популярность формат MPEG-4, началась в далеком 1988 году. Именно в этом году был основан комитет Moving Pictures Expert Group, что на русский переводится примерно как экспертная группы кинематографии (движущихся изображений), аббревиатура которого - MPEG известна теперь любому, кто имел дело с мультимедиа - компьютерами или с цифровым телевидением. В этом же году была начата разработка формата MPEG-1, который в окончательном виде был выпущен в 1993 году. Несмотря на все очевидные недостатки этого формата, MPEG-1 по-прежнему является одним из наиболее массовых форматов видеосжатия, лишь в последнее время, начиная постепенно сдавать позиции под натиском более новых и совершенных форматов видеокомпрессии, по большей части из этого же семейства.

Надо сказать, что практически все новаторские по тем временам разработки легшие в основу формата MPEG-1, в том или ином виде встречаются и более совершенных форматах данного ряда, поэтому, рассмотрев в подробностях первого представителя этого семейства форматов видеосжатия можно получить общее представление о том, как же работают алгоритмы MPEG.

Формат MPEG-1. Старый, но еще не побежденный.

Формат MPEG-1 начал разрабатываться в те трудно вообразимые времена, когда не было широкодоступных носителей большого объема, в то время, как видеоданные, даже и сжатые, занимали совершенно колоссальные для конца 80-х объемы - средней продолжительности фильм имел размер больше гигабайта. Если кто не помнит, то это была эпоха 286 и 386 процессоров, 4 Мб оперативной памяти и 250 Мб винчестер считались роскошью, а не убогостью, как сейчас, Windows была примочкой для DOS, а не наоборот, а в качестве легко переносимых носителей информации доминировали 5 дюймовые дискеты и только-только появившиеся 3,5" дискеты от фирмы SONY. В таких условиях необходимо было найти носитель, на который можно было бы записать гигабайт информации, при этом этот носитель должен был быть недорогим, иначе ни о какой массовости не могло быть и речи.

И такой носитель был найден. Как раз в эти годы впервые на платформе PC появился такой новый тип носителей информации как CD-ROM диски, которые смогли обеспечить необходимый объем информации. Правда, на один диск фильм в формате MPEG-1 все-таки не вмещался, но что мешало записать его на 2 CD, тем более, что новинка стоила очень недорого? Разумеется, первые CD-ROM проигрыватели были односкоростными, поэтому не стоит удивляться, что максимальная скорость пересылки потока данных (bitstream) в формате MPEG-1 ограничена 150 Кб/сек., что соответствует одной скорости CD-ROM.

Надо сказать, что возможности MPEG-1 не ограничены тем низким разрешением, которое вы все видели при просмотре VIDEO-CD. В самом формате была заложена возможность сжатия и воспроизведения видеоинформации с разрешением вплоть до 4095х4095 и частотой смены кадров до 60 Гц. Но из-за того, что поток передачи данных был ограничен 150 Кб/сек., то есть так называемый Constrained Parameters Bitstream (CPB) - зафиксированная ширина потока передачи данных, разработчики формата, а в дальнейшем и создатели кодеков на его основе, были вынуждены использовать разрешения кадра, оптимизированные под данный CPB. Наиболее широко распространенными являются два таких оптимизированных формата - это формат SIF 352х240, 30 кадров в секунду и урезанный формат PAL/SECAM 352х288, 25 кадров в секунду.

Ну вот, с разрешением определились, теперь можно и посмотреть, как это все сжимается.

Принципы Сжатия информации в MPEG-1.

В качестве примера рассмотрим урезанный формат PAL/SECAM, который более распространен, чем SIF, хотя оба эти формата за исключением разрешения и частоты смены кадров ничем друг от друга не отличаются.

Урезанная версия формата PAL/SECAM содержит 352 ppl (point per line - точек на линию), 288 lpf (line per frame - линий на кадр) и 25 fps (frame per second - кадров в секунду). Надо сказать, что полноценный стандарт PAL/SECAM имеет параметры в 4 раза большие, чем аналогичные у MPEG-1 (кроме fps). Поэтому принято говорить, что VIDEO-CD имеет четкость в четыре раза хуже, по сравнению с обычным видео.

Как видно из таблицы Сb и Cr практически всегда кодируются с меньшим разрешением, чем Y. Чем меньше разрешение цветовых плоскостей, тем грубее и неестественнее цветопередача в видеоролике. Разумеется, самым некачественным, но и самым компактным будет последний вариант.

Кадры типа I - Intra frame. Ключевые кадры, которые сжимаются без изменений.
Кадры типа P - Predirected frame. При кодировании этих кадров часть информации удаляется. При воспроизведении P кадра используется информация от предыдущих I или P кадров.
Кадры типа В - Bidirectional frame. При кодировании этих кадров потери информации еще более значительны. При воспроизведении В кадра используется информация уже от двух предыдущих I или P кадров. Наличие В кадров в видеоролике - тот самый фактор, благодаря которому MPEG-1 имеет высокий коэффициент сжатия (но и не очень высокое качество).

При кодировании формируется цепочка кадров разных типов. Наиболее типичная последовательность может выглядеть следующим образом: IBBPBBPBBIBBPBBPBB. Соответственно очередь воспроизведения по номерам кадров будет выглядеть так: 1423765.

По окончании разбивки кадров на разные типы начинается процесс подготовки к кодированию.

С I кадрами процесс подготовки к кодированию происходит достаточно просто - кадр разбивается на блоки. В MPEG-1 блоки имеют размер 8х8 пикселов.

А вот для кадров типа P и B подготовка происходит гораздо сложнее. Для того, чтобы сильнее сжать кадры указанных типов используется алгоритм предсказания движения.

Вектор движения текущего блока относительно предыдущих
Разницу между текущим и предыдущими блоками, которая собственно и будет подвергаться дальнейшему кодированию.

Вся избыточная информация подлежит удалению, благодаря чему и достигается столь высокий коэффициент сжатия, невозможный при сжатии без потерь.

Но у алгоритма предсказания движения есть ограничения. Зачастую в фильмах бывают статические сцены, в которых движения нет или оно незначительно и возникают блоки или целые кадры, в которых невозможно использовать алгоритм предсказания движения. Думаю, вы замечали, что у видеороликов сжатых MPEG-1 качество сцен с небольшим количеством двигающихся объектов заметно выше, чем в сценах с интенсивным движением. Это объясняется тем, что в статических сценах P и B кадры, по сути, представляют собой копии I кадров, потерь практически нет, но и сжатие информации незначительно.

В случае же корректного срабатывания алгоритма предсказания движения, объемы кадров разного типа в байтах соотносятся друг с другом примерно следующим образом - I:P:B как 15:5:2. Как вы видите из данного соотношения, уменьшение объема видеоинформации налицо уже на стадии подготовки к кодированию.

Discrete Cosine Transformation - DTC, дискретное преобразование косинусов, преобразование Фурье.
Quantization - квантование. Перевод данных из непрерывной формы в прерывистую, дискретную.
Преобразование полученных блоков данных в последовательность, то есть преобразование из матричной формы в линейную.

При кодировании блоки пикселов или вычисленная разница между блоками обрабатывается первым из преобразующим алгоритмов - DTC (дискретное преобразование косинусов). Обычно пиксела в блоке и сами блоки изображения каким-то образом связаны между собой - например однотонный фон, равномерный градиент освещения, повторяющийся узор и т.д. Такая связь называется корреляцией. Алгоритм DTC, используя коррелирующие эффекты, производит преобразование блоков в частотные фурье-компоненты. При этом часть информации теряется за счет выравнивания сильно выделяющихся участков, которые не подчиняются корреляции. После этой процедуры в действие вступает алгоритм Quantization - квантование, который формирует Quantization matrix. Quantization matrix - это матрица квантования, элементами которой являются преобразованные из непрерывной в дискретную форму данные, то есть числа, которые представляют собой значения амплитуды частотных фурье-компонентов. После формирования quantization matrix происходит разбивка частотных коэффициентов на конкретное число значений. Точность частотных коэффициентов фиксирована и составляет 8 бит. После квантования многие коэффициенты в матрице обнуляются. И в качестве завершающей стадии происходит преобразование матрицы в линейную форму.

Все эти преобразования касаются только изображения. Но кроме изображения в практически любом видеофрагменте присутствует так же и звук. Кодирование звука осуществляется отдельным звуковым кодером. По мере развития формата MPEG, звуковые кодеры неоднократно переделывались, становясь все эффективнее. К моменту окончательной стандартизации формата MPEG-1 было создано три звуковых кодера этого семейства - MPEG-1 Layer I, Layer II и Layer 3 (тот самый знаменитый MP3). Принципы кодирования всех этих кодеков основаны на психоакустической модели, которая становилась все более и более совершенной и достигла своего апофеоза для семейства MPEG-1 в алгоритмах Layer-3.

Про психоакустическую модель и принципы сжатия аудиоданных с потерями написано множество статей, в частности статья "Описание формата аудиосжатия MP3", которую вы можете прочитать на этом сайте, поэтому описание аудиокодеров можно опустить, упомянув, единственно о синхронизации аудио- и видеоданных и форматов аудиотреков.

Синхронизация аудио- и видеоданных осуществляется с помощью специально выделенного потока данных под названием System stream. Этот поток содержит встроенный таймер, который работает со скоростью 90 КГц и содержит 2 слоя - системный слой с таймером и служебной информацией для синхронизации кадров с аудиотреком и компрессионный слой с видео- и аудиопотоками.

Под служебной информацией понимаются несколько видов меток, наиболее важными из которых являются метки SCR (System Clock Reference) - инкремент увеличения временного счетчика кодека и PDS (Presentation Data Stamp) - метка начала воспроизведения видеокадра или аудиофрейма.

Ну вот рассказ о MPEG-1 практически подошел к концу, осталось лишь назвать некоторые параметры аудиотреков, которые используются в этом формате.

Качество аудиотреков в MPEG-1 может варьироваться в очень больших пределах - от высококачественных до безобразных. Окончательно все форматы сжатия аудиоданных были стандартизированы в 1992 году европейской комиссией по стандартам ISO.

В зависимости от используемого кодера и степени сжатия аудиоинформация видеоролика может быть представлена в следующем виде: моно, dual mono, стерео, интенсивное стерео (стереосигналы, чьи частоты превышают 2 КГц объединяются в моно), m/s стерео (один канал - сумма сигналов, другой - разница) и по частоте дискретизации могут быть: 48, 44.1и 32 КГц.

На этом хватит о MPEG-1, а в следующих главах речь пойдет о его более чем достойных и перспективных наследниках.

Читайте также: