MPEG2 w montażu nieliniowym, cz.1

01a. Wstęp

Kilka ostatnich lat może kojarzyć się nam z burzliwymi rozmowami profesjonalistów i amatorów na temat efektywnego kodowania jakim jest MPEG2. Zauważmy przy tym, że zainteresowanie systemem MPEG2 rośnie niewspółmiernie szybko do zakresu jego praktycznego zastosowania. Dla nas amatorów MPEG2 może i powinien kojarzyć się między innymi z efektywnym algorytmem kompresji wideofilmów, montażem nieliniowym, zapisem filmów na krążkach DVD, cyfrową archiwizacją wideofilmów i materiałów roboczych, a także z przekazem telewizji cyfrowej, np. Cyfra +. Niby wszystkie wymienione przeze mnie dziedziny łączy jedno: wideofilm, jednak cele na poziomie każdej z nich (montaż, archiwizacja, przekaz...) są różne. Różne więc są wymagania stawiane kompresji MPEG2, również też - rozmowy na temat MPEG2. Dlatego nie dziwmy się, że czasem dwóch specjalistów mówiących na temat MPEG2 w zasadzie mówi o dwóch różnych rzeczach. Nie dajmy się jednak zastraszyć. MPEG2 nie jest aż tak bardzo złożonym systemem, by nie można było w prosty i przystępny sposób przedstawić jego założeń.

01b. Podstawowe terminy

MPEG - literowiec od ang. Moving Pictures Experts Group, czasem Motion Pictures Experts Group.
JPEG - Joint Photographic Experts Group.
ISO - International Standards Organization.
IEC - International Electrotechnical Commission.
Kbps - Kilobit per second.
Mbps - Megabit per second.
MBps – MegaByte per second.

01c. Nieco historii

Międzynarodowa organizacja ISO(/IEC) powołała do życia zespół specjalistów do spraw filmu zwany MPEG celem opracowania systemu przechowywania i kopiowania danych audio i wideo na płytach CD-ROM. Zadanie polegało na tym, by jednocześnie zmniejszyć strumień danych, zachować wymaganą jakość obrazu i dźwięku oraz zapewnić akceptowalny dla danych nośników transfer. Tak powstał system zwany do dziś MPEG1. Zachowuje on normy zbliżone do VHS i jemu podobnych systemów. Rozdzielczość została określona na poziomie 352x288 punktów dla systemu PAL. Dla dźwięku przewidziano jedną lub dwie ścieżki (stereo). Transfer danych osiągał 1,2Mbps dla sygnału video + 128Kbps dla audio (mono) lub 256Kbps (przy dźwięku stereo), czyli łącznie mógł zbliżyć się do wartości 1,5Mbps. Bardzo szybko zakres prowadzonych przez MPEG prac został rozszerzony. Powstawały nowe normy dla nowych zastosowań, np. MPEG2, 4, 7. MPEG4 w swoich założeniach jest tworzony dla cyfrowego przekazu audio-wideo przez łącza telefoniczne (internet, wideokonferencje). W związku z tym zmniejszono wielkość kadru do 176x144 punktów, wprowadzono nowe algorytmy kompresji, by drastycznie zmniejszyć transfer danych do poziomu przepustowości typowych łącz 28,8Kbps. Warto podkreślić, że MPEG4 wyraźnie różni się od MPEG1 i bardzo do niego zbliżonego MPEG2 techniką kompresji. W MPEG4 wyróżnia się różne obiekty, np. tło, tekst, grafika 2D (dwuwymiarowa), 3D, aktywne (np. twarz mówiącego, biegnąca postać itd.) i statyczne obiekty. W zależności od charakteru obiektu ma zostać zastosowany właściwy algorytm kompresji danych. Określone założenia standardu uniemożliwiają póki co pełną jego realizację.

01d. MPEG2 - wprowadzenie do opisu

MPEG2 jest to RODZINA standardów kompresji sygnału telewizyjnego. Zakłada się wewnętrzną spójność standardów oraz ich zgodność w dół. Szczegóły zostały określone w dokumencie ISO/IEC 13818-2. W MPEG2 wyróżnia się 4 poziomy (Levels) rozdzielczości kadru oraz 5 podstawowych profili (Profiles) kodowania sygnałów luminancji i chrominancji. We wspomnianym dokumencie nie wspomina się o profilu znanym jako MPEG422 lub 422P, który można uznać za podstawowy dla profesjonalistów.
Zdefiniowane poziomy rozdzielczości (w systemie PAL) są następujące:
LL (Low Level) - 352x288 punktów (odpowiednik MPEG1),
ML (Main Level) - 720x576 (standardowa rozdzielczość, identyczna jak w naszym amatorskim DV),
HL-1440 (High Level) 1440x1152 (wysoka rozdzielczość),
HL-1920 1920x1152 (bardzo wysoka rozdzielczość).
Wyróżnienie i zrozumienie profili wymaga teoretycznego przygotowania. Będzie to tematem kolejnego odcinka.