MPEG-4

MPEG-4 ist eine Methode zur Definition Kompression von Audio- und visuellen (AV) digitalen Daten. Es wurde Ende 1998 eingeführt und a Standard für eine Gruppe von Audio- und Videocodierungsformate und verwandte Technologie, die von der vereinbart wurde ISO/IEC Experten für bewegte Bildexperten (MPEG) (ISO/IEC JTC1/Sc29/wg11) unter dem formalen Standard ISO/IEC 14496 - Codierung von audiovisuellen Objekten. Die Verwendung von MPEG-4 beinhaltet die Komprimierung von AV-Daten für Internetvideo und CD Verteilung, Stimme (Telefon, Video Telefon) und Übertragung Fernsehen Anwendungen. Der MPEG-4-Standard wurde von einer Gruppe entwickelt, die von Touradj Ebrahimi (später die JPEG Präsident) und Fernando Pereira.[1]

Hintergrund

MPEG-4 absorbiert viele Merkmale von MPEG-1 und MPEG-2 und andere verwandte Standards, das neue Funktionen wie (erweitert) hinzugefügt wird Vrml Unterstützung für 3D-Rendering, objektorientierte zusammengesetzte Dateien (einschließlich Audio-, Video- und VRML-Objekte), Unterstützung für extern angegebene Unterstützung Management von Digitalen Rechten und verschiedene Arten von Interaktivität. AAC (Erweiterte Audiocodierung) wurde als Ergänzung zu MPEG-2 (als Teil 7) standardisiert, bevor MPEG-4 ausgestellt wurde.

MPEG-4 ist immer noch ein sich entwickelnder Standard und ist in eine Reihe von Teilen unterteilt. Unternehmen, die die Kompatibilität von MPEG-4 fördern, geben nicht immer klar an, auf welche Kompatibilität "Teil" der Ebene sie sich beziehen. Die wichtigsten Teile, über die man sich bewusst ist, sind MPEG-4 Teil 2 (einschließlich fortschrittliches einfaches Profil, verwendet von Codecs wie z. Divx, Xvid, Nero Digital und 3ivx und von Schnelle Zeit 6) und MPEG-4 Teil 10 (MPEG-4 AVC/H.264 oder erweiterte Videocodierung, verwendet von der x264 Encoder, Nero Digital AVC, QuickTime 7 und Hochdefinitionsvideo Medien mögen Blu-Ray Disc).

Die meisten in MPEG-4 enthaltenen Funktionen bleiben einzelnen Entwicklern überlassen, ob sie implementiert werden sollen oder nicht. Dies bedeutet, dass es wahrscheinlich keine vollständigen Implementierungen des gesamten MPEG-4-Standards gibt. Um dies zu bewältigen, enthält der Standard das Konzept von "Profilen" und "Ebenen", wodurch ein bestimmter Satz von Funktionen auf eine Weise definiert werden kann, die für eine Teilmenge von Anwendungen geeignet ist.

Anfänglich war MPEG-4 hauptsächlich auf niedrige Niedrig-Bit-Rate Videokommunikation; Der Umfang als Multimedia -Codierungsstandard wurde jedoch später erweitert. MPEG-4 ist in einer Vielzahl von Bitraten von einigen Kilobit pro Sekunde bis zu zehn Megabit pro Sekunde effizient. MPEG-4 liefert die folgenden Funktionen:

  • Verbesserte Codierungseffizienz gegenüber MPEG-2[2]
  • Fähigkeit, gemischte Mediendaten zu codieren (Video, Audio, Sprache)
  • Fehlerresilienz zur Ermöglichung einer robusten Übertragung
  • Fähigkeit, mit der im Empfänger generierten audiovisuellen Szene zu interagieren

Überblick

MPEG-4 bietet Entwicklern eine Reihe von Technologien, verschiedene Service-Providers und Endbenutzer:

  • Mit MPEG-4 können verschiedene Software- und Hardwareentwickler Multimedia-Objekte erstellen, die bessere Fähigkeiten der Anpassungsfähigkeit und Flexibilität haben, um die Qualität von Diensten und Technologien wie digitalem Fernsehen zu verbessern. Animation Grafik, das World Wide Web und ihre Erweiterungen.
  • Datennetzwerkanbieter können MPEG-4 für die Datentransparenz verwenden. Mit Hilfe von Standardverfahren können MPEG-4-Daten interpretiert und in andere Signalypen umgewandelt werden, die mit jedem verfügbaren Netzwerk kompatibel sind.
  • Das MPEG-4-Format bietet Endbenutzern eine Vielzahl von Interaktion mit verschiedenen animierten Objekten.
  • Standardisiert Management von Digitalen Rechten Signalübertragung, sonst in der MPEG -Community als Verwaltung und Schutz des geistigen Eigentums (IPMP) bekannt.

Das MPEG-4-Format kann verschiedene Funktionen ausführen, darunter möglicherweise Folgendes:

  • Multiplexe und synchronisiert Daten, die mit Medienobjekten verbunden sind, so können sie über Netzwerkkanäle effizient weiter transportiert werden.
  • Interaktion mit der audiovisuellen Szene, die sich an der Seite des Empfängers enthält.

Profile und Ebenen

MPEG-4 bietet eine große und reichhaltige Menge an Tools für die Codierung. Untergruppen der MPEG-4-Toolsets wurden zur Verwendung in bestimmten Anwendungen bereitgestellt. Diese Untergruppen, die als "Profile" bezeichnet werden, begrenzen die Größe des Toolssatzes Ein Decoder müssen implementiert werden.[3] Um die Rechenkomplexität einzuschränken, werden für jedes Profil ein oder mehrere "Ebenen" festgelegt.[3] Eine Profil- und Level -Kombination ermöglicht:[3]

  • Ein Codec-Builder, der nur die Teilmenge des erforderlichen Standards implementiert und gleichzeitig die Interworking mit anderen MPEG-4-Geräten beibehält, die dieselbe Kombination implementieren.[3]
  • Überprüfen Sie, ob MPEG-4-Geräte dem Standard entsprechen, der als als bezeichnet wird Konformitätstests.[3]

MPEG-4-Teile

MPEG-4 besteht aus mehreren Standards-abgeschlossenen "Teilen"-einschließlich der folgenden (jeder Teil deckt einen bestimmten Aspekt der gesamten Spezifikation ab):

MPEG-4-Teile[4][5]
Teil Nummer Erstes Public Erscheinungsdatum (Erstausgabe) Letzte Veröffentlichungsdatum (letzte Ausgabe) Letzte Änderung Titel Beschreibung
Teil 1 ISO/IEC 14496-1 1999 2010[6] 2014[7] Systeme Beschreibt die Synchronisation und Multiplexierung von Video und Audio. Zum Beispiel die MPEG-4-Dateiformat Version 1 (veraltet von Version 2 in MPEG-4 Teil 14 definiert). Die Funktionalität eines Transportprotokollstapels zum Übertragen und/oder Speichern von Inhalten, das ISO/IEC 14496 entspricht, liegt nicht im Rahmen von 14496-1 und nur die Schnittstelle zu dieser Schicht wird berücksichtigt (DMIF). Informationen zum Transport von MPEG-4-Inhalten werden z. in MPEG-2-Transportstrom, RTP -Audio -Videoprofile und andere.[8][9][10][11][12]
Teil 2 ISO/IEC 14496-2 1999 2004[13] 2009 Visuell Ein Komprimierungsformat für visuelle Daten (Video, noch Texturen, synthetische Bilder usw.). Eines der vielen "Profile" in Teil 2 ist die Erweitertes einfaches Profil (ASP).
Teil 3 ISO/IEC 14496-3 1999 2009[14] 2017[15] Audio Eine Reihe von Komprimierungsformaten für Wahrnehmungscodierung von Audiosignalen, einschließlich einiger Variationen von Erweiterte Audiocodierung (AAC) sowie andere Formate und Tools für Audio-/Sprachcodierungsformate (wie z. Audio verlustfreie Codierung (ALS), Skalierbare verlustfreie Codierung (SLS), Strukturiertes Audio, Text zu Sprache Schnittstelle (TTSI), HVXC, Celp und andere)
Teil 4 ISO/IEC 14496-4 2000 2004[16] 2016 Konformitätstests Beschreibt Verfahren zum Testen der Konformität mit anderen Teilen des Standards.
Teil 5 ISO/IEC 14496-5 2000 2001[17] 2017 Referenzsoftware Bietet Referenzsoftware zur Demonstration und Klärung der anderen Teile des Standards.
Teil 6 ISO/IEC 14496-6 1999 2000[18] Delivery Multimedia Integration Framework (DMIF)
Teil 7 ISO/IEC TR 14496-7 2002 2004[19] Optimierte Referenzsoftware für die Codierung von audiovisuellen Objekten Bietet Beispiele für die Erstellung verbesserter Implementierungen (z. B. in Bezug auf Teil 5).
Teil 8 ISO/IEC 14496-8 2004 2004[20] Beförderung von ISO/IEC 14496 Inhalt über IP -Netzwerken Gibt eine Methode zum Übernehmen von MPEG-4-Inhalten an IP Netzwerke. Es enthält auch Richtlinien für das Design RTP Nutzlastformate, Nutzungsregeln von SDP Um ISO/IEC 14496-1 zu transportieren, Informationen MIME Typdefinitionen, Analyse zur RTP -Sicherheit und Multicasting.
Teil 9 ISO/IEC TR 14496-9 2004 2009[21] Referenzhardwarebeschreibung Bietet Hardwaredesigns, um zu demonstrieren, wie die anderen Teile des Standards implementiert werden.
Teil 10 ISO/IEC 14496-10 2003 2014[22] 2016[23] Erweiterte Videocodierung (AVC) Ein Komprimierungsformat für Videosignale, das technisch identisch mit dem ist Itu-t H.264 Standard.
Teil 11 ISO/IEC 14496-11 2005 2015[24] Szenenbeschreibung und Anwendungsmotor Kann für reiche, interaktive Inhalte mit mehreren Profilen verwendet werden, einschließlich 2D- und 3D -Versionen. MPEG-4 Teil 11 überarbeitet MPEG-4 Teil 1-ISO/IEC 14496-1: 2001 und zwei Änderungen an MPEG-4 Teil 1. Es wird eine Systemebene beschrieben Java Byte -Code -Anwendungen) und das Binärformat für Szene (BIFs) und die Erweiterbares MPEG-4-Textformat (XMT)-Eine Textdarstellung des MPEG-4-Multimedia-Inhalts mit Verwendung Xml, etc.[24] (Es ist auch als BIFs, XMT, MPEG-J bekannt.[25] MPEG-J wurde in MPEG-4 Teil 21 definiert)
Teil 12 ISO/IEC 14496-12 2004 2015[26] 2017[27] ISO -Basismediendateiformat Ein Dateiformat zum Speichern zeitbasierter Medieninhalte. Es handelt sich um ein allgemeines Format, das die Grundlage für eine Reihe anderer spezifischerer Dateiformate bildet (z. 3GP, Motion JPEG 2000, MPEG-4 Teil 14). Es ist technisch identisch mit ISO/IEC 15444-12 (JPEG 2000 Bildcodierungssystem - Teil 12).
Teil 13 ISO/IEC 14496-13 2004 2004[28] Erweiterungen des geistigen Eigentums und -schutzes (IPMP) MPEG-4 Teil 13 Überarbeitete eine Änderung zu MPEG-4 Teil 1-ISO/IEC 14496-1: 2001/AMD 3: 2004. Es gibt gemeinsam an Geistiges Eigentum Verarbeitung, Syntax und Semantik für Verwaltung und Schutz (IPMP) für die Beförderung von IPMP -Tools im Bitstrom, IPMP -Informationswagen, gegenseitige Authentifizierung für IPMP -Tools, eine Liste der für die Unterstützung der geänderten Spezifikationen erforderlichen Registrierungsbehörden (z. Cisac) usw. wurde aufgrund des Mangels an Interoperabilität verschiedener Schutzmechanismen (verschiedene DRM -Systeme) zum Schutz und zur Verteilung von urheberrechtlich geschützten digitalen Inhalten wie Musik oder Video definiert.[29][30][31][32][33][34][35][36][37]
Teil 14 ISO/IEC 14496-14 2003 2003[38] 2010[39] MP4 -Dateiformat Es ist auch als "MPEG-4-Dateiformatversion 2" bekannt. Das angegebene Containerdateiformat für MPEG-4-Inhalte, das auf Teil 12 basiert wurde zuvor angegeben.
Teil 15 ISO/IEC 14496-15 2004 2017[40] 2020[41] Teil 15: Beförderung der NAL -Einheit (Netraction Layer) strukturiertes Video im ISO -Basismediendatei -Format Für die Speicherung von Teil 10 Video. Das Dateiformat basiert auf Teil 12, ermöglicht aber auch Speicher in anderen Dateiformaten.
Teil 16 ISO/IEC 14496-16 2004 2011[42] 2016[43] Animations Framework -Erweiterung (AFX) Es gibt das MPEG-4-Animations-Framework-Erweiterungsmodell (AFX) zur Darstellung von 3D-Grafikinhalten an. MPEG-4 wird mit synthetischen Objekten auf höherer Ebene erweitert, um Geometrie-, Textur-, Animations- und dedizierte Komprimierungsalgorithmen anzugeben.
Teil 17 ISO/IEC 14496-17 2006 2006[44] Streaming -Textformat Zeitgesteuerter Textuntertitelformat
Teil 18 ISO/IEC 14496-18 2004 2004[45] 2014 Schriftkomprimierung und Streaming Für offenes Schriftformat in Teil 22.
Teil 19 ISO/IEC 14496-19 2004 2004[46] Synthetisierter Texturstrom Synthetisierte Texturströme werden zur Erstellung von synthetischen Videoclips mit sehr niedrigem Bitrat verwendet.
Teil 20 ISO/IEC 14496-20 2006 2008[47] 2010 Leichte Anwendungsszenendarstellung (Laser) und einfaches Aggregationsformat (SAF) Die Laseranforderungen (Komprimierungseffizienz, Code und Speicherpflichtigung) werden erfüllt, indem auf dem vorhandenen der aufgebaut werden Skalierbare Vektorgrafiken (SVG) Format definiert vom World Wide Web Consortium.[48]
Teil 21 ISO/IEC 14496-21 2006 2006[49] MPEG-J Graphics Framework Extensions (GFX) Beschreibt eine leichte programmatische Umgebung für erweiterte interaktive Multimedia -Anwendungen - ein Rahmen, der eine Teilmenge des MPEG -Standards heiratet Java -Anwendung Umgebung (MPEG-J) mit a Java -API.[25][49][50][51] (Auf der "FCD" -Püche im Juli 2005, FDIS Januar 2006, veröffentlicht als ISO-Standard für 2006-11-22).
Teil 22 ISO/IEC 14496-22 2007 2015[52] 2017 Offene Schriftformat Offs basiert auf dem Offener Typ Version 1.4 Schriftformatspezifikation und entspricht technisch zu dieser Spezifikation.[53][54] Erreichte die "CD" -Stage im Juli 2005, veröffentlicht 2007 als ISO -Standard
Teil 23 ISO/IEC 14496-23 2008 2008[55] Symbolische Musikdarstellung (SMR) Erreichte "FCD" -Püde im Oktober 2006, veröffentlicht als ISO-Standard 2008-01-28
Teil 24 ISO/IEC TR 14496-24 2008 2008[56] Wechselwirkung von Audio- und Systemen Beschreibt das gewünschte gemeinsame Verhalten von MPEG-4-Dateiformat und MPEG-4-Audio.
Teil 25 ISO/IEC 14496-25 2009 2011[57] 3D -Grafikkompressionsmodell Definiert ein Modell zum Anschließen von 3D-Grafikkomprimierungswerkzeugen, die in MPEG-4-Standards definiert sind, an Grafikprimitive, die in einem anderen Standard oder einer anderen Spezifikation definiert sind.
Teil 26 ISO/IEC 14496-26 2010 2010[58] 2016 Audiokonformität
Teil 27 ISO/IEC 14496-27 2009 2009[59] 2015[60] 3D -Grafikkonformität Die 3D -Grafikkonformität fasst die Anforderungen zusammen, überschreitet sie auf Eigenschaften und definiert, wie die Konformität mit ihnen getestet werden kann. Richtlinien für die Konstruktionstests zur Überprüfung der Decoder -Konformität.
Teil 28 ISO/IEC 14496-28 2012 2012[61] Verbundschriftrepräsentation
Teil 29 ISO/IEC 14496-29 2014 2015 Web -Video -Codierung Der Text von Teil 29 ist aus Teil 10 - ISO/IEC 14496-10 abgeleitet. Die Webvideo-Codierung ist eine Technologie, die mit dem eingeschränkten Basisprofil von ISO/IEC 14496-10 kompatibel ist (die in Anhang A für eingeschränkte Grundlinie angegebene Untergruppe ist eine normative Spezifikation, während alle verbleibenden Teile informativ sind).
Teil 30 ISO/IEC 14496-30 2014 2014 Zeitgesteuerter Text und andere visuelle Überlagerungen im ISO -Basis -Mediendatei -Format Es beschreibt die Beförderung einiger Formen zeitgesteuerter Text- und Untertitelströme in Dateien basierend auf ISO/IEC 14496-12 - W3C Zeitgesteuerte Textmarkup -Sprache 1.0, W3c Webvtt (Web -Video -Text -Tracks). Die Dokumentation dieser Formen schließt keine andere Definition der Beförderung zeitgesteuerter Text oder Untertitel aus. Siehe zum Beispiel 3GPP -Timed -Text (3GPP TS 26.245).
Teil 31 ISO/IEC 14496-31 In der Entwicklung (2018-05) Videocodierung für Browser Videocodierung für Browser (VCB) - Eine Videokomprimierungstechnologie, die für den Einsatz im World Wide Webbrowser bestimmt ist
Teil 32 ISO/IEC CD 14496-32 In Entwicklung Konformitäts- und Referenzsoftware
Teil 33 ISO/IEC FDIS 14496-33 In Entwicklung Internet -Videocodierung

Profile werden auch in den einzelnen "Teilen" definiert, sodass eine Umsetzung eines Teils normalerweise keine Implementierung eines gesamten Teils ist.

MPEG-1, MPEG-2, MPEG-7 und MPEG-21 sind andere Suiten von MPEG -Standards.

MPEG-4-Stufen

Die niedrigen Profilpegel sind Teil der MPEG-4-Videocodierungs-/Decodierungsbeschränkungen und sind mit dem älteren ITU H.261-Standard kompatibel, der ebenfalls mit früheren analogen TV-Standards für Sendungen und Aufzeichnungen (wie NTSC- oder PAL-Video) kompatibel ist. Das ASP-Profil in seiner höchsten Ebene eignet sich für die meisten üblichen DVD-Medien und -spieler oder für viele Online-Video-Websites, jedoch nicht für Blu-ray-Datensätze oder Online-HD-Videoinhalte.

Profil Eben Max.
Puffer		 Max.
Bitrate		 Max.
Verzögerung		 Max.
VP
Größe		 Max.
Vop
Größe		 Max.
Decoder
Bewertung		 Max. Rahmengröße
@ max.
Bitrate		 @ 30 Hz @ 25 Hz @ 24 Hz @ 15 Hz @ 12.5 Hz
Sp L0 160 64 2.50 2,048 99 1.485 — Qcif (176 × 144)
L0b 320 128
L1 160 64 128 × 96 144 × 96 160 × 96
L2 640 128 5.00 4.096 396 5,940 256 × 192 304 × 192, 288 × 208 304 × 208 CIF (352 × 288)
L3 384 1.66 8,192 11.880 CIF (352 × 288)
L4a 1,280 4.000 0,32 16.384 1.200 36.000 VGA (640 × 480)
L5 1.792 8.000 0,22 1.620 40.500 D1 NTSC (720 × 480) D1 PAL (720 × 576)
L6 3.968 12.000 0,33 3.600 108.000 720p (1280x720)
ASP L0 160 128 1.25 2,048 99 2.970 QCIF (176 × 144)
L1
L2 640 384 1.66 4.096 396 5,940 256 × 192 304 × 192, 288 × 208 304 × 208 CIF (352 × 288)
L3 768 0,86 11.880 CIF (352 × 288)
L3b 1.040 1.500 0,69
L4 1,280 3.000 0,43 8,192 792 23.760 352 × 576, 704 × 288
L5 1.792 8.000 0,22 16.384 1.620 48.600 720 × 576
Einheiten Kbits Kbits/s Sekunden Bits Makroblocks Makroblocks/s Pixel

Weitere erweiterte Profile für HD-Medien wurden später im AVC-Profil definiert, was funktional identisch mit dem ITU H.264-Standard ist, jetzt aber auch in MPEG-4 Teil 10 integriert ist (siehe H.264/MPEG-4 AVC für die Liste der definierten Ebenen in diesem AVC -Profil).

Lizenzierung

Weitere Informationen: MPEG-4 Teil 2 § Patentinhaber

MPEG-4 enthält patentierte Technologien, deren Verwendung eine Lizenzierung in Ländern erfordert, die anerkennen Software -Algorithmus -Patente. Über zwei Dutzend Unternehmen behaupten, Patente für MPEG-4 abzudecken. Mpeg la[62] Lizenzenpatente, die für MPEG-4 Teil 2 Visual aus einer Vielzahl von Unternehmen erforderlich sind (Audio wird separat lizenziert) und alle Lizenzgeber und Lizenznehmer auf dem Gelände auflistet. Neue Lizenzen für MPEG-4-Systempatente sind in der Entwicklung in der Entwicklung[63] und es werden keine neuen Lizenzen angeboten, während Inhaber seiner alten MPEG-4-Systemlizenz weiterhin unter die Bedingungen dieser Lizenz für die aufgeführten Patente abgedeckt werden (MPEG LA - Patentliste).

Die meisten Patente, die für das Visualformat MPEG-4 verwendet werden, werden von drei japanischen Unternehmen gehalten: Mitsubishi Electric (255 Patente), Hitachi (206 Patente) und Panasonic (200 Patente).

Siehe auch

Verweise

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