GradientTop
PC
Vodeći IT časopis u Srbiji
PC #91 > Softver
ARHIVA BROJEVA | O ČASOPISU | POSTANI SARADNIK | PRETRAGA
preview
Šta donosi MPEG-4
Vlada Ćalić
MPEG-4 je novi standard za audio i video prenos koji profesionalan kvalitet treba da obezbedi na Internetu i u drugim uslovima manjih propusnih opsega.
- PC #91 (Jul/Avgust 2003)
- U prodaji po ceni od 110 din

broj

Šta donosi MPEG-4

MPEG (Motion Pictures Experts Group) je radna grupa formirana krajem osamdesetih pri Međunarodnoj organizaciji za standarde ISO, sa ciljem da stvori otvoreno i standardno rešenje za kompresiju audio i video materijala, kako bi se sprečilo upadanje u zamku zatvorenih i nedokumentovanih rešenja. Nastao je kao reakcija industrije na slučaj kada je Intel otkupio algoritam video-kompresije (kasnije poznat pod imenom Indeo) koji je razvijen u akademskoj sredini. Bazirajući svoj rad na iskustvima srodne JPEG radne grupe, ali i radnih grupa koje su pri CCITT/ITU stvarale H.26x standarde, MPEG relativno brzo predstavlja prvi rezultat, standard danas poznat kao MPEG-1.

Kako je rastao MPEG

Jedna od prvih praktičnih primena ovog standarda bio je VideoCD format, koji je omogućavao da se na jedan CD smesti oko 45 minuta filma u kvalitetu koji otprilike odgovara VHS trakama. VideoCD nije postigao svetsku popularnost, mada je često korišćen na Dalekom Istoku. MPEG1 je korišćen i za Philips-ove digitalne audio-kasete, ali je njegov konačni trijumf doneo Internet, pre svega neočekivanim uspehom audio formata poznatog pod imenom MP3.

Sledeći cilj bila je komercijalna distribucija digitalnog TV programa, a rešenje je bio standard MPEG-2. MPEG-2 je predstavljao nadogradnju – kvalitet slike je poboljšan za oko 20% i uvedena je podrška za interlace video, što je tehnika koju koriste postojeći televizijski sistemi. MPEG-2 je našao široku primenu u digitalnim satelitskim i zemaljskim sistemima prenosa, a proširio se i na kućnu elektroniku – vlasnici DVD uređaja svakodnevno se susreću sa njim, pošto DVD koristi upravo MPEG-2 kompresiju.

MPEG-2 je doneo i zanimljive novine na polju zvuka, ali taj segment nije doživeo širu popularnost. Podrška za višekanalni audio trebalo je da predstavlja jednu od udarnih osobina DVD standarda, ali je univerzalno prihvaćeno drugo rešenje – Dolby AC3. MPEG-2 je doneo i potpuno novi audio kodek, poznat kao Advanced Audio Coding, ali ni on, pre svega zahvaljujući Dolby-ju koji je nosilac licencnih prava za ovaj kodek, nije pronašao put do šireg auditorijuma. Tako se MPEG-2 audio uglavnom koristi (u MPEG-1 kompatibilnom modu) na digitalnim emisionim sistemima.

Sledeći zadatak za MPEG grupu bila je televizija visoke definicije (HDTV) i bilo je planirano da ove primene podrži standard MPEG-3. Pokazalo se, međutim, da MPEG-2 obuhvata i ove potrebe, pa se MPEG grupa okrenula ka nižim nivoima propusnih opsega, naročito nakon velikog rasta popularnosti i primene Interneta. Tako je nastao MPEG-4.

Osnove MPEG-4 standarda

(kliknite za veću sliku)

Originalna primena MPEG-4 standarda trebalo je da bude distribucija multimedijalnih sadržaja na nižim propusnim opsezima (dakle, na Internetu). Vremenom su tvorci shvatili da su uređaji za masovno skladištenje podataka kao što su CD-R(W), DVD-R i slični, postali daleko rasprostranjeniji nego što se to očekivalo u vreme kada je MPEG-4 planiran, pa je namena standarda proširena i na takve primene.

Zbog šireg opsega primena u odnosu na dva prethodna standarda, MPEG-4 je uveo mogućnost korišćenja ne samo realnog digitalizovanog audio i video sadržaja, već i kompjuterski generisanog. Tako MPEG-4 podržava tekst, bitmape, 2D i 3D vektorske grafičke objekte, sintetički govor i muziku (Text-To-Speech, MIDI), kao i jezike koji služe za kompoziciju svih tih objekata, kreiranje scena i interakcije objekata sa korisnikom. Ove ciljeve je ispunio Macromedia Flash koji je, iako zatvoren, u međuvremenu postao de facto standard na Internetu.

Za MPEG-4 je, međutim, planirana šira primena koja se odnosi na digitalnu televiziju, HDTV, videofoniju, mobilne komunikacije.

MPEG-4 Video

Sticajem okolnosti, neki elementi MPEG-4 standarda ušli su u upotrebu mnogo brže nego što su tvorci očekivali. Glavni razlog za to je gotovo neverovatna popularnost video-kodeka. Zamisao je bila da MPEG-4 omogući kvalitet slike približan DVD-u na daleko manjim propusnim opsezima. Teorijski, algoritam je trebalo da omogući DVD kvalitet u 3-6 puta manjem fajlu. Donja granica otprilike odgovara kapacitetu CD-a.

Prvu implementaciju napravio je Microsoft; ta verzija je bila dostupna u izvornom obliku ali i kao Video for Windows kodek. Tako je šira javnost prvi put i došla u kontakt sa MPEG-4 videom i uvidela njegove potencijale. Microsoft je želeo da primenu zadrži za sebe, pa je Microsoft-ov MPEG-4 kodek je radio samo sa Microsoft-ovim zatvorenim formatom koji se zove ASF/VMW. Odgovor video entuzijasta bio je krekovanje kodeka – kako bi krekovani i originalni kodek mogli da rade u isto vreme, autori kreka su promenili ime krekovanog kodeka u DivX, po propalom sistemu za digitalne video-diskove nalik DVD-u, ali u kome je diskovima isticao rok upotrebe nakon 48 sati.

DivX je ubrzo postao za filmove ono što je MP3 bio za muziku: filmski studiji i distributeri dobili su još jedan razlog za glavobolju, ali su autori kreka uvideli potencijale pa su formirali kompaniju koja se danas zove Divx Networks. Ova kompanija je razvila sopstvenu implementaciju MPEG-4 video-kodeka (Divx 4 i 5). Razvoj ovog kodeka jedno vreme je bio u formi open source projekta OpenDivx, iz čega je posle raznih peripetija stvoren projekat Xvid, čiji se kodek smatra jednom od najboljih i najkompletnijih implementacija MPEG-4 video-kodeka.

Danas postoji gomila komercijalnih, besplatnih i slobodno dostupnih implementacija: MPEG-4 video nudi i Apple, ali i kompanije kao što su Sorensen, 3ivx, Envivo... Zahvaljujući popularnosti DivX-a, počeli su da se pojavljuju i stoni uređaji koji mogu da emituju ovakve fajlove.

MP4 format

Divx, Xvid i ostali danas se najčešće koriste kao video-kodek u AVI formatu fajlova, ali je AVI zastareo format koji omogućava samo delić onoga što MPEG-4 nudi. Za punu podršku biće potrebno masovnije korišćenje MPEG-4 formata fajla. MPEG-4 je, slično AVI ili MOV formatima, po tipu „kontejnerski“, što znači da je namenjen smeštanju raznih drugih informacija, u ovom slučaju video i audio materijala i drugih sadržaja koje MPEG-4 podržava. Posebno je zanimljivo što je za ovaj format usvojena ekstenzija MP4, čime je u startu dobijena besplatna reklama.

MPEG-4 format je nastao na osnovu Apple-ovog QuickTime-a (MOV), što ne treba da čudi. QuickTime tehnologija je u startu razvijana za profesionalne primene, pa je i QuickTime format zapisa omogućavao zanimljive stvari kao što je podrška za titlove ili spisak efekata koje pri reprodukciji treba izvesti nad slikom ili zvukom. QuickTime nije u široj upotrebi samo zato što je Windows implementacija katastrofalno loša (verovali ili ne, QuickTime za Windows se oslanja na Mac-ov API koristeći emulacioni sloj koji prevodi pozive Mac-ovog API-ja u Win32!?), čime je Apple propustio da svojoj tehnologiji obezbedi veći broj korisnika.

MPEG-4 format daleko proširuje ove mogućnosti podrškom za različite tipove multimedijalnog sadržaja koji su deo MPEG-4 specifikacije, kao i jezikom za definisanje „scena“, te kompozicije objekata, njihove međusobne interakcije i interakcije sa korisnikom. Uz sve ovo dolazi i obavezni mrežni streaming, kao i (za sada delimična) podrška za skaliranje u skladu sa raspoloživim propusnim opsegom.

MPEG-4 audio

Iz tonskog aspekta MPEG-4 standard ne donosi mnogo toga novog, ali se očekuje da će MPEG-4 audio postići tržišni uspeh. Glavni audio-kodek je već poznat iz MPEG-2 standarda kao AAC (MPEG-2 Advanced Audio Coding, originalno ime je bilo MPEG-2 Non Backwards Compatible). Glavne karakteristike su ostale iste – AAC omogućava do 48 audio kanala uz njihovo uparivanje po potrebi, 15 LFE kanala, ugrađivanje podataka, podršku za različite jezike i slično. Osim MPEG-4 AAC, MPEG-4 format može da primi i prethodne MPEG audio standarde (MP2, MP3, MPEG-2 AAC), i ima rezervisane tipove objekata za ove kodeke.

MPEG-4 AAC teorijski treba da omogući audio Hi-Fi kvalitet sa propusnim opsegom od oko 48 kbps, ali postojeće implementacije nisu dostigle taj nivo. Jedna od specifičnosti MPEG standarda je da su formati zapisa i standardi za dekodere strogo fiksirani, ali da je enkodiranje ostavljeno tržištu. Zato postoje razlike u kvalitetu između raznih video i audio enkodera i kod videa i kod (recimo) MP3 fajlova. Postojeći AAC enkoderi su, prema nekim procenama, na oko 60% teorijski mogućeg kvaliteta.

Mogućnost skladištenja i upotrebe sintetničkog sadržaja predstavlja glavnu razliku u odnosu na MPEG-1 i MPEG-2. Umesto realnog digitalizovanog zvuka i slike, objekti mogu biti i kompjuterski generisani: umesto prave, snimljene i digitalizovane muzike, MPEG-4 može da ima MIDI muziku koja će biti sintetizovana prilikom reprodukcije. Umesto pravog glasa, autor MPEG-4 sadržaja može navesti samo tekst koji treba da bude pročitan, te definisati (ili ostaviti korisniku da to uradi) uslove pod kojima će tekst biti pročitan – pol „spikera“, boja glasa itd. Isto tako, vizuelni sadržaji mogu biti predstavljeni raznim 2D ili 3D objektima.

MPEG-4 sadrži jezik koji služi za opis i upravljanje ovakvim zvučnim i vizuelnim objektima, koji je nazvan BIFS – Binary Format For Scenes. On omogućava manipulaciju objektima i dinamičke promene njihovih svojstava. Pandan BIFS-u su već pomenuti Macromedia Flash ili W3C jezik VRML. Razlika između njih je što je MPEG-4 otvoren standard, a velika prednost u odnosu na VRML je mogućnosti za streaming u realnom vremenu. MPEG-4 podržava i Javu kroz ekstenziju specifikacije nazvanu MPEG-J. Iako Flash danas suvereno vlada, očekuje se da će MPEG-4 naći svoju primenu u raznim prenosnim uređajima.

Proširenja

Iako postoji nekoliko finalizovanih verzija MPEG-4 standarda, on se i dalje razvija i dopunjava. Za korisnike su najzanimljivije dve dopune novijeg datuma koje se bave kompresijom slike i zvuka.

MPEG-4 video-kodek je u velikoj meri zasnovan na iskustvima radne grupe koja je razvijala ITU (International Telecommunication Union) H.263 standard za prenos slike preko uskih propusnih opsega. Ekvivalentno tome, MPEG grupa je usvojila i noviji H.264 standard koji će biti uvršten u MPEG-4 pod imenom MPEG-4 Advanced Video Coding (AVC). AVC obećava DVD kvalitet uz upola kraće fajlove u odnosu na standardni MPEG-4 video-kodek. Nažalost, trenutne implementacije su u ranoj fazi razvoja. Primera radi, jednom od ekperimentalnih h.264 kodeka je potrebno oko sedam minuta za kodiranje jednog jedinog frejma na Athlon-u 1800. S obzirom na brz razvoj hardvera ali i samog softvera, moglo bi se očekivati da će AVC ući u upotrebu za dve-tri godine.

I na polju zvuka treba očekivati poboljšanja. Novi deo MPEG-4 standarda je AACPlus audio-kodek. Reč je o nadgradnji AAC kodeka SBR (Spectral Band Replication) tehnikom. Onima koji aktivnije prate dešavanja na polju multimedijalnog softvera, SBR tehnika je poznata iz varijante MP3 kodeka poznate kao MP3 Pro. Drugačijim kodiranjem visokih frekvencija, ova tehnika podiže efikasnost kodiranja na nivoima bitrate-a između 20 i 96 kbps. Na većim vrednostima bitrate-a, kodek već ima dovoljno prostora za kodiranje visokih frekvencija pa ova tehnika ne pokazuje posebne rezultate, a može da dovede do pada kvaliteta. U svetu MP3 Pro kodeka je to značilo da 96 kpbs MP3 Pro fajl nudi otprilike sličan kvalitet zvuka kao običan MP3 na 128 kbps. SBR tehnika primenjena kod AACPro obećava nešto viši stepen efikasnosti, pa će jedna od glavnih primena AACPro kodeka biti u digitalnom AM radiju (digitalni kratki talas).

Primene

Kad smo se već dotakli digitalnog AM radija, da kažemo još neku reč o primenama MPEG-4 tehnologija. Kod nas su doskora bili veoma popularni piratski DivX-ovi, CD-ROM-ovi sa AVI fajlovima koji su kodirani Divx, Xvid ili nekim drugim MPEG-4 video-kodekom. Budući da je u međuvremenu država objavila rat piratima, čini se da ćemo ovakve diskove sve manje sretati, ali to ne znači da se MPEG-4 video ne može koristiti u legalne svrhe, za arhiviranje video sadržaja, emisione potrebe...

Veliki broj portabl uređaja za reprodukciju muzike, popularnih MP3 plejera, vremenom će svakako podržavati MP4 audio ili samostalne AAC fajlove zapisane u ISO formatu. Na tržištu već postoji određeni broj ovakvih uređaja, a mnogi proizvođači najavljuju AAC/MP4 podršku. Osim toga, na tržištu već postoje samostalni „DVD + DivX plejeri“ koji za sada podržavaju AVI format fajla, ali će bez ikakve sumnje uskoro podržavati i MP4 format.

Očekuje se da će se AAC/MP4 puno koristiti i za Internet streaming. Do sada su mnoge Net stanice bile okrenute ka drugim formatima jer MP4 format fajla nije podržavao nijedan sistem za upravljanje digitalnim pravima (Digital Rights Management – DRM). Nedavno je MPEG-4 standard proširen i DRM specifikacijom pa se očekuje njegova šira upotreba za Internet radio i TV. Razni sistemi digitalne televizije te HDTV bi takođe trebalo intenzivno da koriste MPEG-4, a AM radio će omogućiti FM kvalitet baš zahvaljujući MPEG-4 tehnologijama.

Na kraju, treba pomenuti i nedavno pokrenuti Apple-ov servis za legalnu kupovinu i download muzike. Iako ograničen na korisnike Mekintoša (i to samo one koji koriste MacOS X), sistem nudi pojedinačne pesme po ceni od 99 američkih centi, kompletni albumi mogu se preuzeti sa popustom, a sve je u MPEG-4 formatu kodirano AAC kodekom korišćenjem 128 kbps. AAC fajlovi od 128 kbps zvuče daleko bolje nego ekvivalentni MP3 fajlovi, a ceo sistem dozvoljava snimanje na audio CD-R, te prenos na tri dodatna kompjutera.

Gde naći?

Za one koji su nestrpljivi da sve to i sami isprobaju i odmah počnu da kreiraju MPEG-4 sadržaj, daćemo nekoliko linkova koji predstavljaju početne tačke za dalje istraživanje. Mnogima je prvo mesto za video-kodek verovatno www.divx.com , ali ćete neuporedivo više saznati na uobičajenoj lokaciji za digitalni video – sajtu Doom9 – www.doom9.org , naročito ako posetite forum tj. odeljak o Xvid kodeku. Za MPEG-4 audio najvažnije lokacije su www.audiocoding.com i www.hydrogenaudio.org – ne propustite i trenutno najbolji AAC enkoder koji dolazi kao trial verzija plug-in-a za Nero Burning ROM. Autor je „naš“ Ivan Dimković, a link je www.ahead.de .

Oni koji žele da eksperimentišu sa MP4 formatom treba da obrate pažnju na open source projekat MPEG4IP – tu ima softvera za kreiranje MP4 fajlova, video i audio enkodera, dekodera i raznih drugih alata, a sve to za razne platforme; link je mpeg4ip.sourceforge.net . Jednostavno rešenje je ponudio i Apple sa svojim QuickTime 6 (www.apple.com/quicktime ) koji omogućava rad sa MP4 fajlovima, ali i korišćenje MPEG-4 video i audio kodeka u klasičnim MOV fajlovima. Za one koji žele da se informišu o standardima, specifikacijama, uslovima korišćenja, najbolji izbor je sajt organizacije MPEG-4 Industry Forum (www.m4if.org ), na kome se mogu naći vesti, dokumentacija i razni drugi materijali. p



Plazma



YuNet

Čitaj PC Press

Excel kuhinjica

BIZIT 2021

.

PC
Twitter Facebook Feed Newsletter