1. Was ist MPEG?

2. Grundlagen der Videokompression

3. MPEG-Formate

4. MPEG-Konzept

5. Einsatzgebiet: Transport Streams

6. Quellen



1. Was ist MPEG?

Die Moving Picture Experts Group.(MPEG), eine Gruppe von Experten, beschäftigt sich mit der Standardisierung von Videokompression, wie Audiokompressionen, oder Containerformaten. Diese Expertengruppe, deren erstes Treffen 1988 stattfand, erweitert und verbessert unter anderem, Ideen der ITU (International Telecommunication Union).
Offizielle Bezeichnung für MPEG ist IEC JTC1/SC29/WG11 (International Organization for Standardization / International Electrotechnical Commission, Joint Technical Committee 1, SubComittee 29, Working Group 11). (vgl. Wikipedia, OQ2)
Bei diesem Vefahren wird nicht jeder einzelne Pixel eines Bildes des Films einzeln gespeichert, sondern das Bild wird in den Keyframes komplett gespeichert, zwischen zwei Keyframes wird nur die Veränderung zum vorherigen Bild / Keyframe gespeichert. Daher eignet sich dieses Verfahren besonders für ruhige Szenen ohne viel Bewegung. (Vgl. OQ6)


2. Grundlagen der Videokompression

Physiologische Grundlagen:
Auf physiologischen Erkenntnissen des menschlichen Sehens und Hörens beruhen die Kompressionsalgorithmen. Es kann bei Bildern, ähnlich wie bei Geräuschen, zu Schwingungsüberlagerungen kommen, die für das menschliche Auge nicht sichtbar sind.
Beispiel: YUV-Farbmodell

Mathematische Grundlagen:
Die Redundanzreduktion und die Irrelevanzreduktion sind zwei Ansätze um eine Datenmenge zu reduzieren. Beide Ansätze stammen aus der Informationstheorie und greifen auf ein Modell zurück, bei dem von einer Quelle Information zu einer Senke übertragen wird.

Redundanzreduktion


Irrelevanzreduktion




3. MPEG-Formate

+ MPEG-1 (Video-CDs)
+ MPEG-2 (DVD-Videos und DVB)
+ MPEG-3 (HDTV)
+ MPEG-4 (3D-Sprache)
+ MPEG-7 (multimediale Inhalte)

Eine detaillierte Beschreibung aller o.g. MPEG-Formate ist auf Stephanie's Weblog zu finden.



4. MPEG-Konzept

MPEG-Gremien erarbeiten Richtlinien für Medien-Kodierung

Publikation als ISO/ITC-Standards

Standards definieren das Datenformat ("bitstream")

Referenzimplementierung für Decoder verfügbar

sichert Interoperabilität aller Decoder

aber Encoder nicht spezifiziert

erlaubt spätere Verbesserungen

erlaubt Wettbewerb/Konkurrenz

(Vgl. Website der Uni Hamburg, OQ5)

5. Einsatzgebiet: Transport Streams

MPEG und DVB (Digital Video Broadcasting) bilden gemeinsam die Basis für digitale Übertragungen von Fernsehsignalen.

Der DVB Transport Stream zeichnet sich durch Zeitmultiplex und hohe Zuverlässigkeit aus. Auch die Bandbreite ist konfigurierbar und variabel.



MPEG beschäftigt sich mit der Quellencodierung und -decodierung (ISO/IEC-Standards) und das Gebiet von DVB (ETSI-Standards) ist die Übertragungstechnik.

Der Syntax des übertragenen Datenstroms wird von MPEG standardisiert und damit auch die Funktionalität des Decoders. Es können einerseits sehr große Bilder mit hoher Datenrate codiert werden und es können auch verschiedene komplexe Algorithmen bei der Codierung (und Decodierung) verwendet werden, was zu sehr unterschiedlichen Strukturen in Coder und Decoder führen kann.

Daher werden im MPEG-Standard Einschränkungen sowohl für die zulässigen Parameter (Bildgröße, Bitraten etc.) als auch für die Komplexität der Algorithmen definiert.

"Profiles" ( -> Einschränkung der Komplexität der Algorithmen)

"Levels" ( -> Einschränkung der Parameter)

Merkmale des Transport Streams:
Multiplex mehrerer Services (Video, Audio etc.) zu einem Programm

Synchronisation dieser Services innerhalb des Programms

Multiplex mehrerer Programme zur Übertragung in einem Kanal bzw. Transport Stream

Übertragung zusätzlicher Systeminformation (z.B. welcher Service gehört zu welchem Programm ?)

feste Rahmenlänge von 188 (4x47) Bytes zur Übertragung über fehlerbehaftete Kanäle, sowie zur einfachen Implementierung eines blockorientierten Fehlerschutzes

Signalisierungsmöglichkeit für überforderte Fehlerkorrektur

Erweiterbarkeit für nahezu unbegrenzte, benutzerdefinierte Dienste

Nachzulesen ist dies auf der Website von IRT (OQ7), dem Mitentwickler von MHP, dem neuen interaktiven Standard für digitale TV- und Multimedia-Übertragung.

6. Quellen

OQ1:
http://www.itu.int/home/, aufgerufen am 09.01.05

OQ2
http://de.wikipedia.org/wiki/Mpeg, aufgerufen am 13.01.05


OQ3:
http://www.chiariglione.org/mpeg/, aufgerufen am 09.01.04

OQ4:
http://www.glossar.de/glossar/1frame.htm?http://www.glossar.de/glossar/z_mpeg.htm, aufgerufen am 15.01.05

OQ5:
http://tech-www.informatik.uni-hamburg.de/lehre/ss2004/vorlesungen/medientechnik/09-mpeg.pdf, aufgerufen am 15.01.05

OQ6:
http://www.computerhilfen.de/magazin_wasist_mpeg.php3, aufgerufen am 15.01.05

OQ7:
http://www.irt.de/IRT/FuE/dm/DMhome.htm, aufgerufen am 15.01.05