ГЛАВА 5. MPEG-4 VISUAL

5.1. Ведение

Стандарт ISO/IEC 14496 Part 2 [1] (MPEG-4 Visual) улучшил популярный стандарт MPEG-2 по двум направлениям. В нем была повышена эффективность сжатия (большее сжатие при тех же параметрах качества изображения) и увеличена гибкость и вариабельность (способность охватывать больший круг приложений). Это было достигнуто двумя основными путями: использованием более продвинутого алгоритма компрессии и обеспечением широкого набора «инструментов» для кодирования и работы с оцифрованным видеоматериалом. Стандарт MPEG-4 Visual состоит из некоторой стержневой модели кодера/декодера и множества дополнительных инструментов кодирования. Стержневая модель основана на хорошо зарекомендовавшем себя гибридным кодеке DPCM/DCT (см. гл. 3). Базовые функции этой модели были расширены модулями, поддерживающими, кроме других возможностей, усовершенствованный механизм сжатия, надежность передачи данных, раздельное кодирование форм и «объектов» визуальных сцен, сжатия на основе сеточного представления и модель анимации лиц и фигур людей.

Маловероятно, что большинству конкретных приложений понадобится весь арсенал инструментов и модулей MPEG-4 Visual, поэтому стандарт описан в виде семейства профилей, т.е. рекомендуемых групп инструментов для конкретных типов приложений. Примерами различных профилей служат: простой (минимальный набор инструментов для не слишком сложных приложений), базовый и основной (с функциями для кодирования видеообъектов произвольной пространственной формы) и простой расширенный (обеспечивающий улучшенное сжатие, но имеющий большую сложность реализации).

Стандарт MPEG-4 Visual материализовался как ISO/IEC 14496-2 в виде подробного документа, содержащего более 500 страниц. Версия 1 была опубликована в 1998 году. Дополнительные профили и инструменты появились в виде двух поправок, которые вошли в версию 2, появившуюся в конце 2001 году. Планируется увеличить число инструментов и профилей в будущих поправках и версиях стандарта, но начиная с версии 14496-2 вся структура будущего «инструментария» будет сохранять свойство обратной совместимости с версией 1.

Эта глава представляет собой подробное описание инструментов и модулей MPEG-4 Visual. Конкретная реализация этого стандарта основывается на использовании одного или нескольких стандартных профилей, поэтому глава организована по профилям. После обзора стандарта, рассмотрения его подходов и характерных черт будут обсуждаться профили для кодирования видео с прямоугольным кадром (простой, простой расширенный и простой расширенный в реальном времени). Это самые популярные на сегодняшний день профили, поэтому они будут изучены очень подробно. После этого будут рассматриваться инструменты и профили для работы с видеообъектами произвольной формы (базовый, основной и связанные с ними профили). Затем мы обсудим профили масштабируемого кодирования для представления текстур и профили для компрессии высококачественного («студийного») видеоматериала.

В дополнению к модулям, кодирующим «естественный» видеоматериал (съемку окружающего нас мира), стандарт MPEG-4 Visual определяет множество профилей для кодирования «синтетических» (сгенерированных компьютером, искусственных) визуальных объектов на основе двухмерных и трехмерных сеток и моделей человеческих фигур и лиц. Основное внимание в этой книге уделяется кодированию естественного видео, поэтому эти профили будут описаны довольно кратко. Кодовые инструменты MPEG-4 Visual, не включенные ни в один из профилей (например, блоковая компенсация движения с перекрытием, ОВМС, Overlapped Block Motion Compensation), не вошли в эту главу.