MPEG-4 — международный стандарт, используемый преимущественно для сжатия цифрового аудио и видео. Он появился в 1998 году и включает в себя группу стандартов сжатия аудио и видео и смежные технологии, одобренные ISO — Международной организацией по стандартизации/IEC Moving Picture Experts Group (MPEG). Стандарт MPEG-4 в основном используется для вещания (потоковое видео), записи фильмов на компакт-диск и в видеотелефонии (видеотелефон) и широковещании, в которых активно используется сжатие цифровых видео и звука.
MPEG-4 включает в себя многие функции MPEG-1, MPEG-2 и других подобных стандартов, добавляя такие функции, как поддержка языка виртуальной разметки VRML для показа 3D-объектов, объектно-ориентированные файлы, поддержка управления правами и разные типы интерактивного медиа. AAC, который был стандартизован как дополнение к MPEG-2 (уровень 3), был также расширен и включен в MPEG-4.
MPEG-4 делится на несколько частей. Ключевыми частями стандарта MPEG-4 являются часть 2 (MPEG-4 part 2, включая Advanced Simple Profile, используемый такими кодеками как DivX, Xvid, Nero Digital и 3ivx, а также QuickTime 6) и часть 10 (MPEG-4 part 10/MPEG-4 AVC/H.264 или Advanced Video Coding, используемый такими кодеками, как x264, Nero Digital AVC, QuickTime 7, а также в цифровых дисках, таких как HD DVD и Blu-ray Disc).
Обзор
MPEG-4 предоставляет комплект технологий для разработчиков, для различных поставщиков услуг и для конечных пользователей.
- MPEG-4 позволяет различным разработчикам создавать объекты услуг и технологий, например, цифровое телевидение и мультипликацию, WWW и их расширения, обладающие лучшей адаптивностью и гибкостью при улучшении качества. Этот стандарт позволяет разработчикам более эффективно управлять контентом и бороться против пиратства.
- Формат MPEG-4 предоставляет конечным пользователям широкий спектр возможностей, позволяющих взаимодействовать с различными анимированными объектами.
- Существуют стандартизированные процедуры конвертации типов данных MPEG-4, что увеличивает гибкость формата и позволяет адаптировать содержимое для различных сервисов.
MPEG-4 использует объектное представление мультимедиа-данных, в котором в роли объектов могут выступать как фрагменты видео и аудио данных, так и статичные изображения, двух- и трёхмерные объекты и текст. Это основное отличие стандарта от его предшественника MPEG-2, который представляет собой совокупность техник сжатия видео- и аудиоданных.
Благодаря этой основе, формат MPEG-4 выполняет различные функции, среди которых следующие:
- Аудиопотоки, видео и аудиовизуальные данные могут быть как естественными, так и искусственно созданными. Это означает, что они могут быть как записаны на видеокамеру или микрофон, так и созданы с помощью компьютера и специального программного обеспечения.
- Мультиплексирование и синхронизация данных, связанных с аудиовизуальным объектом, в том смысле, что они могут быть переданы через сетевые каналы.
- Возможно взаимодействие с аудиовизуальной сценой, формируемой на стороне приемника.
Части стандарта MPEG-4
MPEG-4 состоит из нескольких частей («parts»). Некоторые из них являются отдельными стандартами или идентичны другим существующим (например, часть 10). Список частей включает следующие:
- Part 1 (ISO/IEC 14496-1): Systems: Описывает синхронизацию и мультиплексирование видео и аудио. Например, транспортный поток.
- Part 2 (ISO/IEC 14496-2): Visual: Описывает кодеки для видео (видео, статических текстур, синтетических изображений и т. д.). Один из нескольких «профилей» в Part 2 — это Advanced Simple Profile (ASP) — наиболее широко используемая часть стандарта MPEG-4.
- Part 3 (ISO/IEC 14496-3): Audio: Набор кодеков для сжатия аудио и речи, включая Advanced Audio Coding (AAC) и несколько инструментов обработки аудиосигналов.
- Part 4 (ISO/IEC 14496-4): Conformance: Описывает процедуру тестирования на совместимость частей стандарта.
- Part 5 (ISO/IEC 14496-5): Reference Software: Содержит программы для демонстрации и более ясного описания других частей стандарта.
- Part 6 (ISO/IEC 14496-6): Delivery Multimedia Integration Framework: Протокол управления мультимедийными потоками.
- Part 7 (ISO/IEC 14496-7): Optimized Reference Software: Содержит примеры, демонстрирующие возможные улучшения реализации алгоритмов (например, по отношению к части Part 5).
- Part 8 (ISO/IEC 14496-8): Carriage on IP networks: Определяет методы передачи содержимого MPEG-4 с использованием протокола IP.
- Part 9 (ISO/IEC 14496-9): Reference Hardware: Содержит примеры проектирования аппаратного обеспечения, реализующего поддержку других частей стандарта.
- Part 10 (ISO/IEC 14496-10): Advanced Video Coding: Описывает стандарт сжатия видео, технически идентичный стандарту H.264, разработанному ITU-T.
- Part 11 (ISO/IEC 14496-11): Формат двоичного представления сцены BIFS (BInary Format for Scene).
- Part 12 (ISO/IEC 14496-12): Спецификация формата медиафайлов ISO.
- Part 13 (ISO/IEC 14496-13): Intellectual Property Management and Protection (IPMP) Extensions: Описывает механизмы защиты содержимого как интеллектуальной собственности.
- Part 14 (ISO/IEC 14496-14): Формат файла MP4.
- Part 15 (ISO/IEC 14496-15): AVC File Format: Описание формата файлов для хранения данных, сжатых в соответствии со стандартом, описанным в части 10. Формат основан на медиаконтейнере ISO (часть 12).
- Part 16 (ISO/IEC 14496-16): Animation Framework eXtension (AFX).
- Part 17 (ISO/IEC 14496-17): Потоковый текстовый формат — субтитры.
- Part 18 (ISO/IEC 14496-18): Font Compression and Streaming: Описывает техники сжатия шрифтов и передачи по сети (для шрифтов типа OpenType).
- Part 19 (ISO/IEC 14496-19): Synthesized Texture Stream: Описывает техники сжатия и передачи текстур.
- Part 20 (ISO/IEC 14496-20): Содержит описание формата компактного представления сцены Lightweight Scene Representation (LASeR), представляющего собой альтернативу формату BIFS, описанному в части 11.
- Part 21 (ISO/IEC 14496-21): MPEG-J Graphical Framework eXtension (GFX): Описывает технологию поддержки языка программирования Java для динамического изменения сцены.
- Part 22 (ISO/IEC 14496-22): Open Font Format Specification (OFFS): Спецификация формата файла шрифтов.
Также внутри частей определены профили стандартов, поэтому реализация какой-либо части стандарта ещё не означает полной поддержки этой части.
Лицензирование
В MPEG-4 содержатся патентованные технологии, которые требуют лицензирования в странах, признающих патенты на программное обеспечение. Патенты, покрывающие MPEG-4, принадлежат двум десяткам компаний. MPEG Licensing Authority[1] может лицензировать пакет, необходимый для поддержки MPEG-4 от широкого спектра компаний (аудио лицензируется независимо). Осуществить лицензирование за один шаг сейчас невозможно.
Несколько источников в Интернете утверждают, что AT&T пытается возбудить иск против компании Apple по поводу нарушения патента MPEG-4.[2][3][4] Это действие AT&T против Apple показывает, насколько сложно узнать, какие компании имеют патенты, покрывающие MPEG-4.
Альтернативы
Альтернативы с открытыми исходными текстами, позволяющие инкапсулировать аудио/видео:
- Ogg — создан компанией Xiph Foundation.
- См. также: OGM — создан на основе Ogg, но не является официальным стандартом фонда Xiph.Org.
- Matroska — файлы .mkv и .mka.
- NUT — разработан группой MPlayer.
- DivX — кодек, основанный на стандарте MPEG-4. Версия 3.11 сходна MPEG-4 и h.263, но имеет отличия, например, заголовок кадра. Версия 4 основана на MPEG-4 SP, версия 5 и выше — на MPEG-4 ASP.
- x264 — H.264 (MPEG-4 part 10) реализация. Свободный кодек.
- Xvid — кодек MPEG-4 part 2, совместимый с DivX. Свободный кодек.
- FFmpeg-кодеки — кодеки в библиотеке libavcodec из проекта FFmpeg (FFV1, Snow, MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 part 2, MSMPEG-4, H.264, WMV2, SVQ3, MJPEG, HuffYUV, Indeo и другие).
- Tarkin — экспериментальный видеокодек, сжимающий с потерями, разрабатываемый Xiph.org Foundation и основанный на 3-D-вейвлет сжатии.
- Lagarith — видеокодек без потерь.
- Theora — основан на VP3, часть Ogg Project. Свободный кодек.
- Dirac — основанный на вейвлетах кодек, созданный BBC.
- Huffyuv — кодек без потерь от BenRG.
- FLAC — сжатие без потерь.
- iLBC — сжатие звука с низким битрейтом.
- Musepack — сжатие с потерями.
- Speex — сжатие с низким битрейтом, в основном речи.
- TTA — сжатие без потерь.
- Vorbis — сжатие с потерями; разработан Xiph.org.
- WavPack — сжатие с потерями/без потерь.
