Spis treści

1. MP4 (FORMAT MP4)1.1. Odtwarzacze MP4 - albo coś w tym stylu1.2. Z garaży Shenzhen1.3. MP4 w Polsce

2. MPEG-42.1. Kompresja MPEG-42.2. Klasy profili w standardzie MPEG4

3. BIBLIOGRAFIA

MP4 (format MP4)MP4, wbrew temu, co by się mogło wydawać, nie jest po prostu następcą MP3.

A popularne odtwarzacze MP4 nie mają absolutnie nic wspólnego z formatem .mp4. Skąd więc ten bałagan? Co naprawdę znaczy MP4

Jeszcze do niedawna wszystko było zupełnie jasne. Odtwarzaczami MP3 nazywaliśmy urządzenia, które służyły do odtwarzania plików .mp3. Trudno było się pomylić. Zupełnie inaczej jest z tzw. odtwarzaczami MP4, które od kilku lat zalewają polski rynek. Zacznijmy jednak od początku, czyli od...

...formatu MP4

Pliki z rozszerzeniem .mp4 to zwykle filmy. Format, którego pełna nazwa brzmi "MPEG-4 Part 14" jest tzw. kontenerem, czyli narzędziem pozwalającym umieścić wiele strumieni multimedialnych (np. wideo z kilkoma ścieżkami dźwiękowymi i wielojęzycznymi napisami) w jednym pliku. Obraz w plikach .mp4 jest zazwyczaj zakodowany wydajnym kompresorem H.264, a audio to AAC lub stary znajomy MP3. Format wywodzi się w prostej linii od Apple'owskiego MOV. Kupując muzykę w iTunes Store albo zgrywając płyty w programie iTunes otrzymamy pliki .m4a, które są po prostu .mp4 pozbawionym ścieżki wideo.MP4 nie jest jedynym kontenerem, z jakiego możemy skorzystać kodując multimedia. Najsłynniejszy konkurent .mp4 to znany od lat format AVI. W sieciach P2P popularne są z kolei filmy w kontenerach .mkv (Matroska). Odtwarzacz ma utrudnione zadanie. Musi obsługiwać nie tylko dany kontener, ale i format, w którym zakodowano ukryte w nim materiały.Jedne z nielicznych urządzeń przenośnych (nie będących telefonami komórkowymi), jakie radzą sobie z plikami .mp4 (przy założeniu kompresji H.264 i AAC) to iPody Apple i konsolki PSP Sony. 

Odtwarzacze MP4 - albo coś w tym stylu

Tymczasem, ze sklepowych półek i witryn serwisów aukcyjnych kuszą dziesiątki urządzeń nazywanych odtwarzaczami MP4. Ich producenci często nie przyznają się do swoich produktów. A jeśli już to robią, nazwa firmy mówi nam niewiele. Najważniejszym argumentem ma być nie marka, tylko stosunek ceny do możliwości. A ten jest zwykle rewelacyjny - przynajmniej na papierze.

W praktyce bywa różnie. Najtańsze urządzenia MP4 mają niewielkie, słabej jakości ekrany, kiepskie słuchawki i fatalną jakość dźwięku. Wśród droższych można znaleźć prawdziwe perełki. Tyle, że ich cena jest zwykle adekwatna do możliwości.

Rzadko kiedy radzą sobie też z plikami .mp4. By odtwarzać filmy, często musimy skonwertować je do .mtv albo innego, równie egzotycznego formatu.

Wszystko to sprawia, że odtwarzacze MP4, chociaż mają często doskonałe parametry, w praktyce bywają kłopotliwe w użytkowaniu. Skąd jednak ta nazwa? To proste - producenci pierwszych MP4 chcieli zaznaczyć jakość ich wyższość nad zwykłymi odtwarzaczami MP3. Dodali więc po prostu 1 do trójki kończącej akronim.

Z garaży Shenzhen

Warto pamiętać, że jeszcze do niedawna żaden, duży producent elektroniki nie używał skrótu MP4 na określenie swoich multimedialnych odtwarzaczy. W użyciu było raczej PMP (Portable Media Player, czyli przenośny odtwarzacz multimediów) - znacznie bardziej trafna i mniej myląca nazwa.

Moda na odtwarzacze MP4 przyszła do nas z Dalekiego Wschodu. A dokładniej - z Chin, gdzie powstała jako element większego zjawiska występującego pod nazwą shanzhai. Słowo to ma wiele, różnych znaczeń, ale w tym przypadku chodzi o rozproszoną, niemalże chałupniczą, produkcję elektroniki. Zwykle, bardzo podobnej do produktów wielkich koncernów, ale tańszej i wyposażonej w unikalne funkcje. To w odtwarzaczach MP4 najpierw pojawiły się wbudowane głośniki i podwójne gniazdka słuchawek. MP4 jest tylko jednym z przejawów shanzhai. W niewielkich fabryczkach, znajdujących się głównie w Shenzhen i okolicach, powstają m.in. "poprawione" wersje telefonów Nokii i konsol Nintendo.

Ze względu na niską cenę, MP4 stały się ulubionymi odtwarzaczami mieszkańców krajów rozwijających się. Najbardziej popularne są w swojej ojczyźnie, Chinach, jednak kochają je też Pakistańczycy, Wietnamczycy, mieszkańcy Bangladeszu, Kuby, Algierii i Brazylii (wg. danych Google Trends).

MP4 w Polsce

Odtwarzacze MP4 zaczęły pojawiać się na światowym rynku w 2005 roku. Do Polski trafiły rok później, by stać się hitem gwiazdki 2006 i komunii 2007. Najlepszą miarą ich sukcesu jest fakt utrwalenia się pojęcia MP4 w języku potocznym i nie tylko. Prasa, a nawet producenci i sprzedawcy sprzętu elektronicznego, chętnie używają tej nazwy na określenie multimedialnych urządzeń odtwarzających nie tylko muzykę, ale i filmy. Nawet, mimo tego, że mało który z tych gadżetów jest zgodny z plikami .mp4. Wygląda więc na to, że do "odtwarzaczy MP4" musimy się po prostu przyzwyczaić. 

Dotykowy odtwarzacz MP4 firmy Trak Elektronics

Kompresja MPEG-4 nowa jakość

Ze względu na nowatorski sposób przetwarzania obrazu, standard kompresji MPEG4 będzie odgrywał bardzo istotną rolę w rozwoju technik multimedialnych. Przewiduje się, że w niedalekiej przyszłości stanie się on kluczowym elementem w systemach trzeciej generacji i dzięki swoim ogromnym możliwościom interakcji zmieni zupełnie obecne oblicze Internetu i telewizji.Standard MPEG4 reprezentuje zupełnie nową jakość w rozumieniu kodowania strumienia multimedialnego. Opracowany został w 1998 roku na mocy międzynarodowej normy IS0-14496. Nowy standard kompresji i transmisji danych multimedialnych definiuje bardzo efektywne metody reprezentacji tych danych, bazujące na zbiorach w postaci tzw. obiektów audiowizualnych AVO (ang. AudioVisual Object).

To nowatorskie podejście, określane jako Object-Based Code, definiuje scenę audiowizualną jako zakodowaną reprezentację obiektów AVO, związanych ze sobą relacjami i koordynatami przestrzenno-czasowymi.Naturalną konsekwencją podejścia obiektowego jest używanie terminologii stosowanej w metodologiach zorientowanych obiektowo. Szczególnie istotnymi jej elementami są pojęcia: wspomnianego już obiektu, metody, interfejsu i klasy. Definicja klasy określa struktury danych i metody ich przetwarzania. Obiekty audiowizualne mają charakter hierarchiczny i mogą być konstruowane jako złożenie z innych obiektów.Obiektem może być samochód poruszający się po drodze, niebieskie tło na planie czy padający deszcz. Efekty dźwiękowe mają również swoją obiektową reprezentację, np. dźwięki wydawane przez klarnet stanowią element grupy obiektów, jakim jest orkiestra. Ich wspólne relacje przestrzenno-czasowe tworzą spójny obraz multimedialny. Takie rozumienie scen audiowizualnych poprzez podział na elementarne obiekty niesie ze sobą ogromne możliwości interakcji, o których nie mogło być mowy w poprzednich standardach (MPEG1, MPEG2), operujących na blokach pikseli. Elementy sceny, stanowiące obiekty, mogą być z tej sceny wyodrębnione i dowolnie modyfikowane.

Wyobraźmy sobie stronę WWW z treścią multimedialną zakodowaną w standardzie MPEG4. Witryna przedstawia film ze spotkania towarzyskiego. Ludzie rozmawiają ze sobą, niektórzy poruszają się po scenie w rytm muzyki. Zgodnie z zastosowaną technologią obiektową każdej osobie przyporządkowany jest obiekt opisujący jej kształt, dynamikę ruchu i inne atrybuty. Dzięki takiemu rozwiązaniu kliknięcie na daną, będącą w ruchu, osobę może wyzwolić akcję w postaci wyświetlenia informacji na jej temat lub połączenia się z jej stroną domową. Taki pomysł byłby bardzo trudny do zrealizowania przy klasycznym, "ramkowym" podejściu do przekazu multimedialnego, gdzie reprezentowane jako zbiór pikseli osoby, stanowiące elementy sceny jako całości, nie mogą być wyodrębnione w prosty sposób.Kolejnym zastosowaniem mogłaby być multimedialna baza obiektów (wizyjnych i fonicznych, naturalnych i komputerowo syntetyzowanych), która umożliwiałaby dowolne komponowanie własnych sekwencji scen audiowizualnych.

W architekturze komunikacyjnej standardu MPEG4 rys. 9.1 grupa obiektów audiowizualnych jest przesyłana do dekodera MPEG4. Przed rozpoczęciem transmisji danych koder i dekoder wymieniają informacje kontrolne, określające klasy algorytmów oraz narzędzi niezbędnych w procesie dekodowania obiektów AVO. Następnie w koderze uruchamiane są procesy zabezpieczania przed błędami, multipleksacja i wysłanie danych.

Rys. 9.1. Architektura komunikacyjna standardu MPEG4 i kodowanie oraz dekodowanie obiektów AVO [16]

W multiplekserze wszystkie strumienie elementarne łączone są w jeden strumień danych (w standardzie przewiduje się do 1024 strumieni elementarnych). W dekoderze dokonuje się operacja odwrotna: dane są demultipleksowane, dekodowane, a następnie składane i prezentowane użytkownikowi.W standardzie MPEG4 zaimplementowane zostały zaawansowane mechanizmy korekcji i ochrony przed błędami. Istotne jest to, że obiekty AVO kodowane są niezależnie od swojego otoczenia czy tła, co oznacza, że nie są traktowane jako jeden strumień bitowy, jak w standardach poprzednich. Ten fakt powoduje, że obiekty niosące ważne informacje mogą być kodowane w sposób bardziej odporny na błędy. O tym, którym partiom bitów przypisana zostanie większa waga, decyduje użytkownik (lub koder). Możliwe jest wówczas manipulowanie (interakcja) strumieniem bitowym. Jeśli użytkownik stwierdzi, że tło sceny jest mało istotne, wówczas zostanie zakodowane z mniejszą rozdzielczością przestrzenną bądź w ogóle pominięte.Struktura sygnału cyfrowego w standardzie MPEG4 jest bardzo złożona. Autorzy standardu uznali, że nie zawsze pełna implementacja standardu jest konieczna i celowa. Dlatego też wprowadzono podział całej struktury na podzbiory, zwane profilami, które reprezentują cechy i narzędzia standardu w zależności od zastosowań.

Scene Profiles - profile systemowe, które obejmują:•simple profiles - jako zespół narzędzi do kodowania i przetwarzania przekazu telewizyjnego•audio profiles - narzędzia do przetwarzania wyłącznie obiektów audio•2D profiles - wykorzystywany do operacji na prostej grafice dwuwymiarowej•VMRL profiles - narzędzia standardu MPEG4, zgodne z VMRL - językiem modelowania grafiki komputerowej

Media Profiles - narzędzia do przetwarzania i tworzenia obiektów audiowizualnych:•visual profiles - narzędzia do kodowania i przetwarzania obrazów rzeczywistych•syntetycznych i scen zawierających elementy sztuczne i rzeczywiste•graphics profiles - przetwarzanie 2D i 3D•audio profiles - przetwarzanie audio (algorytmy AAC, Twin VQ). Object Descriptor Profiles - profile, w których są zawarte informacje synchronizujące relacje czasowe między obiektami.

W ramach profili zdefiniowana została bardzo ważna cecha standardu, jaką jest skalowanie (scalability). Oznacza to, że w zależności od tego, jaka ma być żądana jakość obrazu i dźwięku lub na jaką jakość zezwala kanał transmisyjny - kodowanie treści multimedialnych (obiektów AVO) może zachodzić z różną dokładnością i mocą obliczeniową. Stanowi to bardzo korzystny mechanizm, ponieważ zezwala na propagowanie sekwencji audiowizualnych w sieciach oferujących różne przepustowości. Ponadto warstwa systemowa standardu MPEG4 pozwala na współpracę z różnymi sieciami komunikacyjnymi (DECT, GSM, PSTN, ISDN, ATM, Internet itd.) i nośnikami informacji (dyski optyczne, magnetyczne, karty elektroniczne itd.). Równocześnie strumień bitowy MPEG4 dostosowuje się do możliwości i mocy obliczeniowej kodera oraz dekodera. Jeśli przetworzenie danej sceny AV jest zbyt skomplikowanym zadaniem, wówczas dekodowana i prezentowana jest tylko ta część strumienia z treścią multimedialną, którą dekoder może "przetworzyć".

Rys. 9.2. MPEG4 zawdzięcza swoją elastyczność i uniwersalność profilom struktury sygnału, które pozwalają dostosować transmisję do przepustowości medium i mocy obliczeniowej kodeków [16]

Ta uniwersalność, wynikająca z niezależności od platformy sprzętowej oraz transmisyjnej (możliwość pracy w środowiskach o zmiennej przepustowości sieci komunikacyjnej), pozwala implementować wiele różnych aplikacji, wykorzystujących kompresję MPEG4.

Oto tylko niektóre z możliwych zastosowań:

•AoD - Audio on Demand w Internecie. Strumień MPEG4 audio, o prędkości 16 kb/s, daje dobrą jakość na poziomie przepustowości, jaką oferuje obecnie Internet. Pozwoli to na tworzenie prawdziwie wirtualnych i dynamicznych witryn WWW z możliwością interakcji.•Składowanie treści multimedialnych na czytnikach optycznych CD, DVD (popularny DivX - jako format MPEG4).•VoD - Video on Demand w telewizji cyfrowej, a w przyszłości także w Internecie. MPEG4 w sposób naturalny zapewnia QoS (Quality of Service), czyli odtwarzanie z różną jakością dzięki mechanizmom skalowania i profilowania.

Standard MPEG4 oferuje transmisję audio-wideo (różnej jakości) z bardzo dużą i efektywną kompresją w sieciach o małych przepustowościach oraz ma rozbudowane mechanizmy korekcji i ochrony przed błędami. Powoduje to, że jest on niezwykle korzystny w zastosowaniach radiokomunikacyjnych, które z definicji są narażone na błędy transmisji i mają ograniczoną przepustowość. Standard MPEG4 umożliwia minimalną transmisję wideo na poziomie około 10 kb/s z nie najlepszą, co prawda, ale zadowalającą jakością. Odpowiada to szybkości transmisji mowy w systemie GSM! Niedługo wideotelefony oparte na istniejącej obecnie infrastrukturze radiokomunikacyjnej (DECT, GSM, CDMA) staną się normą.

Powszechnie się uważa, że standard MPEG4, odpowiedzialny za transmisję audio-wideo, znajdzie zastosowanie w systemach trzeciej generacji UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), w których przekaz treści multimedialnych stanowi jedno z podstawowych zadań. Prace nad wdrażaniem tego typu usług zostały już rozpoczęte. Jedną z pierwszych firm jest Ericsson, który we własnych ośrodkach badawczych pod Sztokholmem udostępnił zainteresowanym pokazy wideo konferencyjne, prowadzone z terminala mobilnego, poruszającego się po ulicach miasta. Transmisja odbywa się na podstawie wielodostępu kodowego WB-CDMA (WideBand Code Division Multiply Access) z prędkością około 300 kb/s właśnie z wykorzystaniem kompresji MPEG4.

Bibliografia:

•http://media2.pl/technologie/32164-Dotykowy-odtwarzacz-MP4.html

•http://technologie.gazeta.pl/technologie/2029020,82008,6361025.html

•http://pl.wikipedia.org/wiki/MPEG-4

•http://www.telewizja.waskowiec.pl/kompresja-obrazu-i-dzwieku/94-kompresja-mpeg4.html

•http://www.uw-team.org/forum/viewtopic.php?t=9043

Aneta Kubandt

Pedagogika rok 1