Ziel von MPEG-1 Standard mpeg2004

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• MPEG 31 ist eine ISO 135 Standardisierung
• Kodierung Audio/Video für CD-ROM
• Datenrate ca. 1,5Mbit/s
• VCD 397, MP3, CD-ROM Anwendungen

Was wird in MPEG-1 standardisiert?

• Datenstrom und Decoder standardisiert (siehe MPEG-1 Encoder/Decoder)
  • Encoder bietet Freiheiten für Entwickler
  • Verbesserte Video/Tonqualität via gleichem Datenstrom
• Datenstrom
  • Standardisiert, wo was zu stehen hat
• Datenstrom enthält unter anderem
  • Videospur
    • Bewegungsvektoren (siehe Bewegungskompensation)
    • Quantisierungsfaktor jedes 8x8 Pixel Blockes
    • Infos vom Videopuffer
    • etc
  • Audiospur
    • MPEG1 Audiodatenstrom

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MPEG 31 -1 wurde 1993 von der ISO 135 als internationaler Standard verabschiedet. stru2002, 197

Darin wird die Kodierung von Filmen inclusiver Tonspur(en) bzw nur Audiosignalen beschrieben, die es ermöglicht, Videos auf einer Compact Disc zu speichern. Der Standard ist auf eine Datenrate (Bild und Ton) um die 1,5 Mbit/s optimiert, dies ist im Bereich der Datenrate einer herkömmlichen Audio-CD. Die dadurch erzielte Bildqualität entspricht ungefähr der einer VHS 309 -Videowiedergabe. mpeg2004

Auf dem MPEG-1 Standard basieren Produkte wie die Video CD (VCD), MP3, CD-ROM Anwendungen, etc.

Was wird in MPEG-1 standardisiert?

Wie alle MPEG Standards ist auch der MPEG-1 Standard so angelegt, dass garantiert ist, dass einerseits jeder Decoder, der dem Standard entspricht, den MPEG standardisierten Datenstrom abspielen kann, andererseits jeder Softwareentwickler die Möglichkeit hat, durch verbesserte Algorithmen die Video/Tonqualität zu verbessern. Das wird dadurch erreicht, dass der MPEG Datenstrom und somit der Decoder, nicht aber der Encoder im Standard beschrieben wird (Siehe MPEG-1 Encoder/Decoder). Es wird standardisiert, wo was im Datenstrom zu stehen hat, aber nicht, wie entsprechender Encoder zu den jeweiligen Daten kommt. Für die Arbeitsweise des Encoders gibt der Standard nur Empfehlungen für die Entwickler ab. Auf Encoderseite sind den Entwicklern somit in Bezug auf Qualität keine Grenzen gesetzt, ohne dass auf Decoderseite die allgemeine Kompatibilität verloren ginge. Im standardisierten MPEG Datenstrom befinden sich für die Videospur unter anderem Bewegungsvektoren (werden durch unterschiedliche Techniken der Bewegungskompensation ermittelt), Quantisierungsfaktor jedes 8x8 Pixel Blockes, Infos vom Videopuffer etc., für die Audiospur die Parameter für den MPEG Audiodatenstrom.

Gliederung MPEG-1 stru2002,197 mpeg2004

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Teile des MPEG-1 Standards

• Teil 1 - Systemaspekte
• Teil 2 - Videokompression
• Teil 3 - Audiokompression
• Teil 4 - Testspezifikationen
• Teil 5 - Software Referenzmodell

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Teile des MPEG-1 Standards

Der MPEG-1 Standard besteht aus 5 Teilen:

1. Dieser Teil beschäftigt sich mit der Prozedur, mehrere Datenströme (Video und Audio MPEG-1 streams) in einen einzigen Datenstrom zusammen zu fassen. Diese Prozedur bezeichnet man als Multiplexen. Dies ist insofern eine wichtige Funktion, da, einmal zu einen einheitlichen Stream zusammengefasst, die Daten problemlos gespeichert und/oder übertragen werden können.
2. Im Teil 2 wird die Kodierung einer Videosequenz spezifiziert (siehe Lerneinheit MPEG Video Kodierungsprinzip und Frames in MPEG Video).
3. Im Teil 3 wird die Kodierung eines Audiosignals spezifiziert (siehe Lerneinheit Der MPEG-1 Audiostandard)
4. Teil 4 beinhaltet Spezifikationen für Tests, die dazu dienen sollen, zu verifizieren, ob ein Encoder oder ein Bitstream den Erfordernissen des MPEG-1 Standards, Teil 1-3, entspricht.
5. Software Referenzmodell

Mindestanforderung mpeg2004

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Mindestanforderungen für MPEG-1 konformen Decoder

• Datenrate
  • 1.86Mbit/s
• Auflösung
  • Zeitlich - 30 Bilder/s
  • Örtlich - 576 Linien, 720 Pixel /Zeile

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Mindestanforderungen für MPEG-1 konformen Decoder

Jeder MPEG-1 konformer Decoder muss gewisse Mindestanforderungnen in Bezug auf Bildauflösung, Datenrate und Bildwiederholungsfrequenz erfüllen. Die Werte wurden dabei so gewählt, daß sowohl PAL 167 als auch NTSC 164 (siehe Modul1 Videoformate) Videos wiedergegeben werden können:

• Mindestens eine Bitrate von 1.86Mbits/s (Audio und Video)
• Mindestens 576 Linien mit einer Auflösung von 720 pixel/Zeile. Diese Mindestwerte leiten sich aus dem PAL Standard ab
• Mindestens eine Bildwiederholungsfrequenz von 30Hz. Diese 30Bilder/Sekunde leiten sich vom amerikanische Fernsehnorm NTSC 164 ab

Einschränkungen mpeg2004

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Der MPEG-1 Standard unterliegt einigen Einschränkungen

• Nur Farbunterabtastung von 4:2:0
• Kein interlaced Videomaterial
• Nur für Kanäle mit geringer Fehlerrate

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Der MPEG-1 Standard unterliegt einigen Einschränkungen

• Es kann nur eine Farbunterabtastung (siehe Modul1) von 4:2:0 gewählt werden
• Mit MPEG-1 kann nur non-interlaced Videomaterial (siehe Lerneinheit MPEG-2 Interlacesd Kodierung) komprimiert werden. Interlaced Videomaterial muss vor der eigentlichen Kodierung mit geeigneten Filtern in ein Vollbild Video umgewandelt werden (engl.: progressive)
• MPEG-1 Datenströme sind so aufgebaut, daß sie nur über Kanäle mit geringen Fehlerraten übertragen werden können. stru2002, 197

Zugriffsmöglichkeit

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• Random access
• Fast forward, fast rewind
• Reverse playback
• Editierbarkeit

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• Der MPEG-1 Standard fordert wichtige Features betreffend Zugriffsmöglichkeit
  • Random access - Es muss die Möglichkeit bestehen, auch innerhalb eines MPEG-1 Datenstroms (siehe MPEG Videokodierungsprinzip) die Wiedergabe zu beginnen
  • Fast forward, fast rewind - notwendig zur effektiven Navigation innerhalb eines VideosReverse playback - das Video muss auch von hinten nach vorne abspielbar sein
  • Editierbarkeit des komprimierten Datenstroms

Durch welche Techniken diese Forderungen im MPEG Standard erfüllt werden, siehe Lerneinheit Frames in MPEG Video