MPEG-4 - standard kodowania obrazu

Standard MPEG-4 został wprowadzony w 1998 roku. Oznacza cały zestaw standardów kodowania audio i wideo wraz z przejętymi elementami kodowania występującymi w MPEG-1 i MPEG-2.

W standardzie dodano nowe funkcje, np. obsługa VRML dla renderowania 3D (standard opisujący grafikę trójwymiarową – 3D, interaktywną grafikę wektorową, dedykowany do stron WWW), pliki zorientowane obiektowo, posiadające takie obiekty, jak audio, wideo i VRML, obsługa technologii DRM (system zabezpieczeń oparty na mechanizmach kryptograficznych, służący do ochrony praw autorskich).

Elementy które zostały zaimplementowane w kodeku MPEG-4, zależą od indywidualnych decyzji programistów, a zbiór możliwości aplikacji określa się za pomocą profili i poziomów zdefiniowanych w standardzie ISO/IEC.

W MPEG-4 wyróżniamy strumienie danych podstawowych, które są wynikiem algorytmów kodowania. Strumienie te są przekazywane lub przechowywane oddzielnie i zapewniają możliwość adekwatnego odtworzenia po stronie odbiorcy, tak aby przedstawić oryginalną prezentację multimedialną. Opis relacji pomiędzy poszczególnymi elementami audiowizualnymi jest przedstawiony w dwóch głównych poziomach. Pierwszy poziom – BIFS (Binary Format Scenes), opisuje czasowo-przestrzenne układy scen, dzięki czemu jest możliwa interakcja z obiektami w scenie. Drugi poziom – ODs (Object Descriptors), przedstawia związek między strumieniami podstawowymi, które odnoszą się do obiektów ODs oraz przenoszą dodatkowe informacje, np. adres URL, które są konieczne, aby uzyskać dostęp do strumienia podstawowego.

Standard MPEG-4 w profilach “Visual” umożliwia kodowanie hybrydowe naturalnych sekwencji wideo wraz z obrazami wirtualnymi, otrzymywanymi dzięki odpowiedniemu oprogramowaniu komputerowemu. Takie rozwiązanie umożliwia np. umieszczenie osoby w wirtualnym studiu (rzeczywistość wirtualna).

MPEG-4 obsługuje strumienie w przedziale od 5 kbit/s, do ponad 1 Gbit/s w formacie progresywnym i z przeplotem. Może być używany w rozdzielczościach z przedziału od sub-QCIF (88x72 px) do UHD 4k (4096×2304 px).

Algorytmy kompresji są bardzo wydajne dla kompaktowego kodowania tekstur w dobrej jakości z bardzo wysokim współczynnikiem kompresji. Kodowanie obrazów oparte na treści pozwala na oddzielne dekodowanie dowolnie wybranych obiektów w sekwencji wideo.

Modyfikowanie treści jest możliwe dzięki takim funkcjom jak: zniekształcenia, przekształcenia tekstów, tekstur i wideo. Skalowalność kodowania pozwala na różną złożoność generowania strumieni bitów dla tekstur lub sekwencji wideo.

Kodowanie MPEG-4 umożliwia elastyczne dostosowanie do występowania błędów, dzięki funkcjonowaniu algorytmów kompresji obrazów i wideo w środowiskach narażonych na błąd oraz specjalnym narzędziom do sekwencji wideo w niskiej jakości (mniej niż 64 kb/s), które są odpowiednie do używania standardu przy paśmie o ograniczonej przepustowości.

MPEG-4 zawiera ogromny zestaw narzędzi do kodowania obiektów audiowizualnych. Zestawy te są podzielone na podgrupy odpowiednie do różnych zastosowań. Podgrupy nazywane są profilami i zawierają różne limity narzędzi i funkcji kodujących. Dla każdego z profili dostępne są również poziomy. Powszechnie stosowaną kombinacją profili i poziomów jest kombinacja 'Main Profile @ Main Level'.

Nowsze wersje odznaczają się zawsze kompatybilnością wstecz. Dodają one nowe profile, ale nie wprowadzają zmian w już istniejących. Jest to bardzo ważne, gdyż kolejne systemy są zgodne ze starszymi.