Evoluzione degli standard MPEG Argomenti della Presentazione

Evoluzione degli standard MPEG
Carlo Caini e Luca Marceglia
22 marzo 2000
Argomenti della Presentazione
• Introduzione
– Il problema affrontato da MPEG
– La filosofia di MPEG
• Caratteristiche di base degli standard
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MPEG-1
MPEG-2
MPEG-4
MPEG-7
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Il problema affrontato da MPEG
• “Comunicazione vuol dire standard e produrre
standard per la comunicazione multimediale
costituisce un obiettivo complesso, a causa del
fatto che molte industrie interessate al settore
adottano approcci completamente diversi verso la
standardizzazione.
Una soluzione a questo problema l’ha offerta
MPEG...”
Leonardo Chiariglione
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Che cosa significa MPEG
• L’acronimo MPEG s sta per Motion Picture
Expert Group; esso opera all’interno dell’ISO
(International Standard Organization) con sede a
Ginevra; si occupa di standardizzazione di segnali
audio e video ed in generale di segnali
multimediali.
• E’ nato grazie al lavoro di Leonardo Chiariglione
(CSELT), che tuttora lo guida esercitando su di
esso l’influsso della sua forte personalità.
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La filosofia di MPEG (e di
Chiariglione)
• “not systems but tools”
• non si standardizzano prodotti industriali, ma strumenti che
faciliteranno l’interoperabilità di prodotti industriali
• “one functionality-one tool”
• non infinite opzioni di funzionamento, ma profili o livelli
all’interno di uno stesso tool
• “specify the minimum”
• “a priori standardization”
• il processo di standardizzazione deve precedere lo sviluppo
industriale (no alla ratifica di standard di fatto “proprietari”)
Alcuni esempi del pensiero di
Chiariglione
– …dietro il termine “standard” non c’è nulla di
misterioso, né di magico né di santo, né ci sono
sacerdoti che adorano la divinità, né vestali a custodia
del tempio. Gli standard sono come contratti (omissis)
se ti vanno bene li sottoscrivi, altrimenti li rifiuti.
– La maggioranza dei paesi del mondo usa la carta di
formato A4 (standard ISO), ma non gli USA che usano
il formato lettera (ANSI). Incoerenza ? per nulla.
Quando però i programmi destinati a tutto il mondo
presuppongono che tutti i documenti siano in formato
lettera...
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Più standard sono sempre
giustificati ?
• Televisione
• NTSC (Never Twice the Same Color)
• SECAM (Something Essentially Contrary to the
American System)
• PAL
• Telefonia fissa
• A-law
• µ-law
• Telefonia cellulare
• GSM
• IS 95
Ancora qualche affermazione di
Chiariglione
– Molti standard sono stati creati mediante accordi fra
costruttori senza tenere conto degli utenti. Gli utenti
vogliono comunicare, non ricevere il messaggio
“Spiacente non sono in grado di capire questo
formato”…Spesso il mercato ha vendicato gli utenti.
– Gli standard MPEG sono stati prodotti da una
collaborazione che ha coinvolto tutti
– Se ci sarà convergenza fra le industrie dei settori
dell’informazione (TV, PC, TLC), ci sarà perché esse
saranno disposte ad adottare questo tipo di standard
(ovvero l’MPEG !) .
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Gli standard MPEG
• MPEG-1 (ISO/IEC 11172 - 1992)
• MPEG-2 (ISO/IEC 13818 - 1994)
• MPEG-4 (ISO/IEC 13818 - 1998)
• MPEG-7 (ISO/IEC 15938 - 2001)
• MPEG-21 (in corso di sviluppo)
MPEG-1 (ISO/IEC 11172)
• Codifica
video:
-Bit rate: ~ 1.2 Mb/s
-Qualità VHS
• Codifica
audio:
•Tre livelli di complessità crescente (layers)
-Qualità simile al CD con 128 Kb/s per canale
-.mp3 diffusissimo nel Web
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MPEG-2 (ISO/IEC 13818)
• Codifica
video:
-Bit rate variabile da 4 a ~20 Mb/s
-Qualità variabile: da televisiva a HDTV
• Codifica
audio:
-Compatibilità con MPEG-1
- Introduzione dell’ AAC (Advanced Audio Coding) non
compatibile
-Qualità CD a 64 Kb/s per canale
-Riproduzione in formato 5 canali (System 5.1)
Esempi video
•Filmato in formato MPEG-1
•Filmato in formato MPEG-2
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Esempi audio MPEG 1 e 2
• Originale CD (mono 710 Kb/s)
• MPEG-1 layer III (.mp3) (mono 64 Kb/s)
• MPEG-2 AAC - MPEG-4 (mono 64 Kb/s)
Applicazioni principali
• Codifica video
– MPEG 1: Video su Internet
– MPEG-2: DVD (video), DVB (video)
• Codifica audio
– MPEG-1 e 2:
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.mp3 (MPEG1 layer 3) !
DAB (layer 2)
vari sistemi via satellite
DVD (audio) in coesistenza con Dolby AC-3
DVB (Europa, in USA Dolby AC-3)
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MPEG-4 (ISO/IEC 14496)
• Architettura
ad oggetti e piena interattività con l’utente
–Si propone come standard per le comunicazioni
multimediali
–Consente una compressione ancora maggiore.
• Video
–sintetico
–naturale
• Audio
–sintetico
–naturale
MPEG-4: Video sintetico
Animazione facciale
• Oggetto Face (Viso)
• FAP (Facial Animation Parameters)
•66 parametri
• Esempi
FAP
•Aggiunta voce
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MPEG-4: Video sintetico
Animazione facciale
MPEG-4: Video naturale
• Esempio di codifica ad oggetti
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MPEG-4: Audio sintetico
•Perfezionamento dello standard MIDI
SAOL (Structured Audio Orchestra Language): Linguaggio di
MPEG-4
•Indipendenza dalla piattaforma
•Creazione di strumenti personalizzati
• Brano di esempio in formato MIDI
• Stesso brano in MPEG-4
MPEG-4: Audio naturale
• Codifica a bit rate variabili fra 2 e 64 Kb/s
• Codec diversi a seconda della banda, fra cui:
• HVXC - HLIN (2-4 Kb/s)
• CELP (4-24 Kb/s)
• AAC (24-64 Kb/s)
•VQF (24-64 Kb/s)
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Esempi audio MPEG-1, 2, 4
Sherrié Austin – Lucky In Love
MPEG-7 (luglio 2001)
• Scopo
– Creare uno standard per la descrizione di
contenuti multimediali.
• Applicazioni
– Non è diretto ad un’applicazione in particolare,
ma a fornire elementi standard utilizzabili dal
maggior numero possibile di applicazioni
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MPEG-21 (in corso di sviluppo)
• Si prefigge di esaminare gli elementi
necessari per realizzare un’infrastruttura per
la distribuzione e l’utilizzo di contenuti
multimediali.
– Ad esempio, uno può comprare un “oggetto
digitale MPEG-21” e:
– Noleggiarlo per 24 ore
– Noleggiarlo per 10 ascolti
– Accedere ad esso gratis a bassa qualità, a pagamento ad
alta qualità
• Articoli
Bibliografia
– Leonardo Chiariglione, MPEG e comunicazione
multimediale, Rapporti tecnici CSELT, aprile 1997
– Peter Noll, MPEG Digital Audio Coding, IEEE Signal
Processing Magazine, Sept.1997
– Rob Koenen,MPEG-4-Multimedia for our time, IEEE
Spectrum, Feb.1999
• Bookmarks
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www.cselt.it/mpeg
www.tnt.uni-hannover.de/project/mpeg/audio
www.iis.fhg.de/amm/index.html
www.mp3.com
www.mp3x.com
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