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 – – – –
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 3
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: • • • • •
.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 – – – – –
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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