8/4/2019 Capitolo 13 - Standard MPEG

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Capitolo 13Gli standard MPEG

13.1 MPEG

MPEG (Moving Picture Experts Group) lo standard per i video in digitale. Esso si basa su due principi

cardini:

Il decoder definito come un unico bitstream compresso; I meccanismi di compressione e il decoder sono messi a disposizione dai produttori

MPEG - 1

La prima versione di Mpeg il MPEG - 1 che utilizza un meccanismo per la determinazione del

movimento del tipo MC, simile al formato H261. La stima del movimento del tipo predittivo:

Si considera il macroblocco target di un P Frame e si effettua una comparazione con quelloprecedente di tipo I o P e si definisce il vettore di movimento.

Lerrore viene analizzato con la DCT I coefficienti vengono usati nelle fasi successive

La predizione del tipo forward.

PROBLEMA: se nel frame precedente loggetto contenuto dal target ostacolato, allora non possibile

definire il matching. Per questo MPEG 1 introduce un nuovo frame, detto B Frame.Per il B Frame possibile fissare due vettori di movimento, uno per un azione forward e uno per unazione backward. Se si tova la corispondenza tra frame precedenti e successivi vengono dunque

generati i due vettori di movimento e computati con la DCT.Se la corrispondenza univoca invece si

considera solo uno dei due vettori di movimento.

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MPEG - 2

Lo standard MPEG 2 stato ideato per le trasmissioni in alta definisione in quanto permette la

trasmissione ad elevati bit-rate, superiori a 4 Mbps. Supporta i video interlacciati, infatti ognifotogramma video definito come composizione di due parti:

Campo superiore o top - field; Campo inferiore o bottom field.

In una frame picture si possono tracciare 16 linee interlacciate che definiscono un unico frame, poi

diviso in 16 x 16 macroblocchi e codificati con tecnica MC. Se poi i singoli campi sono trattati come

singole immagini allora si parla di field picture.

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MPEG - 4

Lo standard MPEG 4 si differenzia completamente dal tradizionale MPEG 1 e 2 perch , diversmaente

da essi oltre a curare gli aspetti di compressione, cura anche linterattivit del contenuto multimediale

con lutente finale.

Utilizzando un meccanismo di codifica di tipo object based, permette caratteristiche come la

manipolazione, lindicizzazione e il retrieval del contenuto multimediale, il tutto con un bit rate molto

altod, dai 5 a 10 Mbps.

Grazie al concetto di VOP permette la composizione di contenuti multimediali del tipo audiovisivo,

inoltre, grazie al multiplexing sia audio che video (dei vari bitstreams) permette la distribuzione del

contenuto multimediale attraverso sistemi QoS. Sono anche implementati meccanismi e toolbox che

permettono linterattivit con lutente finale.

Analizzaimo il processo di codifica e decodifica in un contenuto multimediale MPEG 4.

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La struttura di un file MPEG 4 di tipo gerarchico, il che si presta meglio per le operazioni di

manipolazione del contenuto multimediale:

Dove:

VS: rappresenta la scena del contenuto che pu contenerevari oggetti 2D o 3D; VO: loggetto contenuto nella scena; VOL: layer per permettere una codifica scalabile delloggetto; piu layer definiscono una struttura

scalabile, un unico layer invece ne definiscono una non scalabile;

VOP: loggetto visuale in una particolare rappresentazione in un dato tempo. GOV: gruppi di oggetti VOP in una scena.

Codifica VOP Based

Gli oggetti vegono codificati con una tecnica di tipo MC introducendo frame di tipo P, I e B, che sono

rispettivamente:

I VOP o intra frame VOP P VOPs che permettono una predizione solo allindietro B VOPs che permettono una predizione bidirezionale

Gli step di codifica sono sempre 3:

Determinazione del movimento Predizione Codifica dellerrore in predizione

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Lunico problema che un VOP ha una forma propria e una propria texture che dunque deve essere

codificata allo stesso modo delle altre informazioni.Per questo motivo MPEG 4 introduce un box

rettangolare per ogni vop, diviso in macroblocchi, dove ogni macroblocco che contiene il VOP viene

detto Macroblocco interno, mentre quello che lo contiene solo parzialmente detto Macroblocco di

contorno.

Il matchin avviene per pixel che contengono quel VOP in particolare. Dunque se consideriamo un frame

di riferimento con un dato VOP, esso deve essere pretrattato con un operazione di Padding, che pu

essere effettuato solo sui VOP di riferimento.

Padding

Il box che contiene il VOP di riferimento viene sottoposto prima a padding ripetitivo orizzontale, poi apadding ripetitivo verticale. Inoltre, noti come macroblocchi esterni, quelli che non contengono il VOP,

viene fatto padding esteso anche di questi ultimi

Il problema della codifica della forma del VOP pu essere risolto considerando che il meccanismo di

codifica contempla due informazioni distinte:

Binaria: riguarda il contenuto interno del VOP, e definisce se un dato pixel contenuto o menoallinterno del VOP. Se assegnato il valore alto quel pixel vi appartiene, altrimenti non vi

appartiene. E dunque solitamente un informazione rappresentabile con una tabella binaria;

Scala di grigi: riguarda la trasparenza della forma del VOP, indicabile con un intero da 0 a 255.MPEG - 7

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Lo standard MPEG 7 stato definito per lapplicazione nel content retrieval al fine di soddisfare un

certo numero di applicazioni multimediali. Esso infatti vanta numerose applicazioni come nel campo del

3D, nel campio audio e video e in altre svariate applicazioni.

I dati possono essere espressi in forma testuale o binaria, ed divenuto standard nel 2001. Un

esempio delle svariate applicazioni riportato in basso.

NellMPEG 7 sono stati sviluppati una serie di descrittori, schemi di descrizione e Descriptor Definition

Language. Lo scopo principale la loro standardizzazione, cosi come il loro consumo e processo di

produzione.

I descrittori vengono scelti in base alla loro grandezza ed efficienza, mentre il DDL adottato dallMPEG 7

lXML prodotto dalla W3C, linguaggio che ha la grande potenzialit di gestire numerosi tipi di dati e

collezioni di dati.