Un breve recorrido por Un breve recorrido por los diferentes los diferentes estándares MPEGestándares MPEG

IV CINTEJosé Ramón Cerquides

Área de Teoría de la Señal y ComunicacionesUniversidad de Sevilla

IntroducciónIntroducción

MPEG (Moving Pictures Expert Group) es MPEG (Moving Pictures Expert Group) es un grupo de trabajo conjunto ISO/IEC, un grupo de trabajo conjunto ISO/IEC, fundado en 1988 y encargado fundado en 1988 y encargado originalmenteoriginalmente de la elaboración de un de la elaboración de un estándar para la estándar para la codificación de codificación de secuencias de vídeo y del audio asociadosecuencias de vídeo y del audio asociado..

MP3 audio, DVB, DAB, DVD... son posibles gracias a estos estándares.

IntroducciónIntroducción

En la evolución de los estándares En la evolución de los estándares tenemos un referente claro de los tenemos un referente claro de los avances científicos y tecnológicosavances científicos y tecnológicos alcanzados en diferentes disciplinas, alcanzados en diferentes disciplinas, y de cómo éstas interaccionan entre y de cómo éstas interaccionan entre sí y con las necesidades y sí y con las necesidades y exigencias de la exigencias de la sociedad de la sociedad de la informacióninformación. .

OrganizaciónOrganización

• Fundamentos de la compresiónFundamentos de la compresión

• MPEG-1. Vídeo en CD-ROM.MPEG-1. Vídeo en CD-ROM.

• MPEG-2. La televisión digital.MPEG-2. La televisión digital.

• MPEG-4. Acceso universal.MPEG-4. Acceso universal.

• Propuestas para un futuro inmediato.Propuestas para un futuro inmediato.

Fundamentos de la Fundamentos de la compresióncompresión

• Eliminar Eliminar redundanciaredundancia– ObjetivaObjetiva

– SubjetivaSubjetiva

REDUNDANCIA

Velocidad de muestreo

Bits/muestra

INFORMACIÓN

Fundamentos de la Fundamentos de la compresióncompresión

• Eliminar Eliminar redundanciaredundancia– ObjetivaObjetiva

– SubjetivaSubjetiva

REDUNDANCIA

Velocidad de muestreo

Bits/muestra

INFORMACIÓN

Fundamentos de la Fundamentos de la compresióncompresión

• Eliminar Eliminar redundanciaredundancia– ObjetivaObjetiva

– SubjetivaSubjetiva

REDUNDANCIA

Velocidad de muestreo

Bits/muestra

INFORMACIÓN

Fundamentos de la Fundamentos de la compresióncompresión

• Eliminar Eliminar redundanciaredundancia– ObjetivaObjetiva

– SubjetivaSubjetiva

REDUNDANCIA

Velocidad de muestreo

Bits/muestra

INFORMACIÓN

Fundamentos de la Fundamentos de la compresióncompresión

• Eliminar Eliminar redundanciaredundancia– ObjetivaObjetiva

– SubjetivaSubjetiva

REDUNDANCIA

Velocidad de muestreo

Bits/muestra

INFORMACIÓN

Fundamentos de la Fundamentos de la compresióncompresión

• Eliminar Eliminar redundanciaredundancia– ObjetivaObjetiva

– SubjetivaSubjetiva

REDUNDANCIA

Velocidad de muestreo

Bits/muestra

INFORMACIÓN

Compresión de vídeo. Compresión de vídeo. MuestreoMuestreoEstructura de un MacroBloque submuestreado 4:2:0

X – Muestra de luminanciaO – Muestra promediada de crominancia

4 bloques de luminancia

2 bloques de crominancia

Compresión de vídeo. DCTCompresión de vídeo. DCT

DCT

Q

Bloqueoriginal

Bloquetransformado

Bloquecuantificado

DCT-1

Bloquereconstruido

Compresión de vídeo. Compresión de vídeo. Compensación de Compensación de movimientomovimiento

Compresión de vídeo.Compresión de vídeo.Compensación de Compensación de movimientomovimiento

I B B P B B P B B P

Compresión de audio.Compresión de audio.Subbandas y codificaciónSubbandas y codificación

BANCO

DE

FILTROS···

Compresión de audio.Compresión de audio.EnmascaramientoEnmascaramiento

Tiempo

Frecu

encia

MPEG-1. Vídeo en CD-MPEG-1. Vídeo en CD-ROMROM

• Estandarizado en 1992Estandarizado en 1992– Vídeo/audio a 1.5 Mbits/sVídeo/audio a 1.5 Mbits/s

– Formato CIF (288x360) ~ calidad VHSFormato CIF (288x360) ~ calidad VHS

– 25-30 imágenes/segundo25-30 imágenes/segundo

– Índice de compresión ~ 20 a 30Índice de compresión ~ 20 a 30

• AplicacionesAplicaciones– Vídeo en CD-ROM. DAB.Vídeo en CD-ROM. DAB.

MPEG-1. Vídeo en CD-MPEG-1. Vídeo en CD-ROMROM

Pero...Pero...– Excesivamente rígidoExcesivamente rígido

– No explota material entrelazadoNo explota material entrelazado

– Calidad insuficienteCalidad insuficiente

Consecuencia...Consecuencia...– Se comienza a trabajar en un nuevo Se comienza a trabajar en un nuevo

estándar: MPEG-2estándar: MPEG-2

MPEG-2. Televisión digitalMPEG-2. Televisión digital

• Añade flexibilidad a MPEG-1 mediante una Añade flexibilidad a MPEG-1 mediante una estructura Niveles/Perfilesestructura Niveles/Perfiles– Niveles desde HIGH (1920x1152x60) (HDTV 16:9) Niveles desde HIGH (1920x1152x60) (HDTV 16:9)

hasta LOW 352x288x30 (CIF).hasta LOW 352x288x30 (CIF).

– Perfiles hasta con tres capas de mejora.Perfiles hasta con tres capas de mejora.

• Explota el material entrelazadoExplota el material entrelazado

• Introduce mejoras en los algoritmos de Introduce mejoras en los algoritmos de codificación.codificación.

MPEG-2. Televisión digitalMPEG-2. Televisión digital

• ImpactoImpacto– Desarrollo de plataformas TV digital (más de Desarrollo de plataformas TV digital (más de

un millón de decodificadores en España).un millón de decodificadores en España).

– La subespecificación de audio (MPEG-2 La subespecificación de audio (MPEG-2 Layer 3) se convierte en un estándar de Layer 3) se convierte en un estándar de facto en Internet.facto en Internet.

– Desarrollo de DVD’s y Home Theater Desarrollo de DVD’s y Home Theater Systems.Systems.

MPEG-2. Televisión digitalMPEG-2. Televisión digital

Pero...Pero...– El usuario sigue recibiendo idéntico El usuario sigue recibiendo idéntico

contenido.contenido.

– Boom de la telefonía móvil e Internet.Boom de la telefonía móvil e Internet.

Consecuencia...Consecuencia...– Se comienza a trabajar en un nuevo Se comienza a trabajar en un nuevo

estándar: MPEG-4.estándar: MPEG-4.

MPEG-4. Acceso universalMPEG-4. Acceso universal

• Estandarizado en 1999 (Junio 2000 v2)Estandarizado en 1999 (Junio 2000 v2)

• Objetivos:Objetivos:

– Proporcionar acceso universalProporcionar acceso universal

– Garantizar la robustezGarantizar la robustez

– Permitir la integración de datos sintéticosPermitir la integración de datos sintéticos

– Incrementar la eficiencia de la codificaciónIncrementar la eficiencia de la codificación

MPEG-4. Acceso universalMPEG-4. Acceso universal

• Mejoras respecto a MPEG-2 - vídeoMejoras respecto a MPEG-2 - vídeo– Flexibilidad formatos (sub-QCIF a calidad de Flexibilidad formatos (sub-QCIF a calidad de

estudio) y velocidades (5 Kbits/s - 10 Mbit/s)estudio) y velocidades (5 Kbits/s - 10 Mbit/s)

– Introducción del concepto de Objeto VideoIntroducción del concepto de Objeto Video

– Introducción de Error Resilience ToolsIntroducción de Error Resilience Tools

– Introducción de objetos sintéticos (face, body, Introducción de objetos sintéticos (face, body, 2D y 3D meshes...)2D y 3D meshes...)

– Mejora de las técnicas de compensación de Mejora de las técnicas de compensación de movimiento.movimiento.

Objeto vídeo. EjemploObjeto vídeo. Ejemplo

Objetos sintéticos. Objetos sintéticos. EjemploEjemplo

MPEG-4. Acceso universalMPEG-4. Acceso universal

• Mejoras respecto a MPEG-2 audioMejoras respecto a MPEG-2 audio– Introducción del concepto de Objeto AudioIntroducción del concepto de Objeto Audio

– Codificadores específicos para diferentes Codificadores específicos para diferentes aplicacionesaplicaciones

– Introducción de sonido sintéticoIntroducción de sonido sintético

– Introducción del concepto de escalabilidadIntroducción del concepto de escalabilidad

– Introducción de Error Resilience ToolsIntroducción de Error Resilience Tools

MPEG-4. Acceso universalMPEG-4. Acceso universal

• Aplicaciones (por ver):Aplicaciones (por ver):– TV digital (difícil)TV digital (difícil)

– Multimedia móvil/fijaMultimedia móvil/fija

– Internet (desplazando Real Audio, Real Internet (desplazando Real Audio, Real Video, Shockwave)Video, Shockwave)

– JuegosJuegos

Propuestas para un futuro Propuestas para un futuro inmediatoinmediato

• MPEG-7MPEG-7

– Estandarizado en 2001 (Septiembre)Estandarizado en 2001 (Septiembre)

– Objetivo:Objetivo:• Integrar información de referencia en los Integrar información de referencia en los

elementos multimedia (colores, efectos de elementos multimedia (colores, efectos de sonido, actores, movimientos de cámara...)sonido, actores, movimientos de cámara...)

– Aplicaciones:Aplicaciones:• Búsqueda en catálogos informatizados Búsqueda en catálogos informatizados

(librerías multimedia, biomedicina...)(librerías multimedia, biomedicina...)

Propuestas para un futuro Propuestas para un futuro inmediatoinmediato

• MPEG-21MPEG-21– ObjetivoObjetivo

• Establecer mecanismos de gestión del material Establecer mecanismos de gestión del material audiovisual (creación, producción, distribución, audiovisual (creación, producción, distribución, consumo...)consumo...)

– TecnologíaTecnología• Cifrado, criptografía, Digital WaterMarking...Cifrado, criptografía, Digital WaterMarking...

– AplicacionesAplicaciones• Comercio electrónico de material audiovisualComercio electrónico de material audiovisual

ConclusionesConclusiones

• Estándares ligados a la evolución Estándares ligados a la evolución simultáneasimultánea del mercado y de la del mercado y de la tecnología.tecnología.

• Atractivo del mercado audiovisual:Atractivo del mercado audiovisual:– Científico/tecnológicoCientífico/tecnológico

– EconómicoEconómico