Formato MPEG

Setembro 2017

O que é o formato MPEG

Na maioria das sequências de vídeo as cenas são fixas ou mudam pouco, o que é chamado de redundância temporal. Quando só os lábios do ator se movem, por exemplo, praticamente só os pixels de sua boca serão alterados de uma imagem para a outra. Logo, basta descrever a mudança de uma imagem para a outra nesta região. Esta é a principal diferença entre o MPEG (Moving Pictures Experts Group) e o M-JPEG. Porém, este método terá muito menos impacto numa cena de ação.

Tipos de MPEG

O grupo MPEG foi criado em 1988 com o objetivo de desenvolver padrões internacionais de compressão, descompressão, processamento e codificação de imagens animadas e dados de áudio. Atualmente, existem vários padrões MPEG:

O MPEG-1, desenvolvido em 1988, é um padrão de compressão dos dados de vídeo e os canais áudio associados (até dois canais para som estéreo). Ele permite o armazenamento de vídeos a uma velocidade de 1,5 Mbps com uma qualidade próxima das cassetes VHS num suporte CD chamado VCD (Vídeo CD).

O MPEG-2 é um padrão dedicado originalmente à televisão digital (HDTV) e que oferece excelente qualidade com velocidade que pode ir até 40 Mbps e cinco canais de áudio surround. O MPEG-2 permite mais de uma identificação e uma proteção contra o hackers. É o formato utilizado para vídeos em DVDs.

O MPEG-4 é um padrão destinado a codificar dados de multimídia sob a forma de objetos numéricos, para obter maior interatividade, o que torna o seu uso particularmente adaptado à Web e aos dispositivos móveis.

O MPEG-7 é um padrão que visa fornecer uma representação padrão dos dados de áudio e vídeo para tornar possível a busca de informação em tais fluxos de dados. Este padrão também é chamado de Multimedia Content Description Interface.

O MPEG-21, em elaboração, tem objetivo de fornecer um quadro de trabalho (em inglês, framework) para o conjunto de participantes do digital (produtores, consumidores, etc.) para padronizar a gestão destes conteúdos, os direitos de acesso, os direitos autorais, etc.

O MPEG-1

O padrão MPEG-1 representa cada imagem como um conjunto de blocos 16 x 16. Ele permite obter uma resolução de 352x240 com 30 imagens por segundo, em NTSC, e 352x288 com 25 imagens por segundo, em PAL/SECAM.

O MPEG-1 permite obter débitos de aproximadamente 1.2 Mbps (explorável em um leitor de CD-ROM). Ele permite codificar um vídeo graças a várias técnicas:

Intra coded frames (Frames I, correspondendo a uma codificação interna): as imagens são codificadas separadamente sem fazer referência às imagens precedentes.
Predictive coded frames (frames P ou codificação preditiva): as imagens são descritas por diferença com as imagens anteriores.
Bidirectionally predictive coded frames (Frames B): as imagens são descritas por diferença em relação à imagem precedente e à imagem seguinte.
DC Coded frames: as imagens são decodificadas fazendo médias por bloco.

Frames I

Os frames I são codificados apenas usando a codificação JPEG, sem se preocupar com as imagens que a cercam. Essas imagens são necessárias em um vídeo MPEG porque são elas que garantem a coesão da imagem, já que as outras são descritas em relação às imagens que as cercam). Elas são principalmente úteis para os fluxos de vídeo que podem ser pegos em movimento (televisão) e são indispensáveis no caso de erro na recepção. Por isso, há um ou dois por segundo em um vídeo MPEG.

Frames P

Os frames P são definidos por diferença em relação ao frame precedente. O codificador procura as diferenças da imagem em relação à anterior e define blocos, chamados macroblocos (16x16 pixels) que se vão sobrepor à imagem anterior.

O algoritmo compara as duas imagens, bloco por bloco e, a partir de certo limiar de diferença, ele considera o bloco da imagem precedente diferente do da imagem atual e lhe aplica uma compressão JPEG.

É a busca dos macroblocos que determinará a velocidade da codificação, porque quanto mais o algoritmo procura os blocos certos, mais ele perde tempo. Em relação aos frames I (que comprimem diretamente), os frames P pedem para sempre ter na memória a imagem anterior.

Frames B

Assim como os frames P, os frames B são trabalhados por diferença em relação a uma imagem de referência, salvo que no caso dos frames B esta diferença pode ser feita com base na imagem anterior (como nos casos dos frames P) seja na posterior, resultando em uma melhor compressão, mas provocando atraso (já que é preciso conhecer a imagem seguinte) e obriga a guardar em memória três imagens (a precedente, a atual e a seguinte).

Frames D

Os frames D dão uma resolução de baixa qualidade, mas permitem uma descompressão muito rápida, isto serve principalmente para a visualização em avanço rápido, porque a decodificação normal solicitaria demasiados recursos ao processador.

MPEG na prática

Para otimizar a codificação MPEG, as sequências de imagens são, na prática, codificadas de acordo com uma sequência de imagens I, B, e P (D estando, como dissemos, reservado para o avanço rápido) cuja ordem foi determinada experimentalmente. A sequência tipo, chamada GOP (Group Of Pictures), é a seguinte:
IBBPBBPBBPBBI


Uma imagem I é, por conseguinte, inserida a cada 12 frames.

Veja também


MPEG format
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Formato MPEG
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MPEG - Format MPEG
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Formato MPEG
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Última modificação: 10 de maio de 2017 às 15:32 por Pedro.Saude.
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