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MPEG - The Motion Picture Expert Group [Visionen 04/2003]

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DVD-Player, MP3’s oder DivX. MPEG ist in aller Munde, oder besser auf aller Festplatte. Aber was ist die Motion Picture Expert Group eigentlich? Welche Formate haben sie defi niert, was machen wir damit und wie geht es weiter. Ich habe ich mir zunächst gedacht, dies wird ein schön kleiner Artikel und war dann doch überrascht, was es alles zu wissen gibt über MPEG. Vielleicht wisst ihr das ein oder andere auch noch nicht...

Wer ist MPEG?

MPEG ist eine Arbeitsgruppe der ISO/ICE, welche sich die Entwicklung von Standards für Digitale Audio- und Videodaten zum Ziel gesetzt hat. Zum ersten Mal in Szene traten sie im Jahre 1988 als die Gruppe den MPEG-1 Standard erstellte. Weiter Defi nitionen folgten ihr auf dem Fusse und die Gruppe trifft sich immer noch regelmässig etwa 3 mal im Jahr um die Entwicklung von Standards rund um die Repräsentation von Ton und Bild voran zu treiben.

Der Erste Wurf - MPEG-1

Die guten alten .mpg Dateien benutzen alle diese Defi nitionen. MPEG-1 wurde entwick-
elt um Ton und Bild in einem einzelnen File unterzubringen, und dies mit einer Datenrate von maximal 1.5 mbit/s. Der MPEG-1 Standard wie auch alle anderen ihm Folgenden, definieren nur, wie der Decoder beschaffen sein muss um die Ton und Bilddaten aus einem MPEG-Stream herauszulesen. Wie man den Film codiert bleibt jedem Hersteller selbst überlassen. Der späte Ruhm von mp3 (MPEG 1 - Layer 3) ist bekanntlich die Folge eines besseren Audio-encoders der vom Fraunhofer Institut entwickelt wurde und unhörbare Anteile von Audiodaten nicht mit ab speichert. MPEG-1 ist daneben auch noch bei vielen kleineren Filmclips beliebt (gewesen) und war einst das Format für die Video-CD, welche aber wegen mangelnder Qualität nicht sonderliche Beliebtheit gewann.

MPEG 2

Der MPEG-2 Standard besteht aus 9 Teilen, drei wurden zu Standards, einer wurde wieder aufgegeben, die anderen Teile sind mehr oder weniger komplett.
Der erste Teil ist wieder das Datenformat, welches ein oder mehrere Video- und Tonspuren miteinander in einem File via Multiplexing vereint. Der zweite Teil, MPEG-2-Video wurde 1994 verabschiedet. Es baut auf den guten Komprimierungs-eigenschaften von MPEG-1 auf, hat aber nicht dessen Beschränkung der Datenrate und Aufl ösung. Die Bildqualität war durch die höhere Datenrate und Aufl ö-
sung ein Schritt vom Computer zum Studio. Obwohl zunächst nicht für die Studioanwendung gedacht, zeigten Test das die Qualität mindestens so gut wie damalige High-Bitrate bzw. Studioanwendungen waren.
Teil drei ist der zu MPEG-1 rückwärtskompatible Audioteil des MPEG-2 Standards der im Jahre 1997 mit Teil 7 um Mehrkanalton-kodierung erweitert wurde. Grosse Verbreitung auch in Privaten Haushalten fand MPEG-2 erst in letzter Zeit durch Digitales Fernsehen über Sat (DVB-S), Kabel (DVB-C) und die DVD.

MPEG 4 - Alles DivX oder was?

MPEG 4 verfolgt drei Hauptziele

  • Digitales Fernsehen
  • Interaktive Graphische Anwendungen
  • Multimedia interaktiv (World Wide Web, Verteilung und Zugriff auf Inhalte)
Für Digitales Fernsehen steht wie auch schon bei MPEG-1 und 2 die Defi nitionen für Audio- und Videoformate zur Verfügung. Die Spezifi kationen lehnen sich sehr stark an die von MPEG-2 an. Damit will die Gruppe erreichen das die Videoindustrie einfach umsteigen kann ohne allzu grosse Kosten für neue Hardware zu investieren. [MPEG-4 over MPEG-2 Streams] Standardisiert ist natürlich auch hier wieder nur die Decoder, die Encoder kann jede Softwarefi rma selbst entwickeln. So hat Microsoft einen MPEG 4v3 Codec entwickelt, der gar nicht schlecht  war, aber kommerziell. Dieser Codec war dann die Grundlage für den Legendären DivX 3.11 Hack. Mit ihm war es möglich qualitativ hochwertige Filme so stark zu reduzieren das sie selbst über das Internet verbreitet werden konnten und das frei von Lizenzen. Das Problem mit den Lizenzen führe schnell zu tatsächliche Eigenentwicklungen die danach folgten, wie zum Beispiel DivX 4 und 5, XviD und viele andere Codecs. Alle versuchten einen ähnlichen Weg einzuschlagen denn ihr Ziel war klar: ein möglichst gutes Bild mit möglichst wenig Daten zu produzieren.
Diese Codecs mögen zwar wichtig sein vor allem für den Bekanntheitsgrad von MPEG4, sind aber noch lange nicht alles was MPEG 4 kann.
In MPEG-4 wurden auch Direktiven eingeführt die für die Speicherung von Einzelbildern, Texten, 3D Objekten usw. möglich machen sollten. Es wurden sogar “Text To Speech” oder die Simulation eines virtuellen “Kopfes” vorgesehen. All diese Objekte nennt man Media-Objects und können in einem MPEG4 - File sogar mit dem Benutzer interagieren.
Wieviel Interaktion tatsächlich möglich ist und wieviele Features der Decoder unterstützt
ist aber jedem Programmierteam selbst überlassen. MPEG-4 konform heisst nicht etwa, dass der Decoder alle Schikanen von MPEG-4 auch tatsächlich unterstützt, auch der Videocodec ist schon MPEG-4 konform wenn er den Spezifikationen des Streams entsprechend decodieren kann. Und so wie es aussieht wird MPEG-4 in naher Zukunft “nur” als weiterer, wenn auch sehr guter, AVI-Codec weiter existieren.
Die Zukunft: MPEG-7 und MPEG-21
Auch wenn ihr noch nie davon gehört habt (Mir ging es zumindest bei MPEG 21 so), dies sind die Projekte der Motion Picture Expert Group für die Zukunft. MPEG-7 ist das so genannte “Multimedia Content Description Interface”. Das heisst in MPEG-7 geht es um die Beschreibung der Inhalte. Der Wert von Information hängt häufig davon ab wie einfach sie gefunden, erreicht, gefiltert oder gemanagt werden kann.
In diese Lücke springt MPEG-7: Mit MPEG-7 soll eine Standardschnittstelle zur Beschreibung von Inhalt zur Verfügung gestellt werden. Es wurde dabei geachtet das die Nützlichkeit der Daten möglichst unabhängig von der jeweils benutzten Sprache ist.
 
Ein kleiner Auszug der möglichen Metadaten einer Datei:
  • Links zu anderem ähnlich gehaltenem Material
  • Information über die Entstehung des Inhalts (Regisseur, Titel).
  • Information der Speicherung des Inhalts (Format, Encodierung).
  • Information über “Low Level Features” (Farben, Texturen, Tonausschnitte, Melodiebeschreibung).
  • Avi, Codecs, MP4, FourCC
  • Information über die Interaktion des Benutzers mit dem Inhalt (Benutzervorlieben, ...).

Zu guter letzt möchte MPEG-21 in Zukunft all diese Funktionalitäten Vereinigen. Inhalt in jedweder Form, komplett mit Beschreibung, Interaktion; benutzbar in einer Effizienten Struktur die auf möglichst allen Geräten vom Handy über den Fernseher bis zum Computer abläuft.
Dieser Ausblick auf die Zukunft von MPEG lässt noch einige Fragen offen: Wird es sich durchsetzen? Brauchen wir das überhaupt?
Wann kommt es? Auf alle diese Fragen lässt sich noch keine wirkliche Antwort geben. Aber die vielen Entwickler die in der Motion Picture Expert Group sitzen werden sich sicher darum bemühen auch weiterhin ein Gutes Framework für Audio und Videodaten zu bieten. Ob die Zukunft in MPEG-21 liegt wird sich zeigen.

 

 Avi, Codecs, MP4, FourCC
DivX, XviD, 3vix, MP4 sind ja alles nur Encodiertools. Mit jedem MPEG-4 compliant Decoder müssten sie abzuspielen sein. Nun warum ist dem nicht so? Das liegt am AVI-Format. Als das Audio-Video-Interchange Format definiert wurde hat man sich Gedanken gemacht wie man das Format Codecunabhängig gestaltet und hat als Identifikation die sogenannten FourCC (Four Charakter Codes) genommen. Jeder Folge von 4 Zeichen steht für einen Anderen Codec (iv50 = INTEL Indeo 5, div5 = DivX 5 usw.) nun haben auch alle MPEG-4 Codecs einen eigenen FourCC bekommen (sich genommen). Aber jeder DivX, XviD, 3vix-Codec würde sich ohne Probleme abspielen lassen mit den jeweiligen
Konkurrenten.
Damit ihr also nicht ein Codec-Wirrwarr
auf eurem PC bekommt, installiert nur DivX 5.02 und verändert lieber den FourCC eurer Filme auf DivX oder Div5. Dafür gibt es auch Tools und zwar unter LINK-FOURCC