Активная разработка методов и стандартов сжатия видеоданных
началась с появлением цифровых видеосистем. Ведь для качественной оцифровки
телевизионного сигнала с граничной частотой 6 МГц необходимо делать как
минимум 12 млн. отсчетов в секунду. Поэтому при восьмибитном кодировании
сигнала создается поток 100-120 Мбит/с. Для компьютерных систем - это трудно
перевариваемый поток (если учесть уровень компьютерной техники 80-х). Поэтому
многие фирмы и организации взялись за разработку стандартов сжатия цифрового
видео. Так были созданы и H.263, и M-JPEG, и многие другие. Но когда речь
идет о cовременном цифровом телевидении, то здесь подразумевается стандарт
MPEG-2, который позволяет при высоком коэффициенте сжатия передавать качественное
изображение и звук.
Стандарты MPEG созданы и продолжают создаваться одноименной
организацией Motion Picture Expert Group (далее в тексте MPEG означает
и название стандартов, и название организации). MPEG входит в подкомитет
Международной организации по стандартизации (ISO). Эта группа, как и большинство
других современных мировых институтов стандартизации, весьма виртуальна.
Работу над стандартами проводят эксперты, находящиеся в самых разных странах,
и повседневным средством общения служит электронная почта. Основные решения
и постановка новых задач проводятся на заседаниях (уже реальных) MPEG,
на которые эксперты собираются обычно три раза в год (иногда чаще).
В 80-х годах шли активные дебаты по принятию стандарта
аналогового телевидения высокой четкости (ТВЧ, HDTV), который, хотя и был
принят, распространения не получил. Одна из главных причин этого заключалась
в том, что разработчики не могли отказаться от совместимости с обычным
телевидением и не хотели переходить к цифровым технологиям.
Тем временем, интересы многих компаний стали сосредотачиваться
вокруг цифровых видеотехнологий. И малоизвестный, но напористый итальянец
по фамилии Черильоне убедил Хироси Ясуду, возглавлявшего тогда JPEG (Joint
Photographic Experts Group, входящая в тот же подкомитет ISO, что и MPEG),
помочь в создании группы, которая бы занималась разработкой стандартов
сжатия подвижного изображения.
JPEG к этому моменту уже приняла одноименный стандарт
сжатия неподвижных изображений и собиралась распространить его на подвижные
изображения. Сделать это предполагалось очевидным образом: сжимать "по
JPEG" каждый отдельный кадр видео. Так появился стандарт M-JPEG (Motion
JPEG). Но два его существенных недостатка - невысокий коэффициент сжатия
(не более 40:1) и отсутствие стандарта для компрессии звука - не
дали ему получить широкое распространение.
Итак, группа Черильони под эгидой ISO была сформирована
в 1988 году. В 1990 году на нее была возложена официальная миссия разработки
стандартов для кодирования подвижного видеоизображения и сопутствующей
информации для записи и считывания с цифровых носителей. С этого же времени
она получила название MPEG, в котором подчеркивались и общность, и противоположность
с родственной JPEG. Отметим, что MPEG во многом опиралась на разработки
JPEG. Так, метод кодирования I-кадров в MPEG-1 и 2 практически совпадает
с методом сжатия JPEG. (Пояснения см. в пункте "Анатомия стандартов MPEG-1
и MPEG-2".)
Почему же MPEG смогла победить конкурентов и утвердить
свой стандарт? Ведь в то время кроме M-JPEG параллельно продвигались еще
не менее интересные методы компрессии видео. Скорее всего, своей победой
стандарты MPEG обязаны грамотной политике руководства группы и личным качествам
самого Черильоне. Во-первых, MPEG сразу начала искать альянсы с крупнейшими
мировыми компаниями, которые могли бы поддержать будущие стандарты. Во-вторых,
MPEG взяла курс на создание независимых стандартов.
На первый взгляд, эти два стремления несколько противоречат
друг другу, но их сочетание дало свои плоды. Так, к моменту окончательного
утверждения MPEG-1 ряд производителей уже предлагали на рынке программные
и аппаратные средства для его реализации. Другой пример: уже в начале 1998
года японская Toshiba объявила о выпуске чипа-кодека для еще не утвержденного
(!) MPEG-4.
Кстати, еще одним секретом успешной деятельности MPEG
является строгое следование графикам работы над стандартом. Но вернемся
к началу.
В 1988 году молодая и немногочисленная группа экспертов
взялась за разработку формата хранения видеоинформации на CD-ROM и ее воспроизведения
со скоростью около 1,5 Мбит/c. Поддержку оказала голландская фирма Philips
(создавшая ранее технологию цифровых оптических дисков), которая и впоследствии
играла в деятельности MPEG немалую роль. Постепенно MPEG из небольшой группы
экспертов стала влиятельной организацией, в которой были представлены интересы
десятков компаний. Среди них - производители телевизоров, компьютеров и
микросхем, телевизионные и телекоммуникационные компании. Принятие MPEG-1
прошло успешно. В 1996 году стандарт получил престижную премию "Эмми".
В том же году в Китае было продано 2 млн. декодеров MPEG, в следующем -
4 миллиона.
Вслед за MPEG-1 группа приступает к работе над MPEG-2,
который задумывался как стандарт для передачи (а не хранения и воспроизведения,
как MPEG-1) в цифровом виде телевизионного изображения. Примерно в это
же время начинает прорабатываться и MPEG-3, который предназначался для
кодирования сигналов HDTV. Позже он вошел в MPEG-2.
MPEG-2 в основном сформировался в 1992-1993 годах. Очень
важной оказалась победа, которую одержал MPEG-2 над разработкой, предложенной
AT&T. По признанию экспертов, хотя качество варианта AT&T в чем-то
даже превосходило MPEG-2, все-таки последний был более прост и дешев в
реализации. Отчасти, победе группы MPEG сопутствовал тот факт, что некоторые
ее члены участвовали и в проекте AT&T. Поэтому наиболее рациональные
идеи американского проекта перекочевывали в MPEG. Если до 1994 года MPEG
имела влияние в основном в Европе и Азии, то победа над AT&T, а также
над интересными разработками отдельных изобретателей (Woo Paik из General
Instrument, Jae Lim из Массачусетса) открыла для MPEG богатый американский
рынок. Немаловажным фактором стало и удачное подключение MPEG-2 к созревавшей
технологии DVD. Хотя весьма странным может показаться тот факт, что для
кодирования звукового сопровождения в DVD-ROM предпочтение почему-то отдается
Dolby AC-3 вместо популярного MPEG Layer 3.