MPEG Kodlama Sistemleri – MPEG-1 MPEG-2,MPEG-4, MPEG-7, MPEG-21

MPEG Kodlama Sistemleri

MPEG, birbirini izleyen video çerçevelerinde büyük oranda tekrar eden benzerlikleri ve insan gözünün algılayamayacağı düzeydeki detayları yok sayarak yüksek oranda sıkıştırma sağlamaktadır.



MPEG-1: MPEG’in bir araştırma grubu olarak ilk projesi MPEG-1 (ISO/IEC 11172) standardıdır. MPEG-1 birleşik ses ve görüntü sıkıştırma, kodlama ve multiplex sistemini tarif eden bir standarttır. Bu standart VHS kalitesinde 1.5 Mb/s’e kadar videoyu ve 192 kb/s’e kadar stereo sesi saklamak için kullanılır. Düşük ayırıcılı video olarak tanımlanan MPEG-1, CD-ROM medyası için tasarlanmıştır ve 353 x 240 piksellik bir çözünürlüğe sahiptir. MPEG-1 standardı yayın ölçütleri için istenilen nitelikte görüntü kodlamaya uygun değildir. DVD okuyucu ve “home sinema” gibi amatör tüketici elektroniği amaçlı daha gelişmiş tekniklerin yaygınlaşmasıyla evlerde de yerini MPEG-2 standardına bırakmıştır. MPEG-1 teknolojisi diğer MPEG standartlarına bir temel teşkil etmesi bakımından önem taşımaktadır.

MPEG-2: Günlük hayatımıza DVD ile giren MPEG-2 çeşitli uygulamaları destekleyen özel bir kodlama sistemidir. MPEG-2, yüksek kalitedeki görüntüyü yaklaşık olarak 1 Mb/sn’lik veri transfer hızıyla sağlamaktadır. MPEG-2 standardı, 3-15 Mb/s’de SDTV ve 15-30 Mb/s arasındaki bit hızlarında da HDTV’yi kodlama olarak belirlenmiştir.

MPEG-2’nin kodlama mantığı bakımından büyük benzerlikler gösterdiği MPEG-1’den farkı, alan yapılanmasına izin vermesidir. Yüksek ayırıcılı video olan MPEG-2, sayısal yayıncılık imkânlarını bizlere sunmaktadır.

MPEG-2 hem yüksek çözümleme hem de daha kaliteli görüntüyü daha geniş bir bant ile sağlamak amacıyla geliştirilmiş bir standarttır. Bugün televizyonda gördüğümüz hemen her görüntü, analog bir alıcıda bile, MPEG-2 ile kodlanmış ve çözülmüştür. Buna karşılık, MPEG-2’nin internet ortamındaki uygulamalarda kullanım zorluklarından dolayı kablosuz ağlarda veri transferi ve karşılıklı etkileşim sağlayan çoklu ortam (multimedya) uygulamalarında kullanılmak üzere MPEG-4 standardı geliştirilmiştir.

MPEG-4: 1999 yılında standartlaşan MPEG-4, kolay kullanılır, adapte edilebilen, etkileşimli bir ses/video sıkıştırma standardı olup, MPEG-2’ye göre daha yüksek sıkıştırma olanağı sağlamaktadır. Sayısal sesli ve görsel verilere erişim ve bu verilerin yönetimini; içerik temelli iletişimin yeni biçimlerini desteklemek üzere geliştirilmiş sıkıştırma standardı olan MPEG-4, sadece bir dizi ve görüntü kodlayıcısı olmanın ötesinde, verimli gösterimi destekleyen tam bir sistemdir. Bu sistem ses ve görüntü sıkıştırmayı geliştirerek, yayın, genişbant, kablosuz ve paket medya ağlarında düşük bant genişliklerinden yüksek tanımlı kaliteye kadar içerik ve hizmet dağıtımına olanak sağlamaktadır.

Her tür bant genişliğinde etkileşimli çoklu ortam dağıtım sistemleri için uygun birçoklu ortam sunum teknolojisi olan MPEG-4, çoklu ortam kullanımı ve işlevselliğinde önemli bir devrim niteliğindedir. MPEG-4 kullanıcılara kablosuz ağlar, sayısal televizyon ve internet gibi birçok dar bant ve genişbant platformları sunmaktadır.

Avni Morgül MPEG-4’ün temel özelliklerini şu şekilde sıralamıştır:

• İçerik (nesne) tabanlı kullanıma olanak sağlar.
• Çoklu ortam (Multimedya) kullanımlara olanak sunar.
• Aynı anda veri ve görüntü iletimine uygundur.
• İçerik tabanlı ölçekleme yapılabilir.
• Doğal, yapay ve karışık görüntü işletimine uygundur.
• Daha etkili kodlama ve sıkıştırma gerçekleştirir.
• Çok düşük bit hızında hareketli resim iletimi sağlar.
• Gürültü ve hatalara daha dayanıklıdır.

Açık bir standart olan MPEG-4’ün en önemli özelliği nesne tabanlı olmasıdır. MPEG-4 kullanıcıya, hem hareketli görüntü gibi gerçek, hem de bilgisayar destekli tasarım çıktıları veya bilgisayarla üretilmiş karikatür tarzı çizimler gibi sentetik kaynaklardan üretilen sahnelerdeki nesnelerle etkileşime girme olanağı vermektedir. Örneğin, kullanıcı bir arabanın rengini değiştirebilir, bir oyuncuyu takip edebilir, ileri düzey bir video programını kişiselleştirebilir, iç içe resim pencerelerinden programla ilgili yorumları dinleyebilir, sponsorun reklamlarını izleyebilir: hepsi çoklu ortam nesnelerini destekleyen MPEG-4 akışı içerisinde gerçekleşir. MPEG-4, standart ve yüksek görüntü kodlayıcıları ve set üstü cihazları, taşınabilir sayısal yayın alıcıları, görüntülü cep telefonları ve diğer yeni amatör elektronik cihazlarda da kullanılmaktadır.

İnternet ortamında daha fazla bilgiyi kaliteli bir şekilde sıkıştırabildiği için MPEG-4 diğer sıkıştırma türlerine göre daha çok tercih edilmektedir. MPEG-4, MPEG-7 ve MPEG-21 ile etkileşimli ve uyum içerisinde çalışması sonucunda etkileşimli televizyon yayıncılığının temel taşını oluşturmaktadır.

MPEG-1 ve MPEG-2 sıkıştırma tekniklerine yoğunlaşmış iken, MPEG-4 içerik içindeki nesneleri tanımlayarak, içeriğin doğasına göre özel kodlama tekniklerini kapsamak suretiyle bir üst düzey teknolojiyi getirmiştir. MPEG-1, MPEG-2 ve MPEG-4 bilginin kendisiyle ile doğrudan ilgili standartlardır. MPEG-7 ise bu bilgiler hakkındaki bilgiler ile ilgili bir standarttır. Dolayısıyla MPEG-7 bir sıkıştırma standardı olmayıp sıkıştırılmış dosyaların içeriklerinin analizine yönelik bir çalışmadır.

MPEG-7: Bilgisayar yazılımları veya cihazlar ile ulaşılabilen veya aktarılabilen çoklu ortam bilgilerinin içerdiği anlamları tanımak için geliştirilmiş Çoklu Ortam İçerik Tanımlama Arayüzü (Multimedia Content Description Interface) olarak tanımlamaktadır. Kısaca arşivlerin içerik anlamında birbirlerini anlayacakları ortam olarak ifade edilebilir. Temel amaç, niteliklerine bakılmaksızın çoklu medya özellikli görsel ve işitsel verilere üst veri bilgisi ekleyerek standart bir biçimde depolamak ve tanımlamaktır.

MPEG-21: Bu standart MPEG-7’deki çoklu ortam dağıtım zincirindeki eksikleri ortadan kaldırmak amacıyla geliştirilmeye başlanmıştır. MPEG-7 teknolojisi ile başlayan “tanımlanabilir varlık” kavramı geliştirilerek tüm çoklu ortam öğelerini kapsayan “sayısal öğe” kavramını ortaya çıkarmıştır. Bu bağlamda, MPEG-21, sayısal çoklu ortam işaretlerinin elektronik ortamda üretimi, iletimi ve ticareti için bir alt yapı oluşturma amaçlı değişik standartlı sistemlerin birlikte çalışabilmesini sağlayan yeni bir standarttır. MPEG-21 teknolojisi ile birlikte standart bir temsil sağlanmış ve sayısal öğeler bu çerçevede yapılandırılarak yeni bir uygulama ortaya çıkmıştır. Bu standartla internet ortamında herhangi bir kişi bir yayın hazırlayabilir ve ticaretini yapabilir. MPEG-21 ortamı, sayısal öğelerle (Digital Item) etkileşen kullanıcılardan (User) oluşur. Sayısal bir öğe, tek bir resim, bir ses izi gibi içeriğin bir parça elemanı olabileceği gibi komple bir görsel-işitsel öğe olabilir. Kullanıcılar; üretici, telif hakkı sahibi, kullanıcı, yayıncı, dağıtıcı veya sayısal öğeyle uğraşan herkes olabilirler.

Sonuç olarak, MPEG-7 ve MPEG-21, MPEG kodlama sisteminin işlevselliğini arttıran ve yeni içerik yönetim özellikleri yaratmak için MPEG-4 ile tam olarak bütünleşen, ek sistemlerdir. MPEG-4’te dâhili bir MPEG-7 veri tipi bulunmaktadır. Bu sayede, MPEG-7 tanımlamaları ve materyal verileri, MPEG-4 dizileri olarak taşınabilmektedir. Ayrıca, MPEG-4’ün içerik gösterimlerini tamamlamak için MPEG-21’in teknik özellikleri yazılmaktadır. Bu teknik gelişmeler ve sistemler arası bütünleşmeler sonucu, DVB’nin 2000 yılında ortaya koymuş olduğu vizyonu gerçekleşmektedir. Bu vizyon; televizyon yayıncılık sistemleri ile internet dünyasını evlendirme, birleştirme olarak özetlenebilir.