MPEG-4

APLICACION PLICACIONES ES DEL DE L ESTA EST ANDAR NDAR MPEG-4 M PEG-4 Tullio C., Piero P. Universidad Central de Venezuela, Facultad de Ingeniería, Escuela Esc uela de Ingeniería Ingeniería Eléctrica, Pos t-Grado, t-Grado, Los Chaguaramos, apartado 48146, Caracas 1041A, 1041A, Venezuela. Febrero del 2001. e-mail: [email protected]

RESUMEN Adicionalmente a los estándares MPEG-1 y MPEG-2 que brindan una eficiente codificación de imagen convencional y secuencias de audio, el estándar MPEG-4 ofrece una representación codificada eficiente de datos de audio y video, permitiendo el acceso y manipulación de objetos audiovisuales en un dominio comprimido y codificado, para cubrir aplicaciones interactivas basados en multimedia y de esta forma ofrecer una presentación flexible de contenidos audiovisuales en la world-wide-web, juegos de computadoras, televisión bajo demanda, vídeoteléfonos y otras aplicaciones relacionadas, haciendo uso del alto grado de compresión que se obtiene MPEG-4.

ABSTRACT In addition to standard MPEG-1 or MPEG-2 like provisions for efficent coding of conventional image or audio sequences. MPEG-4 will enable an efficient coded representation of the audio and video data that can be "content based", with the aim to use and present the data in a highly flexible way. In particular it is envisioned to allow the access and manipulation of audio-visual objects in the com pressed press ed domain at the coded data level level - to assist ass ist future Multimedia Multimedia database acc ess applications such s uch as the flexible presentation of image or audio content in the World-Wide-Web, computer games, and related applications, using the compression rate providing for MPEG-4.

EL ESTANDAR MPEG-4

escena, siendo cada una, un objeto audiovisual definido y tratado en forma completamente diferente.

La clave tecnológica que representa la diferencia fundamental de MPEG-4 es la habilidad de codificar objetos visuales de El estándar MPEG-4 ofrece una serie de formas arbitrarias, ya que los objetos visuales tecnologías tecnologías que definen: de MPEG-2 están limitados a tener formas 1. La representación codificada de unidades rectangulares. En MPEG-4 es posible con contenido de audio, de video, componer escenas en donde diferentes llamados objetos audiovisuales o AVO. personas (imágenes en 2D) pueden estar   juntas alrededor de una mesa en la misma

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2. La forma en que los diversos AVO AVO están compuestos en una escena.

MPEG-4 puede comprimirse la información de un DVD de 8 GB en un CD de 700MB.

3. La manera en la que los AVOs son multiplexados y sincronizados, para que puedan ser transportados sobre canales de una red ofreciendo calidad de servicio apropiada para la naturaleza de los mismos o requerimientos del usuario final.

En particular, para comunicaciones multimedia audiovisuales interactivas sobre redes móviles o PSTN, ofrecer una buena calidad de video con bajas velocidades de transmisión es una funcionalidad importante del estándar MPEG-4. Los servicios ofrecidos comprenden la transmisión de video-teléfono, aplicaciones de videoconferencia, acceso a servidores de video para aplicaciones multimedia, o vigilancia remota, por nombrar algunas posibilidades.

4. Una interfaz genérica genérica entre la aplicación aplicac ión y los mecanismos mec anismos de transporte. 5. La manera en la que el usuario final interactúa con la escena, como, por ejemplo cambiando el punto de vista, o con un objeto individual en la escena, como, por ejemplo, haciendo click en el objeto para obtener información acerca de las características de este. 6. La proyecc proyección ión de la escena audiovisual compuesta sobre el equipo terminal de audio y/o video deseado.

MPEG-2 VS. MPEG-4 El video es problemático en términos de almacenamiento y transmisión debido al extenso tamaño de los archivos. Un video no comprimido, de pantalla completa significa la necesidad de 30 archivos de imagen de 1MB, cada uno, por segundo, sin incluir las señales de sonido. El estándar de compresión de video MPEG-2, a través de comparaciones entre una trama de video y las sucesivas, nos permite que se almacene o envíe solo la información de los cambios entre las tramas, el resto será repetida de la primera trama, de esta forma mucha de la data original puede ser dejada de transmitir, reduciendo el ancho de banda necesario. El único problema es que el mínimo denominador común de una trama simple sigue siendo comparativamente largo. Para ahorrar espacio, MPEG-4 reconoce objetos individualmente dentro de la trama. Manipulando cada objeto en forma individual, MPEG-4 es capaz de desechar una mayor cantidad de información, obteniendo órdenes de compresión que van de 8 a 12 veces menos que los obtenidos en MPEG-2. Con

VIDEO INTERACTIVO El poder real de MPEG-4 es que su codificación basada en objetos permite que una gran variedad de funciones interactivas sean introducidas en los archivo de video o streams . Desde que el video es aislado en objetos, los productores de multimedia y desarrolladores de software y juegos, pueden aislar parte del video para efectos especiales particulares. Por ejemplo, un productor puede mapear el logotipo de una marca de automóviles en la franela de un actor. El actor puede ser un objeto clickable  durante la película, el observador puede hacer click en el actor, y podría aparecer en la pantalla información acerca de esa marca de automóviles.

APLICACIONES DEL MPEG-4 Actualmente, dispositivos Pocket PC , como la Compaq iPaq, y unidades basadas en Windows CE como la Intermec 6651, pueden reproducir MPEG-4 y PacketVideo ofrece un sitio web con videos cortos que pueden ser bajados en forma inalámbrica hacia la Pocket  mientras Motorola y Mitsubishi PC , recientemente presentaron prototipos de teléfonos celulares que pueden reproducir el contenido de Pac ketVideo. ketVideo. MOTOROLA Y PACKETVIDEO 

Video a través de teléfonos móviles es una tecnología prometida en la tercera generación de comunicaciones, pero Motorola, junto con

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PacketVideo, compañía líder en software para aplicaciones multimedia inalámbricas, realizaron, en mayo del 2000 una demostración de transmisión de video MPEG4 sobre una red móvil de datos GPRS (General General Packet Pack et Radio Service ) en Barcelona, España. La posibilidad de transmitir MPEG-4 sobre GPRS fue demostrada inicialmente por Motorola en el congreso mundial de GSM en Francia a principios del 2000, y también en el foro internacional de tecnología CeBIT en Alemania. La transmisión de video sobre GPRS se basó en el uso de productos de software basados en codificación, decodificación, y gestión de transmisión, desarrollados por la casa PacketVideo, permitiendo una gran variedad de contenido y aplicaciones multimedia enviadas a dispositivos móviles. Los dispositivos utilizados fueron PDA equipados con el software decodificador PVPlayer, también de PacketVideo, conectados vía enlaces infrarrojos, hacia la unidad portatil central de Motorola. Para la exhibición de Barcelona, tanto video en vivo, como streaming , fueron tomados desde la Internet y una selección de cámaras web, siendo transportados a través de la solución GPRS end-to-end de Motorola, hasta los dispositivos terminales de usuario. Las cámaras web se encontraban situadas en las oficinas principales de PacketVideo en San Diego, USA, en el congreso mismo en Barcelona y en el centro de excelencia en Londres Invisix. PACKETVIDEO El software MPEG-4 de PacketVideo, esta compuesto por sistema operativo, plataforma e interfaz de aire independientes. Está diseñado para que reconozca y cancele errores provenientes de la comunicación inalámbrica, permitiendo que dispositivos móviles reciban video de calidad, haciendo uso de velocidades de transmisión de 14.4Kbps, tanto en redes de 2.5G y 3G. Una característica resaltante del software de PacketVideo es la capacidad de ajustar en forma dinámica el ancho de banda disponible, y mostrar la mejor imagen posible, brindando

una transmisión transm isión estable y en tiempo real a pesar de las variaciones del ancho de banda. GPRS La tecnología GPRS ofrece servicio de transporte de datos a altas velocidades sobre redes GSM existentes basado en técnicas de IP, y permite a los subscriptores enviar y recibir paquetes de información informac ión sobre canales de radio GSM entre terminales móviles de distintas redes y hacia o desde la Internet. DECODIFICADOR MPEG-4 TOSHIBA

Toshiba America Electronic Components Inc. en representación de Toshiba Corp. diseñó en diciembre del 2000, el primer decodificador silicon MPEG-4 de bajo consumo. El dispositivo, designado el TC35274XB, integra un decodificador MPEG-4 con 4 Mb de DRAM en un simple chip de bajo consumo. Este nuevo decodificador permitirá a los diseñadores diseñadores crear c rear productos productos de comunicación inalámbrica avanzados que puedan recibir y decodificar señales multimedia. El insertar la DRAM permite una considerable reducción en la disipación de potencia (50 mW), sin degradar el desempeño del chip, esto es debido a las bajas capacitancias en las conexiones sobre el chip. Desde la perspectiva de aplicación, se puede producir un video-teléfono móvil alimentado por baterías, con la mitad de consumo que un modelo que utilice solución de memoria fuera del chip. El TC35274XB permite 15 tramas de MPEG-4 video decodificación por segundo con QCIF (176x144 pixels) con una velocidad de reloj de 30 MHz. El “video core ” consiste de un procesador RISC de 16 bits y aceleradores de hardware dedicados que permiten programabilidad, con alto desempeño y bajo consumo. El software de programa para el RISC es cargado en la DRAM antes de comenzar alguna operación. Adicionalmente aplicaciones como H.263, pueden realizarse utilizando el software apropiado. IMT-200 handsets y terminales móviles soportarán transmisión de imágenes en movimiento y

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sonido de alta calidad. La tecnología de video compresión MPEG-4, es específicamente diseñado para transmisión de video inalámbrico y se espera que sea un elemento clave para los servicios de la IMT-2000. Las muestras del decodificador MPEG-4 TC35274XB se podrán comprar a partir del primer cuarto del 2001 a un costo aproximado de U$ 35 y la producción en masa de este dispositivo se realizará a partir del segundo cuarto del 2001. INTERNET VIEWCAM MPEG-4 DE SHARP 

Actualmente en el mercado, Sharp nos ofrece una cámara de vídeo digital que basa su funcionamiento en el estandar MPEG-4. El modelo es VNEZ1 MPEG-4 Internet Viewcam . La VNEZ1 es fundamentalmente diferente de una cámara regular. Y aunque no nos brinda una increíble calidad de vídeo, las tomas ocupan una reducida cantidad de memoria, haciendo fácil en envío de esta por la Internet. Los rangos de calidad de vídeo van desde ¼ de VGA a una resolución 320x240, usando de dos a cinco tramas por segundo, hasta la resolución normal a 160x120 dpi usando de cinco a diez tramas por segundo. También nos permite tomar imágenes fijas en formato JPEG a 640x480 dpi. Para la reproducción del vídeo sobre PCs, la cámara utiliza Microsoft Advanced Streaming Format o ASF, y no es compatible con usuarios MAC o Windows NT. La unidad utiliza para el almacenamiento tarjetas SmartMedia estandar, y pueden obtenerse hasta una hora de grabación sobre una memoria mem oria de 32 MB. MB. A continuación se listan una serie de características de la cámara Sharp VNEZ1:

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Formato de compresión de imágenes en movimiento: estándar es tándar MPEG-4 MPEG-4

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Formato de compresión de imágenes fijas: estándar JPEG

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Formato de grabación de vídeo: Microsoft Advanced Streaming Format

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Memoria: SmartMedia (SSFDC) 3.3 voltios hasta 32 MB Dispositivo de levantamiento de imágenes: 0.25 pulgadas CCD con aproximadamente 350,000 pixels, filtro RGB

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Monitor LCD: monitor a color LCD TFT de 1.8 pulgadas

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Consumo: 3.4 watts grabando, 2.7 watts reproduciendo

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Dimensiones: Dimens iones: 3.2x3.5x1.7 pulgadas pulgadas

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Peso: 5.2 onzas

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Requerimientos de Sistema: computador compatible con AT/PC con Windows 95 o 98. Precio: U$ 599

CONCLUSIONES Los clientes demandan cada vez servicios más exigentes y que requieren de un ancho de banda, cada vez mayor. El estándar MPEG-4 nos brinda una solución a este problema, gracias al alto grado de compresión que se alcanza y al grado de interactividad que este ofrece. MPEG-4 no tiene como finalidad reemplazar a MPEG-2, por lo contrario ofrece nuevas aplicaciones y nuevos tipos de contenidos, y muchos más tipos de conexiones. El Moving  Picture Expert Group desarrolla la manera en la que MPEG-4 y MPEG-2 trabajen en conjunto. En la medida en la difusión de información se realice en forma digital, utilizando métodos que utilicen en forma eficiente el ancho de banda de transmisión disponible, como es el caso de MPEG-4, y que los equipos terminales, como TV, teléfonos celulares, PDA, etc, se conviertan en equipos audiovisuales interactivos, una nueva etapa en la era de la multimedia comienza.

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REFERENCIAS Leonardo Chiariglione, “MPEG and  ”, Torino, Italia, multimedia communications ”, www.cselt.it Heinrich Hertz, “MPEG-4 Video Standard for  ”, Image Processing Multimedia Applications ”, Departament, Institut Berlin, wwwam.hhi.de Stephen Jacobs, “MPEG-4 on the way ”, ”, www.cnet.com “Toshiba Unveils Low-Power, Single-Chip  ”, InternetNews, MPEG-4 Decoder ”, www.internetnews.com “Seeing is Believing – Motorola and  PacketVideo demostrate MPEG-4 video over  ”, Motorola, www.motorola.com GPRS ”, “Sharp VNEZ1 MPEG-4 Internet Viewcam ”, ”, www.amazon.com

REFERENCIA REFEREN CIA BIOGRÁFICA BIO GRÁFICA:: Piero P. Tullio C. nació en Caracas, Venezuela el 27 de abril de 1977. En julio del año 2000 obtuvo el título de Ingeniero Electricista mención Comunicaciones en la Universidad Central de Venezuela. Actualmente trabaja en Telecomunicaciones MOVILNET como Ingeniero de Telecomunicaciones Telecomunicaciones en Caracas. C aracas.

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