MPEG

El Moving Picture Experts Group (MPEG) ha definido una serie de estándares para comprimir señales de video y audio utilizando la compresión DCT (Discrete Cosine Transform), quien provee un lenguaje universal de video digital de alta calidad.
Este recurso utiliza los algoritmos del JPEG para comprimir cuadros individuales, para luego eliminar los datos que se mantienen iguales en los cuadros sucesivos.
Los formatos MPEG son asimétricos, lo cual significa que toma más tiempo comprimir un cuadro de video de lo que tarda en descomprimir.

MPEG-1 (también conocido como White Book Standard, o estándar de libro blanco), fue diseñado para obtener resultados comparables al video VHS a un ratio de 1.5 Mbits por segundo, y así poder ser reproducido en lectoras de CD denominadas VideoCD (artefactos en franca extinción desde la llegada del DVD al mercado).
Este estándar publicado en 1993 soporta codificaciones de video a ratios de 1.5 Mbits/s, calidad transparente de audio estéreo a 192 Kbits/s, una resolución de 352 x 240 a 30 fps y calidad altamente comparable a la del VHS.
La resolución de 352 x 240 es típicamente ampliada e interpolada ( ampliar la resolución causa que la imagen se vea invadida por cuadrados, ya que un píxel ampliado se convierte en cuatro píxels del mismo valor de colores. El proceso de interpolación mezcla los píxels adyacentes interponiendo píxels con valores de color al estilo “adivinanza”).
El MPEG-1 permite archivar más de 70 minutos de video y sonido de alta calidad en un CD convencional, y está optimizado para señales de video no entrelazadas.

En el transcurso de la década de los 90, MPEG reconoció que era necesario un segundo estándar para codificar video a ratios más altos y de formato entrelazado.
El resultado, conocido como estándar MPEG-2, es capaz de codificar señales televisivas convencionales a ratios que van desde 1.5 Mbit/s hasta 15 Mbit/s.

El MPEG-2 agrega también la posibilidad de comprimir sonido surround multi channel (múltiples canales), y es directamente compatible con el MPEG-1.
Su resolución es de 704 x 480 - el doble del MPEG-1 - y está optimizado para altas demandas de aplicaciones de entretenimiento, como el servicio de televisión satelital DDS y el DVD.
A un ratio de transferencia de datos alrededor de los 10 Mbit/s, el MPEG-2 es capaz de entregar video cercano a la calidad de la televisión moderna y con audio de 5 canales. La resolución duplica la calidad vista en los videos VHS, permite ampliar la imagen sin perder definición y otorga la capacidad de poder mezclar imágenes estáticas entre las imágenes con movimiento.

El MPEG-3 (quien no posee relación con el formato de audio comprimido Mp3), en una primera instancia fue gestado para ser utilizado en la HDTV (High Definition TeleVision o televisión de alta definición), pero los esfuerzos se esfumaron, dejando de lado el estándar y otorgándole a la HDTV la compresión MPEG-2.

El MPEG-4 comprende un formato multimedia de bajo ancho de banda relacionado a QuickTime y con mix de medios, permitiendo así al video y al audio coexistir con otros formatos audiovisuales de las PC.
Quizá, lo más importante de este formato es el hecho de que provee maneras estandarizadas de representar unidades de contenido visual, auditivo o audiovisual como objetos mediáticos discretos. Estos pueden ser de origen natural o sintético, como por ejemplo grabados desde un micrófono, filmados o generados por ordenador; esta ventaja permite a los usuarios interactuar en las escenas MPEG-4.

El MPEG-7, también conocido como Multimedia Content Description interface (o interfaz para la descripción de contenido multimedia) se encuentra en pleno desarrollo. Sus intenciones serán crear un estándar para describir los datos del contenido multimedia que será el soporte del grado de interpretación del significado de la información, el cual será accesible a través de códigos informáticos.

El video MPEG requiere de menos ancho de banda que el J-MPEG ya que combina dos formas de compresión; al igual que el J-MPEG, utiliza un recurso denominado intraframe o compresión espacial, el cual deshecha la redundancia de cada cuadro de video. Sumado a esto, el MPEG, además, agrega otro proceso denominado interframe o compresión temporal, quien deshecha la redundancia entre cada cuadro de video. Al tomar dos cuadros secuenciales de video veremos pocos cambios en un total de 25 por segundo, por lo que el MPEG reduce el ratio de datos al grabar cambios en lugar de cuadros completos.

La transmisión del video MPEG consiste en una secuencia de cuadros conocida como GOP (Group of pictures o grupo de imágenes). Cada grupo, típicamente de entre 8 y 24 cuadros de duración, posee solo un cuadro completo representado en su totalidad, comprimido utilizando solamente la compresión intraframe; es como una imagen estática JPEG y es conocida como un I Frame. Alrededor de ella hay cuadros temporalmente comprimidos representando solamente el cambio en los datos. Durante la codificación, poderosas técnicas de predicción de movimientos comparan el movimiento de ellas con los cuadros siguientes, definiendo puntos en las áreas con movimiento para así trazar vectores y de esta manera saber cómo se moverán esos puntos entre un cuadro y otro; de esta manera, al grabar solo los vectores, los datos que necesitan ser grabados serán sustancialmente reducidos.
Los cuadros P (predictive o predictivos) se refieren solamente al cuadro previo, mientras que B (bi-directional o bi direccionales) se basan en el cuadro previo y subsecuentes.
No solo la compresión espacial de cada cuadro individual puede ser tratada, ya que utilizando GOP más prolongados, con más cuadros B y P, los ratios de transferencia pueden ser aún más bajos.

El uso principal del video MPEG se da en páginas web, CDs interactivos, VideoCD, DVD y televisión digital. Mientras que los reproductores MPEG se encuentran disponibles gratuitamente o incluidos en los sistemas operativos, los codificadores no abundan de la misma manera que los reproductores.