MPEG-4

MPEG-4 é um grupo de padrões internacionais para compressão de áudio digital e dados visuais, sistemas multimídia e formatos de armazenamento de arquivos. Foi originalmente introduzido no final de 1998 como um grupo de formatos de codificação de áudio e vídeo e tecnologias relacionadas acordadas pelo ISO/IEC Moving Picture Experts Group (MPEG) (ISO/IEC JTC 1 /SC29/WG11) sob o padrão formal ISO/IEC 14496 – Codificação de objetos audiovisuais. Os usos do MPEG-4 incluem compactação de dados audiovisuais para vídeo na Internet e distribuição de CD, voz (telefone, videofone) e aplicações de televisão aberta. O padrão MPEG-4 foi desenvolvido por um grupo liderado por Touradj Ebrahimi (mais tarde presidente do JPEG) e Fernando Pereira.^[1]

Background

O MPEG-4 absorve muitos dos recursos do MPEG-1 e MPEG-2 e outros padrões relacionados, adicionando novos recursos, como suporte VRML (estendido) para renderização 3D, arquivos compostos orientados a objetos (incluindo objetos de áudio, vídeo e VRML), suporte para gerenciamento de direitos digitais especificado externamente e vários tipos de interatividade. O AAC (Advanced Audio Coding) foi padronizado como um complemento do MPEG-2 (como Part 1) antes que o MPEG-4 fosse lançado.

O MPEG-4 ainda é um padrão em evolução e está dividido em várias partes. As empresas que promovem a compatibilidade com MPEG-4 nem sempre declaram claramente a que nível de compatibilidade de "parte" se referem. As principais partes a serem observadas são MPEG-4 Part 2 (incluindo Advanced Simple Profile, usado por codecs como DivX, Xvid, Nero Digital e 3ivx e pelo QuickTime 6) e MPEG-4 parte 10 (MPEG-4 AVC/H .264 ou Advanced Video Coding, usado pelo codificador x264, Nero Digital AVC, QuickTime 7 e mídia de vídeo de alta definição como Blu-ray Disc).

A maioria dos recursos incluídos no MPEG-4 são deixados para desenvolvedores individuais decidirem se implementam ou não. Isso significa que provavelmente não há implementações completas de todo o conjunto de padrões MPEG-4. Para lidar com isso, o padrão inclui o conceito de "perfis" e "níveis", permitindo que um conjunto específico de capacidades seja definido de forma apropriada para um subconjunto de aplicações.

Inicialmente, o MPEG-4 destinava-se principalmente a comunicações de vídeo de baixa taxa de bits; no entanto, seu escopo como padrão de codificação multimídia foi posteriormente expandido. O MPEG-4 é eficiente em uma variedade de taxas de bits, variando de alguns kilobits por segundo a dezenas de megabits por segundo. O MPEG-4 oferece as seguintes funções:

• Eficiência de codificação melhorada em MPEG-2^[2]
• Capacidade de codificar dados de mídia mista (vídeo, áudio, fala)
• Resiliência a erros para permitir uma transmissão robusta
• Capacidade de interagir com a cena audiovisual gerada no receptor

Visão geral

O MPEG-4 fornece uma série de tecnologias para desenvolvedores, para vários provedores de serviços e para usuários finais:

• O MPEG-4 permite que diferentes desenvolvedores de software e hardware criem objetos multimídia com melhores habilidades de adaptabilidade e flexibilidade para melhorar a qualidade de serviços e tecnologias como televisão digital, gráficos de animação, World Wide Web e suas extensões.
• Provedores de rede de dados podem usar MPEG-4 para transparência de dados. Com a ajuda de procedimentos padrão, os dados MPEG-4 podem ser interpretados e transformados em outros tipos de sinais compatíveis com qualquer rede disponível.
• O formato MPEG-4 oferece aos usuários finais uma ampla gama de interação com vários objetos animados.
• Sinalização padronizada de gerenciamento de direitos digitais, também conhecida na comunidade MPEG como gerenciamento e proteção de propriedade intelectual (IPMP).

O formato MPEG-4 pode executar várias funções, entre as quais podem ser as seguintes:

• Multiplexação e sincronização de dados, associados a objetos de mídia, de forma que eles possam ser transportados de forma eficiente através de canais de rede.
• Interação com a cena audiovisual, que se forma na lateral do receptor.

Perfis e Níveis

O MPEG-4 fornece um amplo e rico conjunto de ferramentas para codificação. Subconjuntos dos conjuntos de ferramentas MPEG-4 foram fornecidos para uso em aplicações específicas. Esses subconjuntos, chamados de 'Perfis', limitam o tamanho do conjunto de ferramentas que um decodificador deve implementar.^[3] A fim de restringir a complexidade computacional, um ou mais 'níveis' são definidos para cada perfil.^[3] Uma combinação de Perfil e Nível permite:^[3]

• Um construtor de codecs para implementar apenas o subconjunto do padrão necessário, mantendo a interoperabilidade com outros dispositivos MPEG-4 que implementam a mesma combinação.^[3]
• Verificar se os dispositivos MPEG-4 estão em conformidade com o padrão, conhecido como teste de conformidade.^[3]

MPEG-4 Parts

O MPEG-4 consiste em vários padrões - denominados "partes" - incluindo os seguintes (cada parte cobre um certo aspecto de toda a especificação):

Parts MPEG-4^[4][5]

Part	Número	Primeira data de lançamento público (primeira edição)	Última data de lançamento público (última edição)	Última alteração	Título	Descrição
Part 1	ISO/IEC 14496-1	1999	2010[6]	2014[7]	Systems	Descreve a sincronização e multiplexação de vídeo e áudio. Por exemplo, o formato de arquivo MPEG-4 versão 1 (obsoleto pela versão 2 definida em MPEG-4 Parte 14). A funcionalidade de uma pilha de protocolos de transporte para transmitir e/ou armazenar conteúdo em conformidade com a ISO/IEC 14496 não está dentro do escopo de 14496-1 e apenas a interface para esta camada é considerada (DMIF). As informações sobre o transporte de conteúdo MPEG-4 são definidas, por exemplo, em MPEG-2 Transport Stream, RTP Audio Video Profiles e outros.[8][9][10][11][12]
Part 2	ISO/IEC 14496-2	1999	2004[13]	2009	Visual	Um formato de compressão para dados visuais (vídeo, texturas estáticas, imagens sintéticas, etc.). Um dos muitos "perfis" na Part 2 é o Advanced Simple Profile (ASP).
Part 3	ISO/IEC 14496-3	1999	2009[14]	2017[15]	Audio	Um conjunto de formatos de compressão para codificação perceptiva de sinais de áudio, incluindo algumas variações de Advanced Audio Coding (AAC), bem como outros formatos e ferramentas de codificação de áudio/fala (como Audio Lossless Coding (ALS), Scalable Lossless Coding (SLS), Áudio Estruturado, Text-To-Speech Interface (TTSI), HVXC, CELP e outros)
Part 4	ISO/IEC 14496-4	2000	2004[16]	2016	Teste de conformidade	Descreve os procedimentos para testar a conformidade com outras partes do padrão.
Part 5	ISO/IEC 14496-5	2000	2001[17]	2017	software de referência	Fornece software de referência para demonstrar e esclarecer as outras partes do padrão.
Part 6	ISO/IEC 14496-6	1999	2000[18]		Delivery Multimedia Integration Framework (DMIF)
Part 7	ISO/IEC TR 14496-7	2002	2004[19]		Software de referência otimizado para codificação de objetos audiovisuais	Fornece exemplos de como fazer implementações aprimoradas (por exemplo, em relação à Part 5).
Part 8	ISO/IEC 14496-8	2004	2004[20]		Transporte de conteúdo ISO/IEC 14496 em redes IP	Especifica um método para transportar conteúdo MPEG-4 em redes IP. Ele também inclui diretrizes para projetar formatos de carga útil RTP, regras de uso do SDP para transportar informações relacionadas ao ISO/IEC 14496-1, definições de tipo MIME, análise de segurança RTP e multicasting.
Part 9	ISO/IEC TR 14496-9	2004	2009[21]		Descrição do hardware de referência	Fornece projetos de hardware para demonstrar como implementar as outras partes do padrão.
Part 10	ISO/IEC 14496-10	2003	2014[22]	2016[23]	Advanced Video Coding (AVC)	Um formato de compressão para sinais de vídeo que é tecnicamente idêntico ao padrão ITU-T H.264.
Part 11	ISO/IEC 14496-11	2005	2015[24]		Descrição da cena e motor de aplicação	Pode ser usado para conteúdo rico e interativo com vários perfis, incluindo versões 2D e 3D. MPEG-4 Part 11 MPEG-4 Part 1 revisado - ISO/IEC 14496-1:2001 e duas emendas ao MPEG-4 Part 1. Ele descreve uma descrição em nível de sistema de um mecanismo de aplicativo (entrega, ciclo de vida, formato e comportamento de Java byte code applications) e o Binary Format for Scene (BIFS) e o Extensible MPEG-4 Textual (XMT) – uma representação textual do conteúdo multimídia MPEG-4 usando XML, etc.[24] (Também é conhecido como BIFS, XMT, MPEG-J.[25] MPEG-J foi definido em MPEG-4 Part 21)
Part 12	ISO/IEC 14496-12	2004	2015[26]	2017[27]	Formato de arquivo de mídia de base ISO	Um formato de arquivo para armazenar conteúdo de mídia baseado em tempo. É um formato geral que forma a base para vários outros formatos de arquivo mais específicos (por exemplo, 3GP, Motion JPEG 2000, MPEG-4 Part 14). É tecnicamente idêntico ao ISO/IEC 15444-12 (sistema de codificação de imagem JPEG 2000 – Part 12).
Part 13	ISO/IEC 14496-13	2004	2004[28]		Extensões de proteção e gerenciamento de propriedade intelectual (IPMP)	MPEG-4 Parte 13 revisou uma emenda ao MPEG-4 Parte 1 – ISO/IEC 14496-1:2001/Amd 3:2004. Ele especifica processamento, sintaxe e semântica comuns de gerenciamento e proteção de propriedade intelectual (IPMP) para o transporte de ferramentas IPMP no fluxo de bits, transporte de informações IPMP, autenticação mútua para ferramentas IPMP, uma lista de autoridades de registro necessárias para o suporte das especificações alteradas (por exemplo, CISAC), etc. Foi definido devido à falta de interoperabilidade de diferentes mecanismos de proteção (diferentes sistemas DRM) para proteção e distribuição de conteúdo digital protegido por direitos autorais, como música ou vídeo.[29][30][31][32][33][34][35]
Part 14	ISO/IEC 14496-14	2003	2003[36]	2010[37]	MP4 file format	Também é conhecido como "formato de arquivo MPEG-4 versão 2". O formato de arquivo contêiner designado para conteúdo MPEG-4, que é baseado na Parte 12. Ele revisa e substitui completamente a Cláusula 13 da ISO/IEC 14496-1 (MPEG-4 Part 1: Sistemas), na qual o formato de arquivo MPEG-4 foi previamente especificado.
Part 15	ISO/IEC 14496-15	2004	2017[38]	2020[39]	Part 15: Transporte de vídeo estruturado de unidade de camada de abstração de rede (NAL) no formato de arquivo de mídia de base ISO	Para armazenamento do vídeo da Part 10. O formato do arquivo é baseado na Part 12, mas também permite o armazenamento em outros formatos de arquivo.
Part 16	ISO/IEC 14496-16	2004	2011[40]	2016[41]	Animation Framework eXtension (AFX)	Ele especifica o modelo MPEG-4 Animation Framework eXtension (AFX) para representar o conteúdo de gráficos 3D. O MPEG-4 é estendido com objetos sintéticos de alto nível para especificar geometria, textura, animação e algoritmos de compressão dedicados.
Part 17	ISO/IEC 14496-17	2006	2006[42]		Streaming text format	Formato de legenda de texto cronometrado
Part 18	ISO/IEC 14496-18	2004	2004[43]	2014	Compressão e streaming de fontes	Para Open Font Format definido na Part 22.
Part 19	ISO/IEC 14496-19	2004	2004[44]		Synthesized texture stream	Os fluxos de textura sintetizada são usados ​​para a criação de videoclipes sintéticos de taxa de bits muito baixa.
Part 20	ISO/IEC 14496-20	2006	2008[45]	2010	Lightweight Application Scene Representation (LASeR) and Simple Aggregation Format (SAF)	Os requisitos do LASeR (eficiência de compactação, código e área de memória) são atendidos com base no formato Scalable Vector Graphics (SVG) existente definido pelo World Wide Web Consortium.[46]
Part 21	ISO/IEC 14496-21	2006	2006[47]		MPEG-J Graphics Framework eXtensions (GFX)	Descreve um ambiente programático leve para aplicativos multimídia interativos avançados – uma estrutura que combina um subconjunto do ambiente de aplicativo Java padrão MPEG (MPEG-J) com uma API Java.[25][47][48][49] (no estágio "FCD" em julho de 2005, FDIS em janeiro de 2006, publicado como padrão ISO em 22/11/2006).
Part 22	ISO/IEC 14496-22	2007	2015[50]	2017	Open Font Format	OFFS é baseado na especificação de formato de fonte OpenType versão 1.4 e é tecnicamente equivalente a essa especificação.[51] Atingiu o estágio "CD" em julho de 2005, publicado como padrão ISO em 2007
Part 23	ISO/IEC 14496-23	2008	2008[52]		Symbolic Music Representation (SMR)	Atingiu o estágio "FCD" em outubro de 2006, publicado como padrão ISO em 28/01/2008
Part 24	ISO/IEC TR 14496-24	2008	2008[53]		Interação de áudio e sistemas	Descreve o comportamento conjunto desejado do formato de arquivo MPEG-4 e do áudio MPEG-4.
Part 25	ISO/IEC 14496-25	2009	2011[54]		Modelo de compressão de gráficos 3D	Define um modelo para conectar ferramentas de Compressão de Gráficos 3D definidas nos padrões MPEG-4 a primitivas gráficas definidas em qualquer outro padrão ou especificação.
Part 26	ISO/IEC 14496-26	2010	2010[55]	2016	Conformidade de áudio
Part 27	ISO/IEC 14496-27	2009	2009[56]	2015[57]	3D Graphics conformance	A Conformidade de Gráficos 3D resume os requisitos, faz referências cruzadas com as características e define como a conformidade com eles pode ser testada. Orientações são dadas na construção de testes para verificar a conformidade do decodificador.
Part 28	ISO/IEC 14496-28	2012	2012[58]		Representação de fonte composta
Part 29	ISO/IEC 14496-29	2014	2015		Web video coding	O texto da Part 29 é derivado da Part 10 - ISO/IEC 14496-10. A codificação de vídeo da Web é uma tecnologia compatível com o perfil de linha de base restrita da ISO/IEC 14496-10 (o subconjunto especificado no Anexo A para linha de base restrita é uma especificação normativa, enquanto todas as partes restantes são informativas).
Part 30	ISO/IEC 14496-30	2014	2014		Texto cronometrado e outras sobreposições visuais no formato de arquivo de mídia de base ISO	Ele descreve o transporte de algumas formas de texto cronometrado e fluxos de legendas em arquivos baseados em ISO/IEC 14496-12 - W3C Timed Text Markup Language 1.0, W3C WebVTT (Web Video Text Tracks). A documentação desses formulários não exclui outra definição de transporte de texto cronometrado ou legendas; consulte, por exemplo, 3GPP Timed Text (3GPP TS 26.245).
Part 31	ISO/IEC 14496-31	Em desenvolvimento (2018-05)			Video Coding for Browsers	Video Coding for Browsers (VCB) - uma tecnologia de compactação de vídeo destinada ao uso no navegador da World Wide Web
Part 32	ISO/IEC CD 14496-32	Em desenvolvimento			Software de conformidade e referência
Part 33	ISO/IEC FDIS 14496-33	Em desenvolvimento			Internet video coding

Os perfis também são definidos dentro das "partes" individuais, portanto, uma implementação de uma parte normalmente não é uma implementação de uma parte inteira.

MPEG-1, MPEG-2, MPEG-7 e MPEG-21 são outros conjuntos de padrões MPEG.

MPEG-4 Levels

Os níveis de baixo perfil fazem parte das restrições de codificação/decodificação de vídeo MPEG-4 e são compatíveis com o antigo padrão ITU H.261, também compatível com os antigos padrões de TV analógica para transmissão e gravação (como vídeo NTSC ou PAL). O perfil ASP em seu nível mais alto é adequado para a maioria das mídias e reprodutores de DVD comuns ou para muitos sites de vídeo online, mas não para discos Blu-ray ou conteúdos de vídeo HD online.

Perfil	Level	Max. buffer	Max. bitrate	Max. delay	Max. tamanho VP	Max. tamanho VOP	Taxa máxima do decodificador	Max. framesize
				@ max. bitrate				@ 30 Hz	@ 25 Hz	@ 24 Hz	@ 15 Hz	@ 12.5 Hz
SP	L0	160	64	2.50	2,048	99	1,485	—			QCIF (176×144)
	L0b	320	128
	L1	160	64					128×96	144×96	160×96
	L2	640	128	5.00	4,096	396	5,940	256×192	304×192, 288×208	304×208	CIF (352×288)
	L3		384	1.66	8,192		11,880	CIF (352×288)
	L4a	1,280	4,000	0.32	16,384	1,200	36,000	VGA (640×480)
	L5	1,792	8,000	0.22		1,620	40,500	D1 NTSC (720×480)	D1 PAL (720×576)
	L6	3,968	12,000	0.33		3,600	108,000	720p (1280x720)
ASP	L0	160	128	1.25	2,048	99	2,970	QCIF (176×144)
	L1
	L2	640	384	1.66	4,096	396	5,940	256×192	304×192, 288×208	304×208	CIF (352×288)
	L3		768	0.86			11,880	CIF (352×288)
	L3b	1,040	1,500	0.69
	L4	1,280	3,000	0.43	8,192	792	23,760	352×576, 704×288
	L5	1,792	8,000	0.22	16,384	1,620	48,600	720×576
Unidades		kbits	kbits/s	segundos	bits	macroblocos	macroblocos	pixels

Perfis mais avançados para mídia HD foram definidos posteriormente no perfil AVC, que é funcionalmente idêntico ao padrão ITU H.264, mas agora também integrado ao MPEG-4 Part 10 (consulte H.264/MPEG-4 AVC para obter a lista de níveis definidos neste perfil AVC).

Licenciamento

O MPEG-4 contém tecnologias patenteadas, cujo uso requer licenciamento em países que reconhecem patentes de algoritmos de software. Mais de duas dúzias de empresas afirmam ter patentes que cobrem o MPEG-4. A MPEG LA^[59] licencia as patentes necessárias para o MPEG-4 Part 2 Visual de uma ampla gama de empresas (o áudio é licenciado separadamente) e lista todos os seus licenciantes e licenciados no site. Novas licenças para patentes do Sistema MPEG-4 estão em desenvolvimento^[60] e nenhuma nova licença está sendo oferecida enquanto os detentores de sua antiga licença do Sistema MPEG-4 ainda estiverem cobertos pelos termos dessa licença para as patentes listadas (MPEG LA – Lista de Patentes).

A maioria das patentes usadas para o formato MPEG-4 Visual são detidas por três empresas japonesas: Mitsubishi Electric (255 patentes), Hitachi (206 patentes) e Panasonic (200 patentes).

Ver também

• MPEG

Referências

1. Ebrahimi, Touradj; Pereira, Fernando (2002). The MPEG-4 Book. [S.l.]: Prentice Hall Professional. ISBN 9780130616210
2. Wiegand, T; Sullican, G J; Bjontegaard, G; Luthra, A. «Overview of the H.264/AVC video coding standard - IEEE Journals & Magazine». doi:10.1109/TCSVT.2003.815165 Parâmetro desconhecido |autor-link1= ignorado (ajuda)
3. «RFC 3640». IETF. p. 31.
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Ligações externas

• MPEG-4 vs AVC/H.264 vs MP4. What is the difference?
• Overview of the MPEG-4 Standard at the MPEG Official Website
• MPEG Industry Forum (MPEGIF) MPEG-4 page na Archive.today (arquivado em 2012-10-22)
• MPEG Industry Forum (MPEGIF) MPEG-4 White Paper no Library of Congress Web Archives (arquivado em 2010-01-08)
• JM MPEG-4 AVC /H.264 Reference Code
• OpenIPMP: Open Source DRM Project for MPEG-4