Die Formate im Einzelnen:
An dieser Stelle werden die vier Format kurz vorgestellt und einige Feinheiten der jeweiligen Codierung erklärt.
H.261
H.261 ist ein Codierungsstandard, der 1990 von der International Telecommunication Union (ITU) für Videoübertragungen mit geringen Bandbreiten entwickelt wurde. Dieser Standard unterstützt zwei verschiedene Bildformate:
- CIF (Common Interchange format): 352 x 288 Pixel
- QCIF (Quater Common Interchange format): 176 x 144 Pixel
Die betrachtete Bandbreite dieses Formats ist ein Vielfaches von 64 kBit, was darauf zurückzuführen ist, dass es ursprünglich für Videotelefonie in ISDN-Netzen entwickelt wurde. Anders als in den anderen drei Standards ist in H.261 nur die unidirektionale Bewegungskompression vorgesehen, bei der sich die Bewegungsvektoren ausschließlich auf zeitlich frühere Bilder beziehen.
H.263
Bei H.263 handelt es sich um eine Weiterentwicklung von H.261, die 1995 von der ITU veröffentlicht wurde. Das Codierverfahren ist dem von H.261 sehr ähnlich, unterscheidet sich jedoch in den folgenden Punkten:
- doppelte Genauigkeit der Bewegungsvektoren
- einige Angaben im Datenstrom sind optional
- durch vier optionale Optionen kann die Performance beeinflusst werden
- bidirektionale Bewegungskompression
- drei zusätzliche Auflösungen (SQCIF: 128x96, 4CIF: 704x576 und 16CIF: 1408x1152)
MPEG-1
MPEG steht für Moving Pictures Expert Group, eine 1988 gegründete Arbeitsgruppe der International Organisation of Standardization (ISO) und der International Electrotechnical Commission (IEC). Ziel dieser Gruppe ist die Entwicklung von Standards zur Kompression und Codierung von bewegten Bildern. 1992 wurde MPEG-1 als erster Standard der MPEG zur Speicherung bewegter Bilder veröffentlicht. MPEG-1 wurde für eine Auflösung von 352 x 240 Pixel bei 30 Bildern/s bzw. 352 x 288 Pixel bei 25 Bildern/s (als Source Input Format (SIF) bezeichnet) und Datenraten um 1,5 MBit/s optimiert, unterstützt jedoch Auflösungen bis zu 4096 x 4096 Pixel bei 60 Bildern/s.
MPEG-2
MPEG-2 wurde ab 1990 für den Bereich des digitalen Fernsehens entwickelt und 1994 fertig gestellt.
Die Datenrate wurde gegenüber MPEG-1 auf einen Wert zwischen 4 und 9 MBit/s angehoben und die unterstützten Bildformate in Level und Profile aufgeteilt. Die vier existierenden Level bestimmen die Auflösung sowie die maximale Datenrate, während die sieben Profile verschiedene Funktionalitäten, wie Skalierbarkeit und Farbgenauigkeit festlegen. Die häufigste Kombination ist das Main-Profil und der Main-Level (MP@ML), was eine Auflösung von 720 x 480 Pixel bei 30 Bildern/s und eine Datenrate bis zu 15 MBit/s definiert.
Anders als die anderen Videoformate unterstützt MPEG-2 interlaced Videosignale. Bei interlaced Videosignalen besteht eine Sequenz nicht aus einer Folge von einzelnen Bildern, sondern aus Halbbildern, sog. Feldern. Ein Feld enthält alle geraden und das andere alle ungeraden Zeilen, die zeitlich verschoben sind1. Aufgrund der zeitlichen Verschiebung können die Halbbilder nicht einfach zusammengesetzt und anschließend in einem der vorherigen Formate codiert werden. Daher enthält der MPEG-2 Standard feldbasierte und framebasierte DCT und Bewegungskompression. Bei der feldbasierten Variante enthält ein Block immer nur Zeilen eines Feldes. Ein Makroblock besteht dann aus zwei Blöcken mit ungeraden und zwei Blöcken mit geraden Zeilen. Bei der feldbasierten Bewegungskompression werden die Bewegungsvektoren pro Feld bestimmt, was bis zu vier Vektoren pro Makroblock (zwei pro Feld jeweils vor- und rückwärts) liefert.
1 Der Ursprung dieser Videosignale liegt in der frühen Entstehungsphase des Fernsehens, in der TV-Geräte noch nicht in der Lage waren 50 (bzw. in den USA 60) Bilder pro Sekunde anzuzeigen. Die Hälfte war aber durchaus möglich, so dass also 50 bzw. 60 Halbbilder pro Sekunde angezeigt werden konnten. Aufgrund der Wahrnehmung des menschlichen Auges wurden die Videosignale also in zwei Felder geteilt, die nacheinander auf dem Bildschirm angezeigt werden, was zu 'weicheren' Bewegungen und geringerem Flimmern führte.