MPEG-1: differenze tra le versioni

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{{F|formati di file|agosto 2020|Assenza totale delle fonti}}

'''MPEG-1''' è uno [[Norma (tecnologia)|standard]] introdotto nel [[1991]] da [[MPEG]] (''Moving Pictures Experts Group'').

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|nome = Moving Picture Experts Group Phase 1 (MPEG-1)

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|estensione = .dat, .mpg, .mpeg, .mp1, .mp2, .mp3, .m1v, .m1a, .m2a, .mpa, .mpv

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|mime = audio/mpeg, video/mpeg

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|data_pubblicazione = 6 dicembre 1991

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|genere = [[Codec video]]

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|standard = ISO/IEC 11172

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'''MPEG-1''' ('''Moving Pictures Experts Group Phase 1''') è uno [[Normanorma (tecnologia)tecnica|standard]] introdotto nel [[1991]] da [[MPEG]] (''Moving Pictures Experts Group'').

Originariamente è stato ottimizzato per le applicazioni video a basso ''[[bitrate]]'' con una [[Risoluzioni standard|risoluzione]] video di [[standard TV|352x240352×240]] [[pixel]] con 30 [[quadri al secondo|fotogrammi al secondo]] per lo standard tv [[NTSC]] oppure di [[standard TV|352x288352×288]] [[pixel]] con 25 [[quadri al secondo|fotogrammi al secondo]] per lo standard tv [[PAL (televisione)|PAL]]. Questi formati sono comunemente definiti come SIF (''Source Input Format''). MPEG-1 non è strutturalmente limitato a questi formati in quanto può raggiungere ad esempio i 4095x40954095×4095 pixel con 60 fotogrammi al secondo, ma nelle applicazioni ha condotto il gioco la velocità di trasmissione e quindi il sistema è stato ottimizzato per un bit rate di 1,5 Mbit/s. Il limite più importante del sistema MPEG-1 è dovuto all'impossibilità di trattare [[Scansione interlacciata|immagini interlacciate]] come quelle impiegate nel [[broadcast]] TV Europeo che richiedono un doppio processo di [[codifica]].

I [[Video CD]] utilizzano il formato MPEG-1. La qualità dell'[[Input/output|output]] ai ''bitrate'' tipici di un Video CD è quella di un videoregistratore [[VHS]].

'''MPEG-1 layer 3''' è il nome completo del famoso formato audio [[MP3]].

MPEG-1 è suddiviso in varie parti:

# [[Sincronizzazione]] e [[multiplazione]] (multiplexing) dei flussi video e audio.

# [[Codec]] di [[Compressione video|compressione]] per i [[segnale video|segnali video]] non [[Interlacciamento|interlacciati]].

# Codec di compressione dei [[segnale audio|segnali audio]]. Lo standard definisce tre livelli di codifica audio.

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===Struttura del fotogramma===

L'algoritmo di compressione video in MPEG-1 opera su sequenze di fotogrammi (o ''frame''), ciascuno dei quali è rappresentato come una [[matrice]] di [[pixel]]. Ad ogni pixel è associata una terna di valori (Y,Cb,Cr) che ne descrive le coordinate nello [[spazio di colori]] [[YCbCr]]. Le componenti di crominanza (Cb e Cr) sono [[sottocampionamento della crominanza|sottocampionate]] nello spazio di un fattore 4:1, per ridurre l'occupazione di banda risultante dal processo di compressione. La componente di luminanza (Y), invece, non è sottocampionata poiché molto più rilevante ai fini della qualità del segnale video.

Per procedere alla compressione, ciascun fotogramma viene scomposto in macro-blocchi di 16x1616×16 ''pixel'', ognuno dei quali conterrà 4 blocchi 8x88×8 di campioni di luminanza (Y) e 2 blocchi 8x88×8 per le componenti di crominanza (Cb e Cr).

===Tipologie dei frame===

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===Compressione dei frame I===

I frame di tipo I sono compressi senza ausilio di tecniche di predizione ''inter-frame''. L'algoritmo di compressione si applica a ciascuno dei blocchi 8x8 componenti il frame I (ed indipendentemente per ciascuna delle coordinate Y, Cb e Cr) e si articola nei seguenti passi:

#'''Trasformata [[Trasformata discreta del coseno|DCT]]''': il blocco 8x88×8 viene rappresentato nel dominio trasformato con una matrice 8x88×8 di coefficienti DCT. Questa trasformazione è molto utile perché, a differenza dei ''pixel'' componenti il blocco, i coefficienti DCT sono tra loro incorrelati (o poco correlati) e pertanto possono essere processati indipendentemente l'uno dall'altro. Inoltre, la DCT tende a concentrare in pochi coefficienti nel dominio trasformato (tipicamente alle basse frequenze spaziali) l'energia contenuta nel segnale, rendendo così possibile il raggiungimento di un elevato fattore di compressione. Tra i coefficienti DCT distingueremo il termine DC che è proporzionale al valor medio della componente Y o Cb o Cr del blocco processato, dagli altri termini AC.

#'''[[Quantizzazione (elettronica)|Quantizzazione]]''': i coefficienti DCT sono rappresentati su un dominio discreto di valori. Questa operazione comporta una perdita di informazione. Essa tuttavia non è applicata allo stesso modo a tutti i coefficienti DCT. Infatti, i coefficienti alle basse frequenze vengono quantizzati in modo più fine rispetto agli altri, poiché maggiormente rilevanti ai fini della qualità del segnale video. Inoltre, la più grossolana quantizzazione applicata ai coefficienti alle alte frequenze, renderà ancor maggiore il numero di essi con valori prossimi allo zero e pertanto ininfluenti alla determinazione del bitrate complessivo.

#'''Codifica differenziale del coefficiente DC''' ([[Pulse-Code Modulation#Pulse Code Modulation|DPCM]]): il coefficiente DC è rappresentato in modo differenziale rispetto al blocco precedente.

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Nel caso di frame B, la procedura è analoga, ma la predizione è ottenuta combinado due predizioni, derivanti rispettivamente da un frame precedente e da uno successivo del GOP.

==Voci correlateBibliografia ==

* {{cita libro|lingua=en|autore=Joan L. Mitchell|autore2=William B. Pennebaker|autore3=Chad E. Fogg|autore4=Didier J. LeGall|titolo=MPEG video compression standard|url=https://archive.org/details/mpegvideocompres0000unse|città=New York|editore=Chapman & Hall|anno=1997|ISBN=0-412-08771-5}}

*[[MPEG-2]]

*[[MPEG-4]]

*[[MPEG-7]]

*[[MPEG-21]]

== CollegamentiVoci esternicorrelate ==

* [[MPEG-2]]

*{{cita web |1=http://www.chiariglione.org/mpeg/standards/mpeg-1/mpeg-1.htm |2=ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 |accesso=14 marzo 2005 |urlarchivio=https://web.archive.org/web/20050324041934/http://www.chiariglione.org/mpeg/standards/mpeg-1/mpeg-1.htm |dataarchivio=24 marzo 2005 |urlmorto=sì }}

* [[MPEG-4]]

* [[MPEG-7]]

* [[MPEG-21]]

* [[MP3]]

== Altri progetti ==

==Bibliografia==

{{interprogetto|s=Codifica numerica del segnale audio/Capitolo 7#7_2_4}}

J. L. Mitchell, W. B. Pennebaker, C. E. Fogg, and J. LeGall. “MPEG Video Compression Standard,” Chapman & Hall, Digital Multimedia Standards Series, 1996

== Collegamenti esterni ==

* {{FOLDOC}}

* {{cita web|lingua=en|url=https://mpeg.chiariglione.org/standards/mpeg-1|titolo=MPEG-1|sito=MPEG}}

{{Norme IEC}}

{{Formati di compressione}}

{{portale|informatica}}

[[Categoria:Codec video]]

[[Categoria:Codec audio]]

[[Categoria:Compressione dei dati]]

[[Categoria:MPEG]]

[[Categoria:Standard ISO/IEC|11172]]