Infos zum Codec MPEG1

 

Geschichte vom Codec MPEG1

Der Codec wurde in den 80ern entwickelt und 1992 vorgestellt. Der Hintergedanke dabei war die Schaffung eines Videocodecs mit der beschränkten Datenrate einer Audio-CD (1.5 Mbit/s), so dass die daraus resultierende CD mit normaler Geschwindigkeit und normalem Ausleseverhalten der Daten verwendet werden konn- te. Die Video-CD (VCD) war geboren.

Grundsätzliche Informationen zum Codec MPEG1

Im Jahr 1988 wurde die sogenannte Moving Picture Experts Group gegründet, welche es sich seither zur Aufgabe macht, internationale Standards für die Videokompression zu definieren. Das Format MPEG1 war 1992 der erste verabschiedete Standard. 1993 wurde MPEG1 vom obersten Kontrollgremium, der ISO/IEC als internationaler Standard übernommen. Hauptsächlich wurde MPEG1 Mitte der 90er durch seine Verwendung für Video-CDs bekannt. Die auf solchen CDs enthaltenen *.dat-Dateien sind nichts anderes als gewöhnliche MPEG1-Dateien.

Auf Video-CDs enthaltene MPEG-Filme haben VHS-Qualität und sind auf eine Auflösung von 352 x 288 Pixel bei PAL sowie 352 x 240 Pixel bei NTSC und eine Bitrate von 1150 kbit/s begrenzt. Andere Einstellungen werden vom Video-CD- Format nicht zugelassen. Der MPEG1-Codec ist darauf ausgelegt, bis zu 1,5 Mbit/s zu codieren (durchaus auch noch mehr, jedoch wird das daraus resultierende MPEG1-Video dann inkompatibel zu Playern und mitunter auch Betriebssystemen, sofern sie zu alt sind). Viele kennen MPEG1 nur mit diesen Auflösungen. Doch eigentlich lässt der Codec Videogrößen von bis zu 4095 x 4095 Pixeln und 15.000 kbit/s zu. Es ist also mit MPEG1 durchaus möglich, qualitativ sehr hochwertig zu arbeiten. Der Container, in dem MPEG1-Videos gespeichert werden, hat die Endung *.mpg oder auch *.mpeg.

Es ist jedoch auch normal, dass MPEG2-Videos in diesen Container gespeichert werden, weshalb man nicht immer davon ausgehen darf, ein MPEG1 vor sich zu haben, wenn eine *.mpg-Datei vorliegt. Es gibt bei MPEG grundsätzlich zwei Streamtypen: Zum einen handelt es sich um den sogenannten Systemstream und zum anderen um die Elementary Streams. Der Systemstream ist nichts anderes als der kombinierte (multiplexed) Datenstrom aus einem Video- und dem dazugehörigen Audiodatenstrom. Sprich: Eine *.mpg- Datei enthält im Normalfall sowohl eine Video- als auch eine Audiospur, die kombi- niert wiedergegeben werden. Einzelne Video- und Audiodatenströme nennt man Elementary Stream. Eine *.mpv- Datei gibt dabei z. B. den Elementary Stream des Videos und eine *.mp2-Datei den des Audiodatenstroms an. MPEG1 ist in seinen VCD-spezifischen Einstellungen ein global funktionierender Standard. Es kann davon ausgegangen werden, dass 99% aller Computerbesitzer weltweit in der Lage sind einen MPEG1-codierten Film anzusehen. Dies macht den Codec besonders interessant für die groß angelegte Verbreitung eines Films, für Vorschauzwecke, etc.

Technische Daten zum Codec MPEG1

Das Bildformat von MPEG1 ähnelt mit Restriktionen einem JPEG-Bild. Die Hauptanwendung von MPEG1 liegt bei Video-CDs oder zumindest bei Video-CD-kompatiblen Datenraten und Auflösungen. Welches diese sind, wurde bereits erwähnt. Der Farbraum, mit dem MPEG1 arbeitet, ist YUV bei einem 4:2:0-Subsampling (YV12 genannt). Auch hier wird mit I-, B- und P-Frames gearbeitet. Zusätzlich gibt es ein sogenanntes D-Frame (direkt codiertes Bild), welches für den schnellen Vorlauf von MPEG1-Videos verwendet wird. Die Datenraten von MPEG1 können bis zu 15.000 kbit/s (bei einer VCD nur 1150 kbit/s) betragen. Die minimale Bitrate liegt bei 192 kbit/s. MPEG1-Videos werden im Normalfall mit einer CBR angelegt. Interessant ist, dass die Datentiefe der DCT (sie liegt bei 8 bit) nicht verändert werden kann.

Der MPEG-Codec lässt sich in hochwertigen Encodern (wie z. B. dem MainConcept MPEG oder dem TMPGEnc) vielfältig anpassen. Frameraten von 23.976 bis zu 60 lassen sich genauso einstellen wie unterschiedliche GOP-Strukturen und Bitraten. Auch das Pixelseitenverhältnis und der Bitratentyp (variabel oder konstant) lassen sich ändern. Dies geht natürlich alles zu Lasten der Kompatibilität des Videos.

Ein MPEG1-codiertes Video verliert Helligkeit, was wiederum bedeutet, dass sehr feine, besonders dunklere Farbunterschiede nicht mehr existieren. Filigrane Farbverläufe gehen ebenso durch Artefakte verloren. Es tritt ein mittelschweres Aliasing auf.

Anwendungsgebiete des Codecs MPEG1

Die Hauptanwendung des Codecs liegt bei der Erstellung von Video-CDs. Es ist damit jedoch auch die Herstellung hochwertiger Filme möglich. In jedem Fall liegt ein sehr großer Vorteil von MPEG1 in der Tatsache, dass der Codec weltweit auf nahezu jedem Computer verwendet werden kann. Er ist eine der sichersten Möglichkeiten, jemandem in einem noch so fernen Land ein Video zu präsentieren.

Qualität des Codecs MPEG1 (in Schulnoten)

  - Qualität - - Codiergeschwindigkeit - - Dateigröße -
SD 3 1 1
HD 3 2 1

Download von Beispielen

Laden Sie hier ein Ausgangsvideo, sowie unterschiedlich codierte Videos herunter, um an den einzelnen Beispielen zu sehen, wo Schwachstellen des Codecs liegen (Blockartefakte, Schärfeverluste, Chroma- und Lumaverluste, etc.)