ana sayfa : araştırma : mpeg görüntü : mpeg tarihçesi [ 8 / 9 ]

BÖLÜM 8

MPEG TARİHÇESİ

Uluslararası Standartlar Organizasyonunun (ISO) hareketli resimlerde bir standart belirleme çalışmaları 1988 yılında başladı. Bu çalışmalarda vurgulanan en önemli nokta CD-ROM'lar gibi sayısal depolama ortamlarına (digital storage media - DSM) sıkıştırılmış verilerin gerçek zamanlı olarak kodlanması konusuydu. Bunu yaparken de gerçek zamanlı olarak çalışmasına gerek olmayan çok kompleks bir kodlayıcının kullanılması gerekliydi. Bu amaçlar doğrultusunda yapılan MPEG çalışmaları neredeyse tamamlanmıştı (standardizasyon çalışmaları bayağı bir zaman  gerektirmesine rağmen). Fakat ortaya, yayın televizyonları gibi uygulamalarda yüksek bit oranları yanında yüksek kaliteyi de hedef alan yeni bir proje çıktı. Ve bunun sonucunda MPEG-1 ve MPEG-2 diye bilinen iki proje meydana geldi. MPEG-3 projesinden HDTV'nin (yüksek yoğunluklu TV- high definition TV) gereksinimlerini karşılaması umuldu fakat MPEG-2'nin bu boşluğu doldurabileceğine kanaat getirilince MPEG-3 projesinden vazgeçildi ve MPEG-3 hiç olmadı. Dördüncü bir proje olan MPEG-4, çok düşük bit oranları için başlatıldı. Bunun yanında, MPEG-4 şimdilerde düşük bit oranlarıyla yetinmeyen genel bir kodlama tekniği olmaya aday.

8.1 Organizasyonlar ve Toplantılar

Danimarka'nın Kopenhag kentinde, ISO/IEC JTC1/SC2/WG8'in 1988 yılı ocak ayında yapılan toplantısında Çalışma Grubu 8 (WG8-Working Group 8) yeniden düzenlendi. Ses kodlaması, CDI hareketli resim kodlaması ve ikili (binary) kodlama için yeni alt gruplar oluşturuldu. 2 orijinal at grup olan grafik kodlama grubu ve fotoğrafsal görüntü kodlama (JPEG) grubu resmi olarak devam ettirildi. Alt gruplar için, komisyonun dikkatini JPEG için bir kodlama tekniği seçme üzerine toplamasına kadar olan çok az bir süre ayrıldı. Zaten MPEG toplantı listelerinde de bu kodlama tekniği seçimi konusu hep liste başındaydı.

ISO/IEC JTC1/SC2/WG8'in 1988 yılı mayıs ayında Ottowa (CANADA) 'daki  toplantısında Hareketli Resimler Uzmanları Grubu'nun (Moving Pictures Experts Group) ilk defa birleşimi yapıldı. 15 civarında delegeyle bir katılım oranı oldu. Bu alt grup, temel olarak sayısal depolama ortamlarıyla ilişkili olan hareketli görüntülerle ilgilenmekteydi. Sonuçta gerçek zamanlı görüntülerdeki bit akışlarında, yaklaşık 1.5 Mbit/s hızında kodlama gibi bir anlaşmaya varıldı. Kodlayıcı gerçek zamanlı olmak zorunda değildi.

Çalışma Grubu 8'in alt grupları ilk olarak Torino (İTALYA) 'da toplandı ve daha sonra eylül 1988'de Londra/İNGİLTERE 'de tüm üyelerin katılımıyla toplanıldı. MPEG komisyonu toplantısına her iki bölgedeki oturumda da ikişer delege katıldı.

Bir sonraki MPEG toplantısı aralık 1988 'de Hannover (ALMANYA) 'da oldu ve ses faaliyetleri başladı. Görüntü grubu 6 tane görüntü test dizisi seçti: masa tenisi, çiçek bahçesi, otomobil ve takvim, futbol, amigo ve bisiklet.

MPEG 1989 şubat ayı toplantısı Livingston (New Jersey/AMERİKA)'da yapıldı. Bir matris test metodolojisi belirlendi. MPEG ses alt grubu MPEG ses standardının belirlenmesi için 1 haziran 1989 gibi bir son katılım tarihi belirledi.

Mayıs 1989 Rennes (FRANSA) 'deki MPEG toplantısı önerilen paket tanımlamaları üzerine yapıldı. Birkaç ay sonra, Temmuz 1989'da Stockholm (İSVEÇ)'da görüntü paketi tamamlandı ve MPEG etkinlikleri başlamış oldu.

8.2 Öneri ve Yaklaşımlar

Ekim 1989 Kurihama ve Osaka (JAPONYA) 'da MPEG için iki toplantı daha yapıldı. Sıkıştırılıp tekrar açılan sayısal görüntü dizisi önerileri eleştirilere sunuldu ve ortak bir birleşim için süreç başlatılmış oldu. Ayrıca hareketli resimlerin MPEG 'le 1.15 Mbit/s 'de kodlanmasıyla U-matik teybinin gösterimini içeren bir yayın da sunuldu.

Ocak 1990 Eindhoven (HOLLANDA) 'daki MPEG toplantısında ortak bir birleşimi başarmadaki zorluk daha da netlik kazandı. Çekirdek testler yarı bağımsız testlere ve öneriler içinden seçilecek en iyi elemanlara izin verecek şekilde tanımlanmıştı. Açık kod biti atamalarının sağlanabilmesi için öneri ve tanımlamaların, sözdizimini ve dokümantasyon bilgisini de içermesi gerekiyordu.

Tablo 8.1 – Çalışma Grupları ve Açıklamaları

1990 martında Tampa (Florida/AMERİKA) 'da yapılan bir sonraki toplantıda çekirdek deneylerden elde edilen sonuçlar tartışıldı. Bazı çekirdek deneyler hareket kompanzasyonunda tam, yarım ve çeyrek resim elemanı (pel) enterpolasyonundan (iç değer biçimi) oluşuyordu ve bu hareket kompanzasyonu (motion compensation -MC) boyutu da  16x16 idi. JPEG ve H.261 nicelendirmeleri (quantization) MPEG içsel resimlerinde karşılaştırıldı. JPEG'in yüklenebilir çalışma-seviye tabloları ve H.261 sabit VLC tabloları dikkate alındı. Takma addaki sözdizimini tanımlamak için bir öneri yapıldı. Tartışmalar, ses ve görüntü temel bit akışlarının çoklanması (multiplex) için yüksek seviyeli bir sözdizimi  üzerinde yoğunlaşarak devam etti. Katılım 104 delegeye kadar ulaştı.

İlk görüntü simulasyon modeli (SM1) Tampa toplantısında üretildi ve baskısı yapıldı[1]. Teklif yapan kişiler, artan değişikliklerle olan gelişmeleri dokümanlaştırdılar ve bu suretle test ve sağlama yapma imkanları daha kolay olabildi. Simülasyon modeli 1 (SM1)'i bir önceki referans modeli olan RM0'dan farklı kılan bazı noktalar vardı; tüm hareket vektörleri yarım resim elemanı (pel) boyunda yapıldı, H.261 döngü filtresi kaldırıldı, görsel avantaj sağlayan nicelendirme matrisleri içsel resimlerde kullanılmak üzere benimsendi (içsel olmayan resimler için de düz nicelendirme kullanıldı), DC kodlama JPEG'in DC kestirim sitilinde yapıldı, sabit çalışma-seviye VLC H.262 AC kodlama metodu kullanıldı ve hareket kompanzasyonu B- resimleri için 8x8 'lik bloklar halinde yapıldı. Her iki 176x144 (4:2:0)ve 120x88 (4:1:0) renk formatları desteklendi.

Nisan 1990 Washington DC (AMERİKA)'daki hükümet destekli yapılan toplantıda ISO/IEC JTC1/SC2 çalışma grubu 8 (WG8)'i ve alt gruplarını tablo 8.1’de görüldüğü şekilde yeniden yapılandırdı. Bu tabloda WG11 MPEG 'i belirtirken, MPEG ses ve MPEG görüntü bunun alt gruplarıdır.

Mayıs 1990'da Torino (İTALYA)'da MPEG görüntü alt grubu hareket kompanzasyonunun 8x8'lik blok seviyesinde mi yoksa makroblok seviyesinde mi yapılması gerektiği konusunda önemli tartışmalar yapıldı. Düşünülmesi gereken sorun iyi kodlama sonuçlarının oluşmasının beraberinde ekstra bir karmaşıklık getirip getirmeyeceği idi. Aynı yılın temmuz ayında Porto (PORTEKİZ)'da 8x8'lik kestirim savaşı (o zamanlar böyle adlandırılmıştı) devam etmekteydi. MPEG-2 için yüksek çözünürlüklerde karışık görüntü kodlaması (örnek olarak, standart yoğunluklu TV) desteği önerildi. Sonuç olark aynı yılın eylül ayında Santa-Clara (California/AMERİKA)'da 8x8'lik kestirim anlaşmazlığı hareket kompanzasyonuna sadece makroblok seviyesinde izin verilmesi ile çözüldü. MPEG-2 için gerekliliklerin tanımlanması bu toplantıda başladı.

8.3 Standartlaştırma Çabaları

Aralık 1990 Berlin (ALMANYA)'da yapılan toplantı WD 11172 (MPEG-1)'nin biçimlendirilmesine adandı. Şirketler gayri resmi olarak MPEG görüntü tanımlamasındaki eksiklikler bulunmadan kullandıkları bit akışlarını değiştirdiler. MPEG alt grubu daha sonra MPEG'in normal olmayan yönleri hakkında açıklama içeren bir açıklama yazdı. Tampon doluluğunu  ölçme konusunda tartışmalar yapıldı. MPEG-2 gereklilikleri saptandı. MPEG-2 öneri paketi tanımlaması sağlandı ve öneri testi 1991 yılının ileri tarihlerine bırakıldı. MPEG ile MHEG (Multimedia and Hypermedia Experts Group) patentleri arasındaki ilişki tartışıldı. Berlin toplantısına yaklaşık 112 katılımcı iştirak etti.

Körfez krizi MPEG alt gruplarının Amerika 'da yapmayı düşündükleri toplantıları ertelemelerine sebep oldu. Daha sonra mayıs 1991 Paris (FRANSA)'de yapılan toplantı WD (çalışma planın)'nın biçimlendirilmesine ve temizlenmesine adandı. Çalışma planın 3 bölümü vardı: Sistemler, Ses ve Görüntü.

Santa-Clara (California/AMERİKA)'da ağustos 1991'de yapılan toplantıya 160 katılımcı iştirak etti. Bunlar 16 ülkeden 89 tane değişik şirket, üniversite ve hükümet temsilcilerinden oluşuyordu. Çünkü, alt grupların anlaşma içinde periyodik olarak toplanmalarından sonra değişik organizasyonlardan çoklu katılımcı ile geçekleştirilecek oturumlar yapma ihtiyacı vardı. MPEG-1 çalışma taslağı (WD-Working Draft) üzerinde çeşitli değişiklik ve düzeltmeler yapıldı. Daha önce çalışma taslağı olan MPEG-1, komisyon taslağı (Comittee Draft - CD)olarak terfi ettirildi. Ve ilk uluslararası oylama başlatılmış oldu. İlaveten, MPEG görüntü alt grubu, MPEG-2'nin test metodolojisini belirlemeye odaklandı.

Bundan sonra 1991 Kurihama (JAPONYA) toplantısında çalışma taslağı (WD-Working Draft) komisyon taslağı (CD-Committee Draft)olarak kabul edildi. Alt grup kendi bağlı olduğu ana grup olan ISO/IEC JTC1/SC2'ye CD 11172 için üç aylık bir uluslararası oylama yapılmasını teklif etti. Aynı toplantıda yapılan öneriler öznel testler olarak şekillendi. Daha sonra Singapur'da yapılan toplantıda MPEG-2 birleşimsel çalışması Test Modeli 1 olarak sonuçlandı. Aynı zamanda MPEG-1 komisyon taslağı hala uluslararası oylamasını sürdürüyordu.

Haifa (İSRAİL) 1992 mart ayında MPEG komisyonunun ISO/IEC JTC1/SC29 adı altında ilk resmi çalışma grubu toplanmış oldu. Kendisine ait olan Çalışma Grubu 11 (WG11) belirtimini korudu. Bu toplantıda CD (komisyon taslağı) 11172 adı altındaki MPEG alt grupları uluslararası standartlar kurulunun isteğiyle yeniden gözden geçirildi ve Uluslararası Standart Taslağı 11172 (Draft International Standart-DIS 11172) oluşturuldu. Aynı zamanda Test Modeli reklam grubu da oluşturuldu.

Temmuz 1992-Angra Dos Reis (BREZİLYA) MPEG toplantısında MPEG-2'nin ölçülemez yanları konularında temel esaslar belirlendi. Ölçülebilir eklentileri test etmek için çekirdek deneyler yapıldı. Test model reklam grubu Test Modeli 1'i (TM1) oluşturmuştu. Toplantıda Test Modeli 2 (TM2) olarak yeniden gözden geçirildi. Ve ayrı bir reklam grubu 10 Kbit/s 'de sesli-görüntü kodlaması konusunda yapılandırıldı; bu MPEG-4 için öncü oldu. Katılım oranı 129'lara ulaştı.

Aynı zamanlarda MPEG-1'in dördüncü bölümü olan Uygunluk Testi (compliance testing) konusunda çalışmalar da başlatıldı. Bu sıralarda, bir uluslararası standart kurulu eğer MPEG grubu komisyon taslağında, uygunluk testi konusunun bir çeşidine yer vermezse Uluslararası Standart Taslağını (DIS) veto edeceğini açıkladı. ISO standartları normatif (normative) gerekliliklerin testini sağlamak zorunda idi. Sonuç olarak, 4. bölüm olan uygunluk testini gerçekleştirmek için her tabakaya uygun normatif gereklilikler toplandı.

8.4 ITU-T'nin, MPEG-2 Görüntü ve Sistemlerine Katılması

1992 yaz aylarında MPEG-2 sistemler ve görüntü (fakat ses değil) alt grupları, ITU-T Çalışma Grubu 15 ile ortak hareket ettiler. JPEG ve JBIG'den farklı olarak ortak hareket isim altında vurgulanmadı. ATM (Asenkron Taşıma Modu) kodlamasını destekleyebilmek için bazı yeni görüntü ihtiyaçları ilk kez ortaya atıldı.

MPEG-2'nin kablolu televizyona potansiyel olarak uygulanabilirliği nedeniyle kablo şirketlerinden temsilciler özel isteklerini eylül 1992-Tarrytown (NewYork/AMERİKA) MPEG toplantısında belirttiler.

8.5 MPEG-3 'ün Bırakılması

Londra'da yapılan MPEG-1992 kasım toplantısında ölçülebilirlik konusunda önemli ilerlemeler kaydedildi. Bir reklam grubu ilk defa MPEG-2 için bir görüntü Çalışma Taslağı (Working Draft) hazırladı. HDTV (yüksek yoğunluklu TV) için MPEG-3'e gerek olmadığı konusunda anlaşmalar gelişmeye başladı. Çünkü ihtiyaçlar MPEG-2 ile karşılanabilirdi. Profiller ve seviyeler ilk kez bu toplantıda ortaya çıktı. Ve halk özel uygulamalar konusunda cesaretlendirilmiş oldu. Çekirdek profil için bir genel bir kavram tanımlandı: bu daha sonra ana profil olarak adlandırıldı. Çekirdek deneyler 6 paralel grupta toplanıyordu;

1. Kestirim çalışmaları (Working for Prediction)

2. Frekans alanı ölçeklenebilirliği (Frequency Domain Scalability)

3. MPEG-1 ve H.261 ile uyumluluk (Compatibility with MPEG-1 and H.261)

4. Nicelendirme (Quantization)

5. Düşük bekleme (Low Delay)

6. Hata esnekliğinde ATM dönüşümü (ATM Transmission with Error Resilience)

Kestirim konusunda yapılan deneysel sonuçlar doğrultusunda görüntü alt grubu iç dilimler üzerine sızıntılı tahmin'i (leakly prediction) seçti. Nicelendirme deneylerinden sonra içsel kodlanmış bloklarda yeni ve değişik bir VLC tablosu etkili kazançlar gösterdi. Lineer olmayan nicelendirme ölçeği tartışıldı. Aydınlık ve renklilik için ayrık nicelendirme matrislerinin kullanımı 4:2:2 ve 4:4:4 resim formatlarıyla sınırlandırıldı. Nicelendirme matrisleri sadece dizi tabakası yerine resim tabakasından da yüklenebilecekti. Bu toplantıda ayrıca Görüntü Test Modeli 3 (TM3) üretildi. MPEG-1 uluslararası standart taslağı oylaması 30 Ekim 1992'de kapandı ve bu toplantı sonunda WG11 MPEG-1 IS (Uluslar arası Standart) metiniyle onaylandı. MPEG-4 başlatılmış oldu. Onun ilk orijinal gayesi çok düşük bit oranlarında çalışması idi.

8.6 MPEG-2 Ana Profili Dondurulması

1993 Ocağında Roma'da yapılan toplantıda MPEG-2 görüntü toplantıları bir sonraki Sydney toplantısına hazırlık konularında odaklandı. Eğe bir sonraki toplantıda ana profil görüntü açıklamaları dondurulacak olursa teknik detaylar konusunda çalışmaya gerek olmayacaktı. Ama bu toplantıda sistem açıklamaları kısmını dondurdu ve test modeli 4 (TM4) üretildi. Atlanan resimlere düşük bekleme koşuluyla ana profilde yer almasına izin verildi. Yeni bir uygunsuzluk kontrol çözümü MPEG-1'de yerini aldı. Ana profil dilim boşluklarına izin vermeyecekti. Makroblok doldurması genel MPEG-2 sözdiziminden çıkartıldı.

8.7 MPEG-2'nin Oylanması

Temmuz 1993'de NewYork'ta yapılan bir diğer toplantıda görüntü çalışma taslağı dokümanının ölçeklenebilir yanları konusuna konsantre olundu. Resim nesneleri yeniden gerçekleştirildi. Bunlar sistem tabakasında çoklanan, dilim boşlukları olan resimlerdi. Aynı tarihlerde bir üçüncü standart olan MPEG-4'ün çalışmaları başlatıldı. MPEG-4 hakkında doyurucu bilgilere ulaşılması 2,5 yıl aldı.

Kasım 1993'teki bir sonraki toplantıda komisyon taslağı 13818 (committee draft 13818) Sistemler, Görüntü ve Ses olarak basıldı. Özel uluslararası kurullar 3 aylık bir oylama süresine tabi tutuldu. Mart 1994 toplantısı Paris'te yapıldı. Oylama yorumlarını yanıtladı ve DIS (draft international standard) 13818 dokümanını hazırladı. Daha sonraları 1996 kasımında MPEG-4 çalışma taslağı (WD) oluşturuldu. 1997 yılının ekim ayında da MEG-4 çalışma taslağı komisyon taslağına (CD) dönüştürüldü. Aşağıdaki tablolardan ilki MPEG-1'in 5 bölümünü listelemektedir. Burada hepsinin yükseltildiği uluslar arası standart durumu ve basım yılları da bulunmaktadır. Resmi olarak baskı yılları genellikle 1 yıl veya daha fazla bir zaman sonra olmaktaydı. Diğer iki tabloda da MPEG-2 ve MPEG-4'e ait bilgiler bulunmaktadır.

Tablo 8.2 - MPEG-1 Bölümlerinin Listesi

Tablo 8.3 - MPEG-2 Bölümlerinin Listesi

Tablo 8.4 - MPEG-4 Bölümlerinin Listesi