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2023-01-25T11:58:16Z

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'''MPEG-1''' (ISO/IEC 11172) ist ein Standard der [[Moving Picture Experts Group]] (MPEG) zur [[Verlustbehaftete Kompression|verlustbehafteten]] [[Videokompression|Video-]] und [[Audiodatenkompression]].

MPEG-1 wurde in den 1980er-Jahren entwickelt (1991 vorgestellt) und hat das Ziel, Filme auf die beschränkte [[Datenrate]] einer mit normaler Geschwindigkeit abgespielten [[Audio-CD]] zu komprimieren (bis 1,5 Mbit/s). Das Ergebnis, mit dementsprechend eher bescheidener Qualität, wird [[Video-CD]] genannt. Die Video-Kompression von MPEG-1 wurde 1994 durch [[MPEG-2]] deutlich verfeinert und verbessert. 

== Videokodierungsverfahren ==
Das Bildformat von MPEG-1 ähnelt dem [[JPEG File Interchange Format|JPEG-Format]]. Die Parameter werden allerdings genau festgelegt:
* Bildgröße maximal 768 × 576 Pixel
* Verhältnis der Höhe zu Breite der Pixel (14 Seitenverhältnisse definiert)
* [[Bildwechselfrequenz]] in [[Hertz (Einheit)|Hertz]]
* Bilder liegen im [[YCbCr-Farbmodell|YCbCr]]-Format als 3×8-bit-Werte pro Pixel vor:
** Y: Luminanz/Helligkeitskomponente (16: schwarz, 223: weiß)
** C<sub>r</sub>: Rot-Grün-Farbdifferenzkomponente (−112: grün, +112 rot)
** C<sub>b</sub>: Blau-Gelb-Farbdifferenzkomponente (−112: gelb, +112 blau)

{| class="wikitable"
|+ MPEG-1 Bildtypen
|-
!Bildtyp
!Zweck
!Kompression
|-
|[[Intra-Bild]] (englisch ''intra coded picture, I-frame'')
|Ein I-Bild entspricht einem Standbild. Es dient als Anker für den wahlfreien Zugriff.
|gering (ähnlich wie bei JPEG, jedoch in [[Echtzeit]])
|-
|[[P-Bild]] (englisch ''predictive coded picture, P-frame'')
|P-Bilder benötigen Informationen von vorausgegangenen I-Bildern oder P-Bildern.
|größere Kompression als bei I-Bildern
|-
|[[B-Bild]] (englisch ''bidirectional coded picture, B-frame'')
|B-Bilder sind abhängig von vorausgegangenen und folgenden I-Bildern oder P-Bildern.
|größte Kompression
|-
|D-Bild (englisch ''DC direct coded picture, D-frame'')
|D-Bilder dienen dem schnellen Vorlauf.
|nur ein Farbwert wird pro 8×8-Block gespeichert
|}

Bei der Bildverarbeitung werden die Bilder unterschiedlich stark komprimiert und zu unterschiedlichen Zwecken genutzt. Die I-Bilder werden unabhängig von anderen Bildern komprimiert – sie benötigen am meisten Speicherplatz, lassen sich aber unabhängig von vorangegangenen Bildern dekodieren. Daher sind sie notwendig, um (nahezu) beliebig in einem Video springen zu können. Andere Bilder werden in Abhängigkeit von den anderen Bildern in dem Videostrom kodiert und benötigen dadurch weniger Speicherplatz.
Diese Bildtypen werden dann abhängig vom Encoder, dessen Einstellungen und gelegentlich auch vom Bildmaterial unterschiedlich häufig verwendet und treten typischerweise zyklisch als sogenannte [[Bildergruppe]] (englisch ''Group of Pictures, GoP'') auf. Eine Gruppe reicht dabei von einem I-Bild zum nächsten. Die Gruppen haben häufig eine Länge von einer halben Sekunde.

== Audiokodierungsverfahren ==
Teil des Standards sind auch drei Audiokodierungsverfahren. In ansteigender Komplexität und Qualität sind das Layer 1, 2 und 3.

Der ''Audio Layer 1'' – auch bekannt als [[MPEG-1 Audio Layer 1|MP1]] – wurde von Philips als Low-Complexity-Variante des ''Audio Layer 2'' in den Standard eingebracht. Die [[Digital Compact Cassette|digital compact cassette]] von Philips, die gleichzeitig mit Sonys [[MiniDisc]] auf den Markt kam und mittlerweile nicht mehr hergestellt wird, nutzte dieses Verfahren mit einer Datenrate von 384 kbps.

Der ''Audio Layer 2'' – auch bekannt als [[MPEG-1 Audio Layer 2|MP2]] oder [[Musicam]] – war der etablierte Standard im Radiowesen. Nahezu alle professionellen digitalen Zuspielgeräte verwendeten MPEG-1 Audio Layer 2 in der Kompression von 256 kbit/s (128 kbit pro Sekunde und Kanal), da es sich dann leicht über die in Europa gut verbreitete [[Integrated Services Digital Network|ISDN]]-Infrastruktur übertragen ließ. Audio Layer 2 wird auch auf [[Video-CD]]s und [[SVCD|Super-Video-CDs]] sowie (selten und nur für Europa zugelassen) auf [[DVD]]s und beim [[Digital Video Broadcasting|digitalen Fernsehen]] eingesetzt.

Der ''Audio Layer 3'' – besser bekannt als [[MP3]] – wurde von der [[Fraunhofer-Gesellschaft]] und anderen entwickelt und war, wie auch Layer 1 und Layer 2, nicht lizenzfrei. Das heißt, Hersteller, die einen [[Encoder]] für MP3 entwickeln und verkaufen wollten, mussten dafür Lizenzgebühren entrichten. Nicht kommerziell vertriebene Encoder (wie etwa [[LAME]]) sind lizenzkostenfrei.

Das vergleichsweise gute Verhältnis von Größe einerseits und Qualität andererseits hat in den 1990er-Jahren zu einem Siegeszug des MP3-Formats geführt. Es war Basis des Aufblühens von Online-[[Tauschbörse]]n (wie [[Napster]]) und mobilen Musikabspielgeräten ([[MP3-Spieler]]) auf Basis von [[Flash-Speicher]]n oder [[Festplattenlaufwerk|Festplatten]].
MP3 wurde zu den nachfolgenden [[Advanced Audio Coding|Advanced-Audio-Coding]]-Standards (aus MPEG-2 und MPEG-4) weiterentwickelt.

== Systemdefinition ==
Schließlich definiert MPEG-1 noch eine Methode zur blockweisen Verschränkung („Multiplex“) von Audio und Video zu ''System Streams''. In diesen sind unter anderem auch Daten zu Abspielzeiten und zur Fehlererkennung integriert. Sie können als Datei gespeichert oder über ein Netzwerk [[Streaming Media|gestreamt]] werden. MPEG-1 System Streams wurde für störungsunempfindliche Medien (VCD) entworfen und ist identisch mit dem in MPEG-2 definierten [[Programmstrom]].

== Siehe auch ==
* [[MPEG-2]]
* [[MPEG-4]]
* [[MPEG-7]]

== Literatur ==
* Roland Enders: ''Das Homerecording Handbuch. Der Weg zu optimalen Aufnahmen.'' 3. überarbeitete Auflage, überarbeitet von Andreas Schulz. Carstensen, München 2003, ISBN 3-910098-25-8.
* Thomas Görne: ''Tontechnik.'' Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, München u. a. 2006, ISBN 3-446-40198-9.
* Hubert Henle: ''Das Tonstudio Handbuch. Praktische Einführung in die professionelle Aufnahmetechnik.'' 5. komplett überarbeitete Auflage. Carstensen, München 2001, ISBN 3-910098-19-3.

[[Kategorie:Audiokompression]]
[[Kategorie:Videokompression]]

MPEG-1 - Versionsgeschichte

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