Видео форматы вся информация по видео форматам и кодекам
 

Mpeg-2 видео кодек

Кодек стандарта MPEG-2 был разработан для кодирования видео с последующей передачей его по цифровым каналам наземного и спутникового телевидения, а так же по широкополосным сетям ( например, ATM ). Так как MPEG-2 разрабатывался как стандарт передачи данных, он поддерживает различные форматы пакетов данных ( включая длинные пакеты и пакеты переменной длины 1-64 кбит ) и защиту от ошибок.

Стандарт MPEG-2 на системном уровне определяет два типа потоков данных - программный поток и транспортный поток. Программный поток похож на поток MPEG-1 с модифицированным синтаксисом и поддержкой новых возможностей. Программный поток использует длинные пакеты данных и пакеты переменной длины, которые хорошо подходят для программной обработки в сети без ошибок. Транспортный поток обеспечивает помехоустойчивость необходимую для работы в сетях с ошибками, а также объединение различных потоков данных ( аудио, видео ) в один поток. Транспортный поток использует пакеты фиксированной длины размером 188 байт.

Базовая структура данных используемая как в программном, так и в транспортном потоке - пакет PES ( packetized elementary stream ). PES-пакеты формируются из разбитых на пакеты сжатых аудио и видео данных, которые, чередуясь друг с другом, образуют единый поток данных. Пакет транспортного потока из 188 байт разбит на заголовок из 4 байт и 184 байт данных, получаемых из PES пакетов методом их деления .

Основным отличием программного и транспортного потоков является то, что они предназначены для передачи данных в среде без ошибок и в среде с ошибками соответственно. Транспортный поток стандарта MPEG-2 может объединять асинхронным способом программные пакеты нескольких телевизионных каналов в один.

Видеокодек MPEG-2 предназначался для высококачественного кодирования чересстрочного ТВ-сигнала со скоростями потока порядка 4-9 Мб. Однако в процессе развития была включена поддержка стандарта HDTV ( телевидения высокой четкости ) и ступенчатого декодирования.

Под ступенчатым декодированием здесь понимается свойство декодеров различной сложности позволяющее получать видеоизображение качества и разрешения соответствующего их сложности из одного и того же потока данных.

Структурная схема кодера и декодера MPEG-2
Структурная схема кодера и декодера MPEG-2


Структурная схема кодека MPEG-2 без ступенчатого кодирования включает в себя кодер inter-кадров с дискретным косинусным преобразованием, схему оценки и компенсации движения с выхода которой на кодер переменной длины ( КПД ) поступает поток данных о векторах движения, мультиплексор, образующий на выходе программный или транспортный потоки.
Структурная схема кодера и декодера MPEG-2
Структурная схема кодера и декодера MPEG-2


Структурная схема кодека MPEG-2 со ступенчатым кодированием предусматривает наличие двух или нескольких пар кодер-декодер для получения различного качества изображения потоки с выходов которых объединяются в единый транспортный или программный поток. На выходе декодера образуются два сигнала с различным качеством ( high quality, base quality ).

Для того, чтобы стандарт кодирования видео MPEG-2 отвечал различным требованиям по качеству и обеспечивал совместимость между различными производителями аппаратуры и программного обеспечения, была введена система профилей и уровней стандарта. В настоящее время только часть всевозможных сочетаний профилей и уровней разработана и принята в качестве стандарта.
Уровни Профили Simple Main SNR Spatial High 422 Качественное соответствие
  Изображения I и P I,P и B I,P и B I,P и B I,P и B I,P и B  
  Формат 4:2:0 4:2:0 4:2:0 4:2:0 4:2:0, 4:2:2 4:2:2  
High Отсчетов в строке   1920     1920   Hi-End видеомонтажное оборудование
Строк в кадре   1152     1152  
Кадров в секунду   60     60  
Макс. скор. потока   80 Мбит/с     100 Мбит/с  
High-1440 Отсчетов в строке   1440   1440 1440   4x601, бытовое HDTV
Строк в кадре   1152   1152 1152  
Кадров в секунду   60   60 60  
Макс. скор. потока   60 Мбит/с   60 Мбит/с 80 Мбит/с  
Main Отсчетов в строке 720 720 720   720 720 CCIR 601, студийное TV
Строк в кадре 576 576 576   576 608
Кадров в секунду 30 30 30   30 30
Макс. скор. потока 15 Мбит/с 15 Мбит/с 15 Мбит/с   20 Мбит/с 50 Мбит/с
Low Отсчетов в строке   352 352       CIF, бытовая видео кассета
Строк в кадре   288 288      
Кадров в секунду   30 30      
Макс. скор. потока   4 Мбит/с 4 Мбит/с      

Информация по MPEG-2

Video compression and communication ... - книга по теории кодирования видео и алгоритмам сжатия
MPEG-1 and MPEG-2 Digital Video Coding Standards - описания стандартов Mpeg-1 и Mpeg-2
Image and Video Coding - Emerging Standards and Beyond - статья по кодированию изображений и видео