- MPEG-2
-
Не следует путать MPEG-2 с MPEG-1 Audio Layer II (MP2)
MPEG-2 — название группы стандартов цифрового кодирования видео- и аудиосигналов, организации транспортных потоков видео и аудио информации, передачи сопутствующей информации. Стандарты MPEG выпускаются экспертной группой по движущемуся изображению (MPEG), входящей в состав ИСО/МЭК .
Содержание
Общие сведения
Стандарт MPEG-2 получил распространение в цифровых видеодисках DVD, системах компрессии видеоизображений, цифровом телевидении DVB. В случае использования в цифровом телевидении MPEG-2 активно применяется как стандарт, определяющий структуру транспортных потоков и способы передачи данных.
Стандарт содержит несколько подразделов (parts). Например, MPEG-2 part 1 определяет тип контейнера, например, может использоватся Transport Stream, который позволяет корректировать ошибки оборудования, принимающего сигнал. Part 2 — структуру компрессированного изображения (элементарный поток MPEG-2). Стандарт MPEG-2 намеренно не определяет способы компрессии изображения (звука), он лишь указывает, как должно быть оформлено сжатое изображение (звук). Стандарт не определяет, каким образом должен быть реализован кодер или декодер MPEG-2, он определяет только структуру данных. Это даёт возможность участникам рынка конкурировать друг с другом за создание более качественных устройств и алгоритмов.
Использование стандартов MPEG-2 требует уплаты лицензионных отчислений держателям патентов через MPEG Licensing Association. Тексты стандартов MPEG-2 распространяются свободно, но не бесплатно (см. сайт ISO).
Сжатие видео (упрощённо)
MPEG-2 используется для «общего сжатия движущихся изображений и звука» и определяет формат видеопотока, который может быть представлен как три типа кадра — независимо сжатые кадры (I-кадры), кадры, сжатые с использованием предсказания движения в одном направлении (P-кадры) и кадры, сжатые с использованием предсказания движения в двух направлениях (B-кадры). Соответствующие группы кадров от одного I-кадра до другого образуют GOP — Group Of Pictures — группу кадров.
Обычно используются потоки в 30 или 29,97 кадров в секунду.
MPEG-2 поддерживает видео и в прогрессивной, и в чересстрочной развёртке.
Сжатие звука
MPEG-2 также определяет новые методы сжатия звука:
- сжатие на низких битрейтах с половинным семплированием (MPEG-1 Layer 1/2/3 LSF)
- многоканальное сжатие до 6 каналов
- новый стандарт MPEG-2 AAC
Профили и уровни стандарта
Профили MPEG-2 Аббр. Имя Кадры YCrCb Потоки Комментарий SP Simple Profile P, I 4:2:0 1 без интерлейсинга MP Main Profile P, I, B 4:2:0 1 422P 4:2:2 Profile P, I, B 4:2:2 1 SNR SNR Profile P, I, B 4:2:0 1-2 Отношение сигнал/шум SP Spatial Profile P, I, B 4:2:0 1-3 низкое, нормальное и высокое качество декодирования HP High Profile P, I, B 4:2:2 1-3 Уровни MPEG-2 Аббр. Имя Пикселей/строку Строк Кадров/c (Гц) Битрейт (Мбит/с) LL Low Level 352 288 30 4 ML Main Level 720 576 30 15 H-14 High 1440 1440 1152 30 60 HL High Level 1920 1152 30 80 Профиль @ уровень Разрешение (px) Макс. кадровая
частота (Гц)Семплинг Битрейт
(Мбит/с)Применение SP@LL 176 × 144 15 4:2:0 0.096 беспроводные устройства SP@ML 352 × 288 15 4:2:0 0.384 КПК 320 × 240 24 MP@LL 352 × 288 30 4:2:0 4 Set-top boxes (STB) MP@ML 720 × 480 30 4:2:0 15 (DVD: 9.8) DVD, SD-DVB 720 × 576 25 MP@H-14 1440 × 1080 30 4:2:0 60 (HDV: 25) HDV 1280 × 720 30 MP@HL 1920 × 1080 30 4:2:0 80 ATSC 1080i, 720p60, HD-DVB (HDTV) 1280 × 720 60 422P@LL 4:2:2 422P@ML 720 × 480 30 4:2:2 50 Только Sony IMX с I-frame, Broadcast «contribution» video (I&P only) 720 × 576 25 422P@H-14 1440 × 1080 30 4:2:2 80 Будущие продукты Panasonic и Sony на основе MPEG-2 HD 1280 × 720 60 422P@HL 1920 × 1080 30 4:2:2 300 Будущие продукты Panasonic на основе MPEG-2 HD 1280 × 720 60 DVD
Стандарт DVD использует MPEG-2 видео, но определяет некоторые ограничения:
- Допустимые разрешения
- 720 × 480, 704 × 480, 352 × 480, 352 × 240 пикселей (NTSC)
- 720 × 576, 704 × 576, 352 × 576, 352 × 288 пикселей (PAL)
- Допустимые соотношения ширины к высоте Aspect ratio (Display AR)
- 4:3
- 16:9
- Примечание: при выставлении флагов REPEAT_FIRST_FIELD в заголовках кодированных изображений, эти изображения могут повторяться на протяжении двух или трёх полей. Таким образом, подобрав шаблон выставления флагов, можно добиться практически любой частоты смены кадров (не менее 2/3 от номинальной). Наиболее часто это используется для получения частоты в 23.976 кадров/сек (что приблизительно равно скорости смены кадров киноплёнки) при выводе сигнала в NTSC.
- Скорости аудио- и видеопотоков:
- Максимальная средняя: 9.8 Mbit/s
- Максимальная пиковая: 15 Mbit/s
- Минимальная: 300 Kbit/s
- YUV 4:2:0
- Дополнительные субтитры
- Скрытые субтитры
- Аудио:
- Линейная импульсно-кодовая модуляция (LPCM): 48 kHz или 96 kHz; 16- или 24-bit; до шести каналов (из-за ограничений пропускной способности доступны не все комбинации)
- MPEG Layer 2 (MP2): 48 kHz, до 5.1 каналов (только в PAL)
- Dolby Digital (DD, также известен как AC-3): 48 kHz, 32—448 kbit/s, до 6 (5+1) каналов
- Digital Theater Systems (DTS): 754 kbit/s или 1510 kbit/s (поддержка плеерами DVD не обязательна)
- DVD в формате NTSC должны содержать хотя бы одну звуковую дорожку LPCM или Dolby Digital audio.
- DVD в формате PAL должны содержать хотя бы одну звуковую дорожку MPEG Layer 2, LPCM или Dolby Digital audio.
- Для плееров не обязательна поддержка вывода шестиканального звука, но обязательна возможность сведения его к двухканальному (стерео).
- Стурктура GOP (групп кадров):
- В начале каждой GOP должен идти заголовок группы
- Максимальное количество кадров на группу: 18 (NTSC) / 15 (PAL), то есть 0,6 секунды.
- Для DVD с несколькими углами обзора должны использоваться только закрытые GOP.
DVB
Ограничения на MPEG-2 в стандарте DVB:
Допустимые разрешения для SDTV:
- 720, 640, 544, 480 или 352 × 480 пикселей, 24/1.001, 24, 30/1.001 или 30 кадров/с
- 352 × 240 пикселей, 24/1.001, 24, 30/1.001 или 30 кадров/с
- 720, 704, 544, 480 или 352 × 576 пикселей, 25 кадров/с
- 352 × 288 пикселей, 25 кадров/с
Для HDTV:
- 720 x 576 x 50 кадров/c progressive (576p50)
- 1280 x 720 x 25 or 50 кадров/c progressive (720p50)
- 1440 or 1920 x 1080 x 25 кадров/c progressive (1080p25 — film mode)
- 1440 or 1920 x 1080 x 25 кадров/c interlace (1080i25)
- 1920 x 1080 x 50 кадров/c progressive (1080p50) possible future H.264/AVC format
ATSC
Допустимые разрешения:
- 1920 x 1080 пикселей, 30 кадров/c (1080i)
- 1280 x 720 пикселей, 60 кадров/c (720p)
- 720 x 576 пикселей, 25 кадров/c (576i, 576p)
- 720 or 640 x 480 пикселей, 30 кадров/c (480i, 480p)
Примечание: 1080i кодируется как 1920 x 1088 кадр, но последние 8 строк выбрасываются перед показом на дисплей.
Содержание стандарта
Стандарт MPEG-2, обозначающийся также по каталогу ISO как стандарт ISO/IEC 13818, включает в себя следующие части:
- Part 1
- Systems — описывает синхронизацию и мультиплексирование видео и аудио.
- Part 2
- Video — сжатие чересстрочного и прогрессивного видео.
- Part 3
- Audio — сжатие аудио сигнала (многоканальное расширение для MPEG-1 audio).
- Part 4
- Описывает процедуру тестирования совместимости.
- Part 5
- Описывает систему программной эмуляции.
- Part 6
- Описывает расширение для DSM-CC (Digital Storage Media Command and Control.)
- Part 7
- Advanced Audio Coding (AAC) — стандарт сжатия аудио.
- Part 8
- Расширенное 10-битное представление цвета в видео. Изначально планировалось для профессиональных приложений, таких как студийная обработка видео. Разработка этой части стандарта была остановлена из-за отсутствия интереса в индустрии.
- Part 9
- Расширения для использования в реальном времени.
- Part 10
- Расширение для совместимости с DSM-CC.
Держатели патентов
Приблизительно 640 патентов получено в области MPEG-2. Всего ими владеют больше 20 корпораций и один университет. Разработка стандарта как такового заняло меньше времени, чем переговоры по поводу патентов.
Список компаний:
- Alcatel
- Canon Inc.
- Columbia University
- France Télécom (CNET)
- Fujitsu
- General Electric Capital Corporation
- General Instrument Corp. (now the broadband division of Motorola)
- GE Technology Development, Inc.
- Hitachi, Ltd.
- KDDI Corporation (KDDI)
- Lucent Technologies
- LG Electronics Inc.
- Matsushita
- Mitsubishi
- Nippon Telegraph and Telephone Corporation (NTT)
- Nokia
- Philips
- Robert Bosch GmbH
- Samsung
- Sanyo Electric Co., Ltd.
- Scientific Atlanta
- Sharp
- Sony
- Thomson Licensing S.A.
- Toshiba
- Victor Company of Japan, Limited (JVC).
См. также
Ссылки
Литература
- Лапин Евгений Васильевич Подготовка и запись DVD всех типов. Краткое руководство. — М.: «Вильямс», 2006. — С. 320. — ISBN 5-8459-1064-1
MPEG (Moving Picture Experts Group) MPEG-1 • 2 • 3 • 4 • 7 • 21 • A • B • C • D • E • V • M • U Разделы MPEG-1 Part 3: Аудио (Layer I • Layer II • Layer III) Разделы MPEG-2 Part 1: Системы (Транспортный поток • Программный поток) • Part 2: Видео (H.262) • Part 3: Аудио (Layer I • Layer II • Layer III • Многоканальный MPEG) • Part 6: DSM CC • Part 7: AAC Разделы MPEG-4 Part 2: Видео • Part 3: HE-AAC • Part 6: DMIF • Part 10: H.264 • Part 11: Описание сцены • Part 12: Формат медиафайлов ИСО • Part 14: Формат файла MP4 • Part 17: Потоковый текстовый формат • Part 20: Облегченное приложение воспроизведения сцен (LASeR) Разделы MPEG-7 Part 2: Язык описания определений (DDL) Разделы MPEG-21 Parts 2, 3 и 9: Цифровой объект • Part 5: Язык описания прав (REL) Разделы MPEG-D Part 1: Пространственный звук MPEG Медиаконтейнеры Видео/аудио Аудио Графические форматы (сжатие) Растровые Векторные Комплексные Вещательные видеоформаты Телевидение Аналоговое 525 линий NTSC · NTSC-J · PAL-M 625 линий PAL · PAL-N/NC · PALplus · SECAM Аудио BTSC (MTS) · NICAM-728 · Zweiton (A2/IGR) · EIAJ Скрытые сигналы Captioning · Teletext · CGMS-A · GCR · PDC · VBI · VEIL · VITC · WSS · XDS Defunct systems Pre-1940 · Baird-Nipkow · 405 lines · 441 lines · 819 lines · MAC · MUSE Цифровое Чересстрочная развёртка SDTV (480i · 576i) · HDTV (1080i) Прогрессивная развёртка LDTV (240p · 288p · 1seg) · EDTV (480p · 576p) · HDTV (720p · 1080p) MPEG-2 стандарты ATSC · DVB · ISDB · DMB-T/H MPEG-4 AVC стандарты DVB-T · DVB-H · DVB · SBTVD · ISDB (1seg) Audio AC3 (5.1) · MPEG Multichannel · PCM · LPCM · AAC Скрытые сигналы Captioning · Teletext · NexTView · CPCM · Broadcast flag · AFD · EPG · ESG · Digital cinema UHDV (2540p · 4320p) · DCI Технический выпуск 14:9 compromise · MPEG transport · Reverse Standards Conversion · Standards conversion · Video processing · Video on Demand · HDTV blur Сжатие видео Рекомендации ITU-T Стандарты ИСО/МЭК Стандарты SMPTE Кодеки MPEG-4 Без потерь CorePNG • FFV1 • Huffyuv • Lagarith • MSU Lossless • SheerVideo
Цифровое кино Прочие кодеки См. также Категории:- Аудиокодеки
- Видеокодеки
- MPEG
- DVD
Wikimedia Foundation. 2010.