MPEG-2 | это... Что такое MPEG-2? (original) (raw)
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
- 1 Общие сведения
- 2 Сжатие видео (упрощённо)
- 3 Сжатие звука
- 4 Профили и уровни стандарта
- 5 Содержание стандарта
- 6 Держатели патентов
- 7 См. также
- 8 Ссылки
- 9 Литература
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. кадроваячастота (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
- Допустимое число кадров в секунду
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 | 3GP • ASF • AVI • Bink • DMF • DPX • EVO • FLV • Matroska (MKV) • WebM • MPEG-PS • MPEG-TS • MP4 • MXF • NUT • Ogg • Ogg Media • QuickTime • RealMedia • Smacker • RIFF • VOB • сравнение • сжатие |
| Аудио | AIFF • APE • AU • DSD • DXD • MLP • MP3 • FLAC • SHN (англ.) WAV • WMA • сравнение • сжатие |
| Графические форматы (сжатие) | |
| Растровые | Без потерь: BMP • FPX • GIF • ICO • ILBM • JBIG • PCX • PNG • PNM • PSD • RAW • TGA • WBMP • XCF • Включая сжатие с потерями: EXR • ICER • JBIG2 • JPEG / JP2 / JPEG-LS • JPEG XR (HD Photo) • PGF (англ.) • TIFF • WebP • Анимационные: APNG • GIF • MNG |
| Векторные | AI • CDR • EMF • EPS • PS • SVG • WMF • XPS • Анимационные: SVG • SWF • 3D: 3DS • VRML • X3D |
| Комплексные | CGM • DjVu • PDF |
| 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 | H.120 • H.261 • H.262 • H.263 • H.264 • H.265 |
| Стандарты ИСО/МЭК | MJPEG • Motion JPEG 2000 • MPEG-1 • MPEG-2 • MPEG-4 (Part 2/H.263 • Part 10/H.264/AVC) • MPEG-H Part 2/H.265/HEVC |
| Стандарты SMPTE | DV • VC-1 • VC-2 (Dirac Pro) • VC-3 (DNxHD) |
| Кодеки MPEG-4 | 3ivx • DivX • FFmpeg • HDX4 • Nero Digital • Xvid • H.264/AVC: CoreAVC • QuickTime • x264 |
| Без потерь | CorePNG • FFV1 • Huffyuv • Lagarith • MSU Lossless • SheerVideo |
| Цифровое кино | CineForm • ProRes 422 • REDCODE |
| Прочие кодеки | Bink • Cinepak • Indeo • Pixlet • RealVideo • RTVideo • SIF1 • Smacker • Snow • Sorenson • Tarkin • VP3 (Theora) • VP6 • VP7 • VP8 • WMV |
| См. также | Медиаконтейнер • Графические форматы • Сжатие изображений |