Loading AI tools
MPEG-2 — название группы стандартов цифрового кодирования видео- и аудиосигналов, организации транспортных потоков видео- и аудиоинформации, передачи сопутствующей информации. Стандарты MPEG выпускаются экспертной группой по движущемуся изображению (MPEG), входящей в состав ИСО/МЭК.
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 использоваться 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).
Все американские патенты MPEG-2 истекли 13 февраля 2019 года[1].
MPEG-2 используется для общего сжатия движущихся изображений и звука и определяет формат видеопотока, который может быть представлен как три типа кадра[2]:
- независимо сжатые кадры (I-кадры),
- кадры, сжатые с использованием предсказания на основе предыдущих кадров (P-кадры) и
- кадры, сжатые с использованием предсказания на основе предыдущих и последующих (B-кадры).
Соответствующие группы кадров от одного I-кадра до другого образуют GOP (англ. Group Of Pictures) - группу кадров.
Обычно используются потоки в 30 или 29,97 кадра в секунду.
MPEG-2 поддерживает видео и в прогрессивной, и в чересстрочной развёртке.
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
| 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 |
| 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 кадра/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-1 Audio 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 необязательна)
- 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).
- Структура 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 или при задействовании плейлистов глав 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, прогрессивная развертка (576p50)
- 1280 x 720 x 25 или 50 кадров/c, прогрессивная развертка (720p25 или 720p50)
- 1440 или 1920 x 1080 x 25 кадров/c, прогрессивная развертка (1080p25 — «кинорежим»)
- 1440 или 1920 x 1080 x 25 кадров/c, чередование полей (1080i25)
- 1920 x 1080 x 50 кадров/c, прогрессивная развертка (1080p50), последующая замена форматом H.264/AVC
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 кадр 1920 x 1088, но последние 8 строк выбрасываются перед выводом на дисплей.
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.
Приблизительно 640 патентов получено в области MPEG-2. Всего ими владеют больше 20 корпораций; на разработку стандарта как такового было затрачено меньше времени, чем на достижение договорённостей по поводу патентов.
Список компаний:
|
|
Wikiwand in your browser!
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
