MPEG-2

MPEG-2 — название группы стандартов цифрового кодирования видео и аудио сигналов, организации транспортных потоков видео и аудио информации, передачи сопутствующей информации. Стандарты MPEG одобрены ISO — Международной Организацией по стандартизации/IEC Motion Picture Experts Group (MPEG).

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 синтаксис транспортных потоков, а 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 компрессированное изображение (звук). Таким образом стандарт не определяет каким образом должен быть реализован кодер или декодер MPEG-2, он определяет только структуру данных. Это дает 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

Сжатие видео

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 5.1 каналов
* новый стандарт MPEG-2 AAC

Стандарт DVD использует MPEG-2 видео, но определяет некоторые ограничения:

* Допустимые разрешения
o 720 × 480, 704 × 480, 352 × 480, 352 × 240 пикселей (NTSC)
o 720 × 576, 704 × 576, 352 × 576, 352 × 288 пикселей (PAL)
* Допустимые соотношения ширины к высоте Aspect ratio (Display AR)
o 4:3
o 16:9

* Допустимое число кадров в секунду
o 29.97 к/с (NTSC)
o 25 к/с (PAL)

Note: By using a pattern of REPEAT_FIRST_FIELD flags on the headers of encoded pictures, pictures can be displayed for either two or three fields and almost any picture display rate (minimum 2/3 of the frame rate) can be achieved. This is most often used to display 23.976 (approximately film rate) video on NTSC.

* Аудио и видео битрейты:
o Buffer average maximum 9.8 Mbit/s
o Peak 15 Mbit/s
o Minimum 300 Kbit/s
* YUV 4:2:0
* Additional subtitles possible
* Closed captioning (NTSC only)
* Audio
o Linear Pulse Code Modulation (LPCM): 48 kHz or 96 kHz; 16- or 24-bit; up to six channels (not all combinations possible due to bitrate constraints)
o MPEG Layer 2 (MP2): 48 kHz, up to 5.1 channels (required in PAL players only)
o Dolby Digital (DD, also known as AC-3): 48 kHz, 32—448 kbit/s, up to 5.1 channels
o Digital Theater Systems (DTS): 754 kbit/s or 1510 kbit/s (not required for DVD player compliance)
o NTSC DVDs must contain at least one LPCM or Dolby Digital audio track.
o PAL DVDs must contain at least one MPEG Layer 2, LPCM, or Dolby Digital audio track.
o Players are not required to playback audio with more than two channels, but must be able to downmix multichannel audio to two channels.
* GOP structure
o Sequence header must be present at the beginning of every GOP
o Maximum frames per GOP: 18 (NTSC) / 15 (PAL), i.e. 0.6 seconds both
o Closed GOP required for multiple-angle DVDs

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.