Общие положения
Совместимость стандартов MPEG-1 и MPEG-2
Сжатие видеосигнала
Заключение
Работы над стандартом MPEG-2 начались в 1990г.
Разработанный специально для кодировния ТВ сигналов вещательного
телевидения, он позволяет получить высокую четкость ТВ изображения,
соответсвующую Рекомендации 601 МККР: 576 активных строк в кадре
и 720 отсчетов в активной части строки. Стандарт предназначен
для каналов связи, обеспечивающих скорость передачи данных 3-10
Мбит/с для обычного телевизионного стандарта и 15-30 Мбит/с для
телевидения высокой четкости (ТВЧ). Проект стандарта MPEG-2 вышел
в начале 1994г., а в 1995г. были выпущены последние документы.
В стандарте обеспечивается совместимость "вперед", т.е. MPEG-2
декодер может декодировать поток данных формата MPEG-1.
Общие положения.
Стандарт MPEG-2 состоит из трех основных частей:
системной видео и звуковой. Системная часть описывает форматы
кодирования для мультиплексирования звуковой, видео- и другой
инрформации, рассматривает вопросы комбинирования одного или более
потоков данных в один или множество потоков, пригодных для хранения
или передачи.
Системный уровень выполняет пять основных функций:
- Синхронизация
нескольких сжатых потоков при воспроизведении
- Объединение
нескольких сжатых потоков в едмный поток
- Инициализация
для начала воспроизведения
- Обслуживание
буфера
- Определение
временной шкалы
Видео часть стандарта описывает кодированный
битовый поток для высококачественного цифрового видео. MPEG-2
является совместимым расширением MPEG-1, он поддерживает чересстрочный
видеоформат и содержит средства для поддержки ТВЧ.
Звуковая часть стандарта MPEG-2 определяет
кодирование многоканального звука. MPEG-2 поддерживает до пяти
полных широкополосных каналов плюс дополнительный низкочастотный
канал и(или) до семи многоязычных комментаторских каналов. Он
также расширяет возможности кодирования моно- и стереозвуковых
сигналов в MPEG-1 за счет использования половинных частот дискретизации
(16;22,05 и 24 кГц) для улучшения качества при скоростях передачи
64 Кбит/с и ниже.
Применение сиандарта MPEG-2 в вещательном телевидении
позволяет значительно снизить скорость передачи видео- и звуковых
данных и за счет этого передавать несколько цифровых программ
в стандартной полосе частот радиоканалов эфирного, кабельного
и спутникового телеизионного вещания. Например, большие приемущества
MPEG-2 дает в системах спутникового телевизионного вещания. Сжатие
позволяет передать по одному стандартному каналу от одного до
пяти цифровых каналов при профессиональном уровне качества видеосигнала.
Важно и то, что цифровые каналы по сравнению с аналоговыми предоставляют
более широкие возможности для передачи дополнительной инфромации.
Пропускная способность стандартного спутникового
канала при полосе 32 МГц составляет 55 Мбит/с. Для вещания с профессиональным
качеством неообходима скорость цифрового потогка 5-8 Мбит/c. Таким
образом, один стандартный спутникивый канал позволяет транслировать
4-5 телевизионных программ. Возможно использование цифровых каналов
с более высокими коэффициентами сжатия. При этом в одном стандартном
канале передается до десяти видеопрограмм. Однако, в этих случаях
заметна потеря качества изображения.
Совместимость
стандартов MPEG-1 и MPEG-2.
MPEG-2 совместим с предыдущим стандартом MPEG-1
"вперед" и "вверх" по видеопотоку. Вообще говоря, при переходе
к новому стандарту возможны следующие виды совместимости:
- Совместимость "вперед" - декодер нового поколения должен уметь
декодировать потоки декодера предыдущего поколения
- Совместимость "назад" - декодер предыдущего поколения должен
уметь декодировать потоки или часть потока кодера нового поколения
- Совместимость "вверх" - декодер нового поколения с более высоким
разрешением должен уметь декодмровать потоки предыдущего поколения
с низким разрешением
- Совместимость "вниз" - декодер предыдущего поколения с низким
разрешением должен уметь декодировать потоки нового поколения
с более высоким разрешением
Совместимость кодеров предыдущего (MPEG-1) и последующего
(MPEG-2) поколений достигается за счет введения синтаксиса расширений
заголовков. Декодер предыдущего поколения игнорирует дополнительную
информацию, содержащубюся в расширениях заголовков, зарезервированных
в предыдущем поколении стандарта, и способен восстанавливать данные,
содержащиеся в битовом потоке. Таким образом можно обеспечить
совместимость "вперед" и "вверх". Совместимость "назад" и "вниз"
может быть гарантирована лишь дополнительным аппаратным обеспечением
декодера предыдущего поколения.
Сжатие видеосигнала.
Стандарт MPEG-2 не регламентирует методы сжатия
видеосигнала, а только определяет, как должен выглядеть битовый
поток кодированного видеосигнала, поэтому конкретные алгоритмы
являются коммерческой тайной фирм - производителей оборудования.
Однако существуют общие принципы, и процесс сжатия цифрового видеосигнала
может быть разбит на ряд последовательных операций: преобразование
аналогового сигнала в цифровую форму, предварительная обработка,
дискретное косинусное преобразование, квантование, кодирование.
Заключение.
В заключении отметим, что качество кодирования
и декодирования видеосигналов по стандарту MPEG-2 определяется
не только возможностями аппаратных средств, но и уровнем проработки
специализированного программного обеспечения.
