3.5.1.3. Формат mpeg-2

Стандарт MPEG-2 был разработан как развитие формата MPEG-1 и является методом сжатия видеоинформации с широким диапазоном скоростей потоков и высоким качеством изображения. Рассматриваемое семейство стандартов обладает информационной совместимостью, т.е. любое декодирующее устройство MPEG-2 способно корректно воспроизводить и потоки MPEG-1.

Основным форматом изображения в данном стандарте является 720×480 пикселов. Изменения в алгоритме кодирования коснулись возможностей использования форматов кадра 16×9 и 4×3, а также поддержки чересстрочной развертки, т.е. деления кадра на два полукадра (поля) с нечетными и четными строками соответственно. Изменено соотношение между яркостным и цветовыми компонентами - 4:2:2 вместо 4:1:1. Все это отразилось на требуемой полосе пропускания (для фильмов формата VHS - 3 Мбит/с, а для HDTV - 60 Мбит/с). Поэтому основную сферу использования данного стандарта в настоящее время составляют устройства DVD, которые имеют соответствующие скорость и емкость, а также цифровое спутниковое телевидение.

Алгоритм сжатия оцифрованной видеоинформации MPEG-2 обеспечивает скорость передачи видеоданных от 3 до 80 Мбит/с. При разработке MPEG был создан алгоритм перевода видеоданных из формата CCIR-601. Как известно, CCIR-601 - это стандарт цифровой видеоинформации с размером передаваемого изображения 720×486 при 60 полукадрах в секунду. Этот формат учитывает, что строки телевизионного изображения передаются с чередованием (четные и нечетные), и два полукадра составляют кадр. Хроматические каналы (U и V в YUV) передаются размером 360×243 пикселов 60 раз в секунду и чередуются уже между собой. Подобное деление обозначают 4:2:2. Оно позволяет уменьшить избыточность в 2 раза только за счет перевода в другое цветовое пространство.

Уровни, профили и слои. Стандарт MPEG-2 допускает четыре уровня (Levels) разрешения кадра и пять базовых профилей (Profiles) кодирования сигналов яркости и цветности.

Уровни: низкий (LL - Low Level) с разрешением кадра 352×288 (соответствует MPEG-1), основной (ML - Main Level) 720×576, высокий 1440 (HL - High Level) - 1440×1152 и высокий 1920 - 1920×1152. Отметим, что если в соответствии с рекомендацией ITU-R BT.601 (International Telecommunications Union - Recommendation) основной уровень определяет разрешение стандартного телевизионного кадра, то высокие уровни ориентированы на телевидение высокой четкости.