Стандарт кодування MPEG - 2

Навіть у рамках одного стандарту, як показує практика, передача сигналів телебачення - і цифрового тут не виключення, ведеться на різних рівнях якості. Те ж саме можна сказати і про ТБ приймачах. Жорсткі, а головне вузькі допусковые інтервали не життєві, оскільки позбавляють систему гнучкості, пристосовності до різних умов функціонування з орієнтацією на різні шари споживачів. При цьому будь-яка перспективна система повинна мати резерви для переходу на вищі рівні якості. Ці і багато інших міркувань і вимоги лягли в основу дуже важливого документу: ISO/IEC 13818-2.

У цьому документі визначено, що стандарт MPEG - 2 - це ціле сімейство взаимносогласованных сумісних цифрових стандартів інформаційного стискування ТБ сигналів з різною мірою складності використовуваних алгоритмів. Тому у рамках стандарту MPEG - 2 була разра розроблена система профілів і рівнів. Профіль - це підмножина стандарту для спеціалізованого застосування, задаюча алгоритми і засоби компресії. Рівні усередині кожного профілю пов'язані з параметрами зображення, що компресує.

Градації якості ТБ зображення для мовних систем в стандарті ISO/IEC 13818-2 встановлюються введенням чотирьох рівнів для формату розкладання рядків ТБ зображення і п'яти профілів для форматів кодування сигналів яскравості і колірності. Загальна ідеологія побудови стандарту MPEG - 2 пояснюється таблицею 2.

Розташований в нижній частині таблиці рівень називається "Низьким рівнем" і йому відповідає новий клас якості ТБ зображення, яке вводиться в стандарті MPEG, - 2 - телебачення обмеженої чіткості. В цьому випадку в кадрі ТБ зображення міститься 288 активних рядків (у 2 рази менше, ніж в мовному телебаченні) і кожен рядок дискретизує на 352 відліки.

Кодування сигналів телебачення мовного стандарту виконується відповідно до основного рівня, тобто з форматом розкладання на 576 активних рядків в кадрі, які кодуються з використанням 720 відліків на рядок.

Високий рівень - 1440 підтримує ТБ зображення високої чіткості з дозволом 1440  1152 елементів.

Високий рівень - 1920 підтримує ТБ зображення високої чіткості широкого формату з дозволом 1920  1152 (HDTV - plus). У обох "високих" рівнях кадр ТБ зображення містить 1152 активні рядки (удвічі більше, чим в мовному телебаченні). Ці рядки дискретизують відповідно на 1440 або 1920 відліків.

У стандарті використовуються 5 профілів, яким відповідають 5 наборів функціональних операцій по обробці (компресії) відеоданих.

Профіль, в якому використовується найменше число функціональних операцій по компресії відеоданих, названий простим. У нім при компресії відеоданих використовується компенсація руху зображення і гібридне дискретно-косинусне перетворення (ДКП).Наступний профіль названий основним. Він містить усі функціональні операції простого профілю і одну нову: пророцтво по двох напрямах. Ця нова операція, природно, підвищує якість ТБ зображення.Що йде за основним названий профілем з масштабованим відношенням сигнал-шум. Термін "масштабування", в даному випадку, означає можливість обміну одних показників системи. Цей профіль до функціональних операцій основного профілю додає нову - масштабування. Основна ідея - підвищення стійкості цифрового телебачення і збереження працездатності за несприятливих умов прийому.

Таблиця 2 - Профілі, рівні, узгоджені точки стандарту MPEG - 2

Усі цифрові параметри дані в Мбіт/c

При масштабуванні потоки відеоданих розділяють на дві частини. Одна з них несе найбільш значущу частину інформації - її називають основним сигналом. Другу частину, що несе менш значущу інформацію, називають додатковим сигналом. Декодування тільки одного основного сигналу дозволяє отримати ТБ зображення зі зниженим відношенням сигнал-шум до початкового значення.

Наступний, четвертий профіль названий спеціально масштабованим профілем. Тут, природно, збережені усі операції попереднього профілю і додана нова - розподіл потоку відеоданих за критерієм чіткості ТБ зображення. Цей профіль забезпечує переходи між нині чинними мовними системами і ТВЧ. З цією метою відеодані сигналу ТВЧ розділяються на три потоки. Перший - це основний потік відеоданих. Другий потік несе додаткову інформацію про зображення з числом рядків до 1250. Одночасне декодування першого і другого потоків відеоданих дозволяє отримати ТБ зображення високої чіткості, але зі зниженим відношенням сигнал-шум. У третьому потоці зосереджена менш значуща інформація, його декодування дозволяє підвищити відношення сигнал-шум у відеоканалі до рівня, прийнятого в ТВЧ. Приведені в таблиці 5 профілів і чотири рівні утворюють 20 можливих комбінацій відеосигналу, з яких, найімовірніше, тільки 11 будуть останніми або необхідними. Для цих комбінацій (согласован-ные точки) в таблиці вказані максимальні значення швидкості передачі відеоданих в Мбіт/с.

Таким чином, стандарт MPEG - 2 дозволяє гнучко міняти швидкість передачі відеоданих в дуже широких межах. Потрібно помітити, що системи кодування стандарту MPEG - 2 можуть працювати як з чересстрочной, так і з прогресивними розгортками, при частоті полів 50 або 60 Гц.