為滿足高比特率、高質(zhì)量的視頻應(yīng)用,MPEG委員會(huì)又在1994年發(fā)布了MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)(ISO/IEC13818,也為ITU-T H.262標(biāo)準(zhǔn))。MPEG2的技術(shù)特點(diǎn)主要有以下方面。
1)真正的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),保持了向后兼容性及互操作性。
2)支持隔行/逐行掃描的視頻信號(hào)。
3)利用運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行預(yù)測(cè)的情況更加多樣。
4)音頻信息處理功能更強(qiáng)(8個(gè)聲道、環(huán)繞立體聲、多種取樣頻率)。
5)是可伸縮的(scalable),提供了很大的應(yīng)用范圍。特別是高型(High Profile),使用分層編碼、可伸縮解碼,適用于HDTV領(lǐng)域。
6)是可傳輸?shù)模?/SPAN>transportable),包含了各種有力的data movement mechanisms,數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)更適合于在ATM數(shù)字網(wǎng)上傳輸和分發(fā)。
MPEG-2視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)分等級(jí)的系列,按編碼圖像的分辨率分成四個(gè)“級(jí)(Levels)”,詳見(jiàn)下表1;按所使用的編碼工具的集合分成五個(gè)“類(Profiles)”,其類別名稱及含義詳見(jiàn)下表2。“級(jí)”與“類”的若干組合構(gòu)成MPEG-2視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)在某種特定應(yīng)用下的子集,對(duì)某一輸入格式的圖像,采用特定集合的壓縮編碼工具,產(chǎn)生規(guī)定速率范圍內(nèi)的編碼流。
表1:MPEG-2技術(shù)規(guī)范依據(jù)源圖像分辨率的分級(jí)
表2:MPEG-2技術(shù)規(guī)范依據(jù)編碼方法的分類
我們知道,當(dāng)前模擬電視存在著PAL、NTSC和SECAM三大制式并存的問(wèn)題,因此,數(shù)字電視的輸入格式標(biāo)準(zhǔn)試圖將這三種制式統(tǒng)一起來(lái),形成一種統(tǒng)一的數(shù)字演播室標(biāo)準(zhǔn),這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就是CCIR601,現(xiàn)稱ITU-R Rec.BT601標(biāo)準(zhǔn)。MPEG-2中的四個(gè)輸入圖像格式“級(jí)”都是基于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的。低級(jí)(Low Level)類似H.261中的CIF格式的輸入格式,其像素是ITU-R Rec.BT601格式的1/4,即352×240×30(代表圖像幀頻為每秒30幀,每幀圖像的有效掃描行數(shù)為240行,每行的有效像素為352個(gè)),或352×288×25。低級(jí)之上的主級(jí)(Main Level)相當(dāng)于普通電視,其輸入圖像格式完全符合ITU-R Rec.BT601格式,主級(jí)之上為HDTV范圍,基本上為ITU-R Rec.BT601格式的4倍,其中1440高級(jí)(High-1440Level)的圖像寬高比為4∶3,高級(jí)(High Level)的圖像寬高比為16∶9。
在MPEG-2的五個(gè)“類”中,較高的“類”意味著采用較多的編碼工具集,對(duì)編碼圖像進(jìn)行更精細(xì)的處理,在相同比特率下將得到較好的圖像質(zhì)量,當(dāng)然實(shí)現(xiàn)的代價(jià)也較大。較高類編碼除使用較低類的編碼工具外,還使用了一些較低類沒(méi)有使用的附加工具。因此,較高類的解碼器除能解碼用本類方法編碼的圖像外,也能解碼用較低類方法編碼的圖像,即MPEG-2的“類”之間具有后向兼容性。簡(jiǎn)單類(Simple Profile)使用最少的編碼工具。不用B幀,這是為了節(jié)約RAM。主類(Main Profile)除使用所有簡(jiǎn)單類的編碼工具外,還加入了一種雙向預(yù)測(cè)的方法。圖像質(zhì)量合乎一定要求,允許有一定損傷,不具有可分級(jí)性。信噪比可分級(jí)類(SNR Scalable Profile)和空間可分級(jí)類(Spatially Scalable Profile)提供了一種多級(jí)廣播的方式,將圖像的編碼信息分為基本信息層和一個(gè)或多個(gè)次要信息層?;拘畔影瑢?duì)圖像解碼至關(guān)重要的信息,解碼器根據(jù)基本信息即可進(jìn)行解碼,但圖像的質(zhì)量較差。次要信息層中包含圖像的細(xì)節(jié)。廣播時(shí)對(duì)基本信息層加以較強(qiáng)的保護(hù),使其具有較強(qiáng)的抗干擾能力。這樣,在距離較近,接收條件較好的情況下,可以同時(shí)收到基本信息和次要信息,恢復(fù)出高質(zhì)量的圖像;而在距離較遠(yuǎn),接收條件較差的條件下,仍能收到基本信息,恢復(fù)出圖像,不至造成解碼中斷。高級(jí)類(High Profile)實(shí)際上應(yīng)用于比特率更高,要求更高的圖像質(zhì)量時(shí),此外,前四個(gè)類在處理Y,U,V時(shí)是逐行順序處理色差信號(hào)的,高級(jí)類中還提供同時(shí)處理色差信號(hào)的可能性。
MPEG-2格式經(jīng)常用級(jí)和類的縮寫(xiě)表示,如表3所示(表中給出了相應(yīng)組合的最大碼速),目前的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視采用的是MP@ML主類和主級(jí),而HDTV采用的是MP@HL主類和高級(jí)。