На этой странице частично использованы материалы из книги В.Н.Левченко "Спутниковое телевидение".
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.
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: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.
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 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.
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.
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.
