Антенника
Москва и область:
+7(495) 920-34-13
Ждем ваших звонков с 900 до 2100
Прямая связь с монтажником:
+7(967) 282-30-83
Статьи » Цифровой стандарт MPEG-2

Цифровой стандарт MPEG-2

Цифровой стандарт MPEG-2 разработан обществом Moving Picture Experts Group (Группа специалистов по подвижным изображениям). Стандарт MPEG-2 включает в себя целое семейство взаимосвязанных совместимых цифровых способов сжатия телевизионного сигнала с различной сложностью, зависящей от применяемых алгоритмов. При этом он предусматривает резервы для перехода на более высокие уровни качества. Самое важное в MPEG-2 – это широкая возможность выбора различных уровней качества. Стандарт MPEG-2 не регламентирует способы сжатия видеоинформации, а только определяет, как должен выглядеть цифровой поток передаваемого видеосигнала. Он приспособлен к различным условия функционирования с ориентацией на разные слои потребителей.

Стандарт MPEG-2 позволяет получить различное качество телевизионного изображения, соответствующее Рекомендации 11/ МККР (МСЭ-Р) в зависимости от скорости передаваемой цифров способом информации. Так, при скорости 9 Мбит/с передаваем изображение соответствует студийному качеству, при скорости 3 Мбит/с - качеству бытового спутникового телевидения, а при 15...30 Мби качество изображения соответствует качеству телевидения высокой четкости (ТВЧ).

Качество цветного изображения, как отмечалось, при передаче его цифровым способом зависит от формата, в котором обрабатывается цифровой видеосигнал, и от профиля стандарта MPEG-2.

Форматы цифрового видеосигнала в MPEG-2

Формат - это понятие, относящееся к цифровой информации. Передача, прием и обработка цифровых данных происходят только в определенных форматах. Если данные представляются в разных форматах, то они преобразовываются для обработки в единый типовой формат. Преобразование форматов понимается как замен одной частоты дискретизации на другую.

При цифровой обработке (сжатии) перед поступлением на вход цифрового кодера полный видеосигнал предварительно разделя¬ется на компонентные: сигнал яркости и два цветоразностных сиг¬нала. Это необходимо, так как при подготовке сюжетов телевизион¬ной программы часто приходится делать монтаж, компоновку и в этом случае их выполнить легче. Кроме того, при монтаже в компо¬нентной форме видеосигнала качество изображения выше, по¬скольку сигналы яркости и цветности обрабатываются раздельно.

Согласно Рекомендации 11/601 МККР (МСЭ-Р) применяется раздельная дискретизация сигнала яркости Y и двух цветоразност¬ных сигналов B-Y и R-Y. Частота дискретизации для сигнала ярко¬сти выбрана 13,5 МГц, а для каждого цветоразностного сигнала -6,75 МГц.Как видно, частота дискретизации яркостного сигнала и каждого цветоразностного сигнала находятся в отношении 4:2:2, что и опре¬деляет данный формат, а также и то, что цветоразностные сигналы передаются одновременно с сигналом яркости. Формат 4:2:2 для пе¬редачи видеосигнала в стандарте MPEG-2 является основным. Ско¬рость передаваемых данных в формате 4:2:2 стандарта MPEG-2 не превышает 15 Мбит/с для 10-битового цифрового слова, обеспечи¬вая высокое качество изображения и занимая при этом частотную полосу около 6 МГц. Если передавать видеоизображение в этом формате цифровым способом без сжатия (для 8-битового слова), скорость суммарного потока, получаемого объединением цифровых данных яркостного сигнала (13,5 х 8) = 108 Мбит/с и двух цветораз¬ностных - 2х(6,75х8) = 108 Мбит/сх2, составляет 216 Мбит/с. Для 10-битового слова скорость потока увеличивается до 270 Мбит/с, что требует занятия частотой полосы шириной более 100 МГц.

В формате 4:4:4 для сигнала яркости и для каждого цветораз¬ностного частота дискретизации выбрана 13,5 Мгц. Это означает, что все составляющие телевизионного изображения передаются в полном объеме. Для этих сигналов в активной части кадра каждая из 576 строк содержит по 720 отсчетов. Цифровой поток передает¬ся в активной части строки за 52 мкс. Скорость суммарного потока цифровых данных составляет 324 Мбит/с для 8-битового слова и 405 Мбит/с для 10-битового.

В стандарте MPEG-2 формата 4:4:4 скорость потока цифровых данных не превышает 30...40 Мбит/с для 8-битового слова.В формате 4:4:4:4 три сигнала являются основными, такими же как в формате 4:4:4, а четвертый, так называемый альфа-сигнал, несет информацию о видах обработки основных сигналов. Например, о прозрачности при наложении последнего изображения на предыдущие и т.п. Частота дискретизации для каждого из четырех сигналов составляет 13,5 МГц. Скорость передаваемой информа¬ции для цифрового слова в 10 бит - около 540 Мбит/с, а в стандар¬те MPEG-2 - намного ниже.

Формат 4:1:1 предлагает по сравнению с основным форматом 4:2:2 двукратное уменьшение частот дискретизации цветоразностных сигналов. Сигнал яркости дискретизируется с частотой 13,5 МГц, T.e. без изменения, а цветоразностные - с частотой 3,375 МГц. Активная часть кадра содержит 576 строк, каждая строка имеет по 720 отсчетов сигнала яркости и по 180 отсчетов цветоразностных сигналов. Ско¬рость передаваемой информации при цифровом слове в 10 бит со¬ставляет 202 Мбит/с, а при 8-битовом - 162 Мбит/с.Если передаются только цифровые данные видеосигнала (без синхросигналов), то скорость составляет 124 Мбит/с.

В формате 4:2:0 в 576 строках находятся данные сигнала ярко¬сти, занимающие активную часть кадра, и каждая строка содержит по 720 отсчетов. Цветоразностным сигналам отведено 288 строк, и каж¬дая из них содержит по 360 отсчетов в строке. Скорость передачи цифровых данных в этом формате такая же, как и в формате 4:1:1.

Формат 4:1:1 является более приемлемым для системы разло¬жения 625/50, а формат 4:2:0 - для системы 525/60. Это объясня¬ется тем, что снижение вертикальной четкости заметнее в системе с меньшим числом строк (525), а снижение горизонтальной четко¬сти более заметно для разложения с меньшим числом кадров (50).

Форматы стандарта MPEG-2 базируются на ортогональной структуре дискретизации, и они все совместимы между собой, что позволяет реализовать сравнительно просто переход от одного формата к другому. Например, переход от формата 4:4:4 к формату 4:2:2 получается уменьшением частоты дискретизации каждого цветоразностного сигнала в два раза: с 13,5 до 6,75 МГц. Обратный переход "вверх" к формату более высокого уровня получается при увеличении частоты дискретизации.

Заявка на консультацию со специалистом