三、MPEG-2的應用
MPEG-2基本上可滿足廣播電視系統(tǒng)的大多數(shù)需要,如:適合于隔行和逐行掃描圖像;4:2:0和4:2:2圖像取樣;理論上高達16000像素×16000行的多種圖像分解力和廣播中常用的場頻、幀頻;編碼的可分層特點可使SDTV或LDTV解碼器從較高級HDTV的數(shù)據(jù)流中抽取所需要的信息。為了適應不同場合對編碼方法、操作模式、性能價格比的不同需要,在1993年3月悉尼會議上和7月的紐約會議上,基本上確定了表5所示的MPEG-2的型與級規(guī)范。“型”是全部編碼方法的1個子集,按壓縮編碼算法的復雜度大小,在表5中,由右向左定義了6個子集;“級”是依照型的編碼參數(shù)所受到的不同限制,按照圖像分辨率的高低,在表5中,由上到下定義了4個等級的像素分解力。顯然,MPEG-2標準具有廣泛的通用性,為了滿足多種不同應用的需要,將多種不同的視頻編碼算法綜合于單個句法之中。但是,對于接收端解碼器若要求全部滿足句法中規(guī)定的視頻編碼算法,解碼器的設計將變的復雜而耗費,作為1個普通編碼器不可能也無必要實現(xiàn)MPEG-2的全部功能 。為此,提出了針對不同的應用,應滿足句法中不同部分的要求。
1. MPEG-2的型級概念
為適應不同場合的需要,MPEG-2引進型(Profile)和級(Level)的概念,為定義句法子集提供了方法。在單個句法的基礎上,按壓縮編碼算法的復雜度及不同應用,定義了6個句法子集,每個句法子集就是1種型。MPEG-2的型有簡單型(SP)、主型(MP)、MPEG-2 4:2:2 型(后增加的)、信噪比可分級型(SNRP)、空間可分級型(SSP)、高型(HP)共6種。在同1種型里,需要處理的圖像參數(shù),如圖像尺寸、幀率、碼率,也有不同。例如,表5的主型中包括4種不同的圖像尺寸和4種有差別的碼率,只有幀率是相同的。為此,MPEG-2還定義了低級(LL)、主級(ML)、高1440級(H14L)、高級(HL)共4個級,以示對同1個型內不同參數(shù)的區(qū)別。顯然,型定義了數(shù)據(jù)流可分級性和彩色空間分解力;級定義了圖像分辨力和每個型的最大碼率。即,每個型定義了1組新的算法,如:型的性質,彩色格式、有否雙向幀等,不同的組合有不同的算法。在同一型內的每個級定義了參加運算的參數(shù)的取值范圍,如:每幀圖像行數(shù)、每行像素數(shù)、幀率、碼率。由表7可見,與1994年MPEG-2標準通過時的MPEG-2的型與級相比,增加了1個MPEG-2 422 @ M L。因為,MPEG-2 M P @ M L采用4:2:0色度亞取樣,多版復制只能到2代,也不符合ITU-R 601標準。采用4:2:2可多代復制,也符合ITU-R 601標準要求。
在表5中的空格是不可能出現(xiàn)或尚未出現(xiàn)的組合。從高型到簡單型,其壓縮比由高到低。表5中已經定義的型、級組合,可用型、級的名稱表示。如,目前最常用的描述符是主型主級,可以表示為Main Profile @ Main Level ,簡寫為MP @ ML。對NTSC視頻而言,相當于720×480分辨力,幀率30fps,碼率小于15 Mbps。同樣,對于PAL視頻而言, 相當于720×576分辨力,幀率25fps,碼率小于15 Mbps。圖像用于ITU-R 601,如美國采用MP @ ML進行衛(wèi)星直播,數(shù)字視盤也多有采用。同理,對于MP @ HL可用于高級電視(ATV),如美國HDTV大聯(lián)盟(GA)采用MP @ HL的指標;對于MP @ H14L可用于HDTV;歐洲的實驗HDTV采用了SSP @ H14L;對于MP @ LL可用于視頻電話或電視會議。