MPEG-2 - MPEG-2

Az MPEG-2 digitális videó műsorszórásban és DVD-kben használható. Az MPEG szállítási adatfolyam , a TS és az MPEG programfolyam (PS) konténer formátumok .

Az MPEG-2 (más néven H.222 / H.262, ahogyan azt az ITU meghatározta ) a " mozgóképek és a hozzájuk kapcsolódó hanginformációk általános kódolásának " szabványa . Veszteséges videotömörítés és veszteséges hangadatok tömörítésének kombinációját írja le , amelyek lehetővé teszik a filmek tárolását és továbbítását a jelenleg rendelkezésre álló adathordozók és az átviteli sávszélesség felhasználásával. Míg az MPEG-2 nem olyan hatékony, mint az olyan újabb szabványok, mint a H.264 / AVC és a H.265 / HEVC , a visszafelé kompatibilitás a meglévő hardverrel és szoftverrel azt jelenti, hogy még mindig széles körben használják, például a sugárzott digitális televíziós műsorszórásban és a DVD-Video szabványban.

Fő jellemzők

Az MPEG-2-t széles körben használják digitális televíziós jelek formátumaként, amelyeket földi (over-the-air), kábeles és közvetlen műholdas TV- rendszerek sugároznak . Meghatározza a filmek és más programok formátumát is, amelyeket DVD-n és hasonló lemezeken terjesztenek. A tévéállomásokat , a TV-vevőket , a DVD-lejátszókat és az egyéb berendezéseket gyakran ennek a szabványnak megfelelően alakítják ki. Az MPEG-2 a Moving Pictures Expert Group ( MPEG ) által kifejlesztett számos szabvány közül a második, és nemzetközi szabvány ( ISO / IEC 13818). Az MPEG-2 1. és 2. részét az ITU-T-vel együttműködésben fejlesztették ki , és megfelelő katalógusszámmal rendelkeznek az ITU-T ajánlósorozatban.

Noha az MPEG-2 a legtöbb digitális televízió- és DVD-formátum magja, nem határozza meg teljesen azokat. A regionális intézmények az igényeikhez igazíthatják a szabvány szempontjainak korlátozásával és kibővítésével. Lásd: Videoprofilok és szintek .

Rendszerek

MPEG-2 tartalmaz egy Systems szakasz, 1. rész, amely meghatározza két különböző, de rokon, konténer formátum . Az egyik a szállítási adatfolyam , egy adatcsomag-formátum, amelynek célja egy adatcsomag továbbítása négy ATM- adatcsomagban digitális videó és hang streaming vagy rögzített hordozható adathordozón történő továbbításához, ahol a folyam kezdete és vége nem azonosítható, mint pl. rádiófrekvenciás , kábeles és lineáris rögzítési médiumok, amelyekre példaként említhető az ATSC / DVB / ISDB / SBTVD műsorszórás és a HDV felvétel szalagra. A másik a programfolyam , az MPEG-1 konténer formátum kibővített változata , kevesebb rezsivel, mint a szállítási adatfolyam . A programfolyamot véletlen hozzáférésű tárolóeszközökhöz, például merevlemez-meghajtókhoz , optikai lemezekhez és flash memóriához tervezték .

A transport stream fájlformátumok közé tartozik az M2TS , amelyet a Blu-ray lemezeken, az AVCHD -t az újraírható DVD-ken és a HDV-t a kompakt flash kártyákon használnak. A programfolyam fájlok tartalmazzák a VOB -ot DVD-n és az Enhanced VOB -t a rövid életű HD DVD-n . A szokásos MPEG-2 szállítási adatfolyam 188 bájt csomagokat tartalmaz. Az M2TS minden csomagot 4 bájttal előkészít, amely 2 bites másolási engedély jelzőt és 30 bites időbélyeget tartalmaz.

Az MPEG-2 rendszerek hivatalosan ISO / IEC 13818-1 és ITU-T Rec néven ismertek. H.222.0. Az ISO engedélyezte az " SMPTE Registration Authority, LLC" -et az MPEG-2 formátumú azonosítók regisztrációs hatóságaként. Az MPEG-2 szállítás regisztrációs leírását az ISO / IEC 13818-1 biztosítja, annak érdekében, hogy a szabvány felhasználói egyértelműen tudjanak adatokat hordozni, ha annak formátuma nem feltétlenül elismert nemzetközi szabvány. Ez a rendelkezés lehetővé teszi az MPEG-2 szállítási szabvány számára, hogy minden típusú adatot továbbítson, miközben lehetőséget biztosít az alapul szolgáló magánadatok jellemzőinek egyértelmű azonosítására.

Videó

Az MPEG-2 2. része, a Videó szakasz hasonló az előző MPEG-1 szabványhoz, de támogatja az átlapolt videókat is , az analóg sugárzott TV rendszerek által használt formátumot. Az MPEG-2 videó nincs optimalizálva alacsony bitsebességekre , különösen 1 Mbit / s-nél kisebb, normál felbontású felbontások esetén. Az összes szabványnak megfelelő MPEG-2 videó dekóder teljes mértékben képes lejátszani az MPEG-1 videó folyamokat, amelyek megfelelnek a korlátozott paraméterek bitfolyam szintaxisának. Az MPEG-2 / Video formálisan ISO / IEC 13818-2 néven és ITU-T Rec néven ismert . H.262 .

Bizonyos fejlesztésekkel az MPEG-2 Videót és Rendszereket néhány HDTV átviteli rendszerben is használják , és ez a szabványos formátum a sugárzott ATSC digitális televíziózáshoz.

Hang

Az MPEG-2 új hangkódolási módszereket vezet be az MPEG-1-hez képest:

MPEG-2 3. rész

Az MPEG-2 Audio szakasz, amelyet a szabvány 3. része (ISO / IEC 13818-3) határoz meg, tovább javítja az MPEG-1 hangját azáltal, hogy lehetővé teszi a kettőnél több csatornás , legfeljebb 5.1 többcsatornás audio programok kódolását . Ez a módszer visszafelé kompatibilis (más néven MPEG-2 BC), amely lehetővé teszi az MPEG-1 audió dekóderek számára a prezentáció két fő sztereó komponensének dekódolását. Az MPEG-2 3. része további bitrátákat és mintavételi arányokat is meghatározott az MPEG-1 Audio Layer I , II és III számára .

MPEG-2 BC (visszafelé kompatibilis az MPEG-1 audioformátumokkal)

  • alacsony bitsebességű kódolás esetén a felezett mintavételi frekvencia (MPEG-1 Layer 1 / 2 / 3 LSF - aka MPEG-2 LSF - "Low Mintavételi frekvenciák")
  • többcsatornás kódolás akár 5.1 csatornával, más néven MPEG Multichannel

MPEG-2 7. rész

Az MPEG-2 szabvány 7. része (ISO / IEC 13818-7) egy egészen más, nem visszafelé kompatibilis audio formátumot határoz meg (más néven MPEG-2 NBC). A 7. részt MPEG-2 AAC -nak nevezik . Az AAC hatékonyabb, mint a korábbi MPEG audiostandardok, és bizonyos szempontból kevésbé bonyolult, mint elődje, az MPEG-1 Audio, 3. réteg, mivel nem rendelkezik hibrid szűrőbankkal. 1–48 csatornát támogat 8–96 kHz mintavételi sebességgel, többcsatornás, többnyelvű és többprogramos képességekkel. Az Advanced Audio funkciót az MPEG-4 szabvány 3. része is meghatározza .

MPEG-2 NBC (nem kompatibilis)

  • MPEG-2 AAC
  • többcsatornás kódolás akár 48 csatornával

ISO / IEC 13818

Az MPEG-2 szabványokat az ISO / IEC 13818 részeként teszik közzé. Mindegyik rész lefedi a teljes specifikáció bizonyos aspektusait.

1. rész
Rendszerek - a videó és a hang szinkronizálását és multiplexelését írja le. (ITU-T Rec. H.222.0 néven is ismert.) Lásd: MPEG szállítási adatfolyam és MPEG program adatfolyam .
2. rész
Videó - videó kódolási formátum váltott és nem váltott soros videojelekhez (más néven ITU-T Rec. H.262 ).
3. rész
Audio - audio kódolási formátum az audiojelek perceptuális kódolásához. Többcsatornás kompatibilitás, valamint a bitsebességek és a mintavételi arányok kiterjesztése az MPEG-1 Audio Layer I, II és III számára.
4. rész
Leírja a megfelelés tesztelésének eljárásait.
5. rész
Leírja a szoftver szimulációs rendszereket.
6. rész
Leírja a DSM-CC (Digital Storage Media Command and Control) kiterjesztéseit .
7. rész
Fejlett hangkódolás (AAC).
8. rész
10 bites videobővítmény. Az elsődleges alkalmazás a stúdió videó volt, amely lehetővé tette a műtárgymentes feldolgozást a tömörítés feladás nélkül. A 8. részt az ipar érdeklődésének hiánya miatt visszavonták.
9. rész
Bővítés valós idejű interfészekhez.
10. rész
A DSM-CC megfelelőségi kiterjesztései.
11. rész
Szellemi tulajdonkezelés (IPMP)
MPEG-2 alkatrészek
Rész Szám Az első nyilvános megjelenés dátuma (első kiadás) Legutóbbi nyilvános megjelenés dátuma (kiadás) Legutóbbi módosítás Azonos ITU-T Rec. Cím Leírás
1. rész ISO / IEC 13818-1 1996 2015 2016 H.222.0 Rendszerek
2. rész ISO / IEC 13818-2 1996 2013 H.262 Videó
3. rész ISO / IEC 13818-3 1995 1998 Hang MPEG-2 BC - visszafelé kompatibilis az MPEG-1 Audióval
4. rész ISO / IEC 13818-4 1998 2004 2009 Megfelelőség vizsgálata
5. rész ISO / IEC TR 13818-5 1997 2005 Szoftver szimuláció
6. rész ISO / IEC 13818-6 1998 1998 2001 A DSM-CC kiterjesztései kiterjesztések a digitális adathordozó-vezérléshez
7. rész ISO / IEC 13818-7 1997 2006 2007 Fejlett hangkódolás (AAC) MPEG-2 NBC Audio - Nem visszafelé kompatibilis az MPEG-1 Audio-val
8. rész csökkent 10 bites videó A munka 1995-ben kezdődött, de 2007-ben megszűnt az alacsony ipari érdeklődés miatt.
9. rész ISO / IEC 13818-9 1996 1996 Bővítés valós idejű interfészhez a rendszerdekóderekhez
10. rész ISO / IEC 13818-10 1999 1999 Megfelelőség-kiterjesztések a digitális adathordozó-vezérléshez (DSM-CC)
11. rész ISO / IEC 13818-11 2004 2004 IPMP MPEG-2 rendszereken Szellemi tulajdon kezelése és védelme az MPEG-2 rendszeren (az XML IPMP üzeneteket az ISO / IEC 23001-3 is meghatározza)

Történelem

Az MPEG-2 az MPEG-1 hiányosságaiból fejlődött ki.

Az MPEG-1 ismert gyengeségei:

  • Kétcsatornás (sztereó) hangtömörítési rendszer.
  • Nincs szabványosított támogatás a komplex tömörítésű, átlapolt videókhoz, ha átlapolt videókhoz használják
  • Csak egy szabványosított "profil" (Constrained Parameters Bitstream), amely nem volt alkalmas nagyobb felbontású videók készítésére. Az MPEG-1 támogathatta a 4k videót, de nem volt egyszerű módja a videók kódolásának a nagyobb felbontásokra, és az azt támogató hardver azonosítására, mivel az ilyen hardver korlátai nem voltak meghatározva.
  • Csak egy kroma részmintavétel támogatása , 4: 2: 0.

Az NTT Sakae Okubo volt az ITU-T koordinátora a H.262 / MPEG-2 2. rész videokódolási szabvány kidolgozásában, és az MPEG- ben az MPEG-2 szabványkészlet követelményeinek elnöke . Az MPEG-2 technológia alapját képező szabadalmak többsége három vállalat tulajdonában van: a Sony (311 szabadalom), a Thomson (198 szabadalom) és a Mitsubishi Electric (119 szabadalom). A Hyundai Electronics (jelenleg SK Hynix ) 1995-ben fejlesztette ki az első MPEG-2 SAVI (rendszer / audio / videó) dekódert.

Fájlnévkiterjesztések

Az .mpg, .mpeg, .m2v, .mp2, .mp3 az MPEG-1 vagy MPEG-2 audio- és videofájl-formátumokhoz használt számos fájlnévkiterjesztés .

Alkalmazások

DVD-Video

A DVD-Video szabvány MPEG-2 videót használ, de néhány korlátozást előír:

  • Engedélyezett méretek
    • 720 × 480, 704 × 480, 352 × 480, 352 × 240 képpont (NTSC)
    • 720 × 576, 704 × 576, 352 × 576, 352 × 288 pixel (PAL)
  • Megengedett képarány (Display AR)
  1. ^ Többek között az 1.85: 1 és a 2.35: 1 érvényes DVD-képarányokként szerepelnek, de szélesebb filmes szempontok a letterbox stílusú kitöltéssel 16: 9-es kép létrehozásához.
  • Megengedett képkockasebesség
    • 29,97 átlapolt képkocka / s (NTSC)
    • 23,978 progresszív képkocka / s (NTSC 2: 3 esetén 29,97-ig)
    • 25 átlapolt keret / s (PAL)
  1. ^ A kódolt képek fejlécén található REPEAT_FIRST_FIELD jelzők használatával a képek két vagy három mezőben jeleníthetők meg, és szinte bármilyen képmegjelenítési sebesség (a képkockasebesség minimum ⅔) elérhető. Ezt leggyakrabban 23,976 (kb. Filmsebesség) videó megjelenítésére használják az NTSC-n. A működésről további információkat talál a telecine-ben .
  • Audio + video bitráta
    • Videó csúcs 9,8 Mbit / s
    • Teljes csúcs 10,08 Mbit / s
    • Legalább 300 kbit / s
  • YUV 4: 2: 0
  • További feliratok lehetségesek
  • Zárt feliratozás (csak NTSC)
  • Hang
    • Lineáris impulzus-kód moduláció (LPCM): 48 kHz vagy 96 kHz; 16 vagy 24 bites; legfeljebb hat csatorna (a bitráta korlátok miatt nem minden kombináció lehetséges)
    • MPEG Layer 2 (MP2): 48 kHz, akár 5.1 csatorna (csak a PAL lejátszóknál szükséges)
    • Dolby Digital (DD, más néven AC-3): 48 kHz, 32–448 kbit / s, akár 5,1 csatorna
    • Digitális színházi rendszerek (DTS): 754 kbit / s vagy 1510 kbit / s (nem szükséges a DVD-lejátszó megfelelőségéhez)
    • Az NTSC DVD-knek tartalmazniuk kell legalább egy LPCM vagy Dolby Digital hangsávot.
    • A PAL DVD-knek legalább egy MPEG Layer 2, LPCM vagy Dolby Digital hangsávot kell tartalmazniuk.
    • A lejátszóknak nem szükséges kétnél több csatornát lejátszaniuk, de képesnek kell lenniük arra, hogy a többcsatornás hangot két csatornára keverjék .
  • GOP felépítés (Képcsoport)
    • A szekvenciafejlécnek minden GOP elején meg kell jelennie
    • Maximális képkocka per GOP: 18 (NTSC) / 15 (PAL), azaz 0,6 másodperc
    • Zárt GOP szükséges a többszögű DVD-khez

HDV

A HDV egy nagyfelbontású MPEG-2 videó rögzítésének és lejátszásának formátuma egy DV kazettán.

MOD és TOD

A MOD és a TOD a fogyasztói digitális fájl alapú videokamerákban használt felvételi formátum.

XDCAM

Az XDCAM egy professzionális fájl alapú videofelvételi formátum.

DVB

Az MPEG-2 videó alkalmazásspecifikus korlátozásai a DVB szabványban:

Engedélyezett felbontások az SDTV számára :

  • 720, 640, 544, 528, 480 vagy 352 × 480 képpont, 24 / 1,001, 24, 30 / 1,001 vagy 30 képkocka / s
  • 352 × 240 képpont, 24 / 1,001, 24, 30 / 1,001 vagy 30 kép / s
  • 720, 704, 544, 528, 480 vagy 352 × 576 képpont, 25 kép / mp
  • 352 × 288 pixel, 25 kép / s

HDTV esetén:

  • 720 x 576 x 50 képkocka / s progresszív (576p50)
  • 1280 x 720 x 25 vagy 50 képkocka / s progresszív (720p50)
  • 1440 vagy 1920 x 1080 x 25 képkocka / s progresszív (1080p25 = film mód)
  • 1440 vagy 1920 x 1080 x 25 képkocka / s átlapolás (1080i50)

ATSC

Az Egyesült Államokban alkalmazott ATSC A / 53 szabvány MPEG-2 videót használ a Main Profile @ High Level (MP @ HL) szinten, további korlátozásokkal, például a maximális bitsebességgel 19,39 Mbit / s a ​​sugárzott televíziózáshoz és 38,8 Mbit / s s kábeltévéhez, 4: 2: 0 színű részmintavételi formátum és kötelező színmérési információk.

Az ATSC a következő videó felbontásokat, képarányokat és kép / mező sebességet teszi lehetővé:

  • 1920 × 1080 pixel (16: 9, négyzet pixel), 30p, 29,97p, 24p, 23,976p, 60i, 59,94i.
  • 1280 × 720 pixel (16: 9, négyzet pixel), 60p, 59.94p, 30p, 29.97p, 24p vagy 23.976p
  • 704 × 480 képpont (4: 3 vagy 16: 9, nem négyzet alakú képpontok), 60p, 59.94p, 30p, 29.97p, 24p, 23.976p, 60i vagy 59.94i felbontásban
  • 640 × 480 képpont (4: 3, négyzet pixel), 60p, 59.94p, 30p, 29.97p, 24p, 23.976p, 60i vagy 59.94i felbontásban

Az ATSC A / 63 szabvány további felbontásokat és képarányokat határoz meg az 50 Hz (PAL) jelhez.

Az ATSC specifikáció és az MPEG-2 lehetővé teszi a progresszív képkockák használatát, még egy átlapolt videoszekvencián belül is. Például egy állomás, amely 1080i60 videoszekvenciát továbbít, használhat kódolási módszert, ahol ezt a 60 mezőt 24 progresszív kerettel kódolják, és a metaadatok arra utasítják a dekódert, hogy sorolja össze őket, és a megjelenítés előtt hajtsa végre a 3: 2 arányú legördülést. Ez lehetővé teszi a műsorszolgáltatók számára, hogy váltsanak a 60 Hz-es átlapolt (hírek, szappanoperák) és a 24 Hz-es progresszív (főműsoridős) tartalmak között anélkül, hogy véget vetnének az MPEG-2 szekvenciának, és néhány másodperces késleltetést vezetnének be, amikor a TV változik. Ez az oka annak, hogy az ATSC specifikáció által megengedett 1080p30 és 1080p24 szekvenciákat a gyakorlatban nem használják.

Az 1080 soros formátumokat 1920 × 1088 pixeles luma mátrixok és 960 × 540 kroma mátrixok kódolják, de az utolsó 8 sort az MPEG-2 dekódolási és megjelenítési folyamat elveti.

Az ATSC A / 72 a digitális televíziózás ATSC szabványainak legújabb változata, amely lehetővé teszi a H.264 / AVC videokódolási formátum és az 1080p60 jel használatát.

Az MPEG-2 audio az ATSC szabvány versenyzője volt a DTV " Grand Alliance " lövöldözésénél, de a Dolby AC-3- tól kikapott .

ISDB-T

Az ATSC-ben az MPEG-2 technikai jellemzői az ISDB-T-re is érvényesek , azzal a különbséggel, hogy a fő rendszerben egy másik, MPEG-4 H.264 AVC -ben tömörített videoprogramhoz és audio- AAC -LC-hez tömörített, főként ismert programot összesített mobil eszközökhöz mint 1seg .

Blu Ray

Az MPEG-2 a Blu-ray Disc által támogatott három támogatott videokódolási forma egyike. A korai Blu-ray kiadások általában MPEG-2 videókat használtak, de a legújabb kiadások szinte mindig H.264 vagy néha VC-1 verzióban vannak . Csak az MPEG-2 videó (MPEG-2 2. rész) támogatott, a Blu-ray nem támogatja az MPEG-2 hangot (3. és 7. rész). Ezenkívül a Blu-ray lemezeken használt tárolóformátum MPEG-2 szállítási adatfolyam, függetlenül attól, hogy mely audio és video kodeket használjuk.

Szabadalmi pool

Mivel a február 14, 2020, MPEG-2 szabadalmak már lejárt világszerte, kivéve a csak Malajziában. Az utolsó amerikai szabadalom 2018. február 23-án járt le.

MPEG LA , saját szabadalmi engedélyezési szervezet szerzett jogok több mint 20 vállalatot és egy egyetem, hogy engedélyt a közös szabadalmi mintegy 640 nemzetközi szabadalmak, amelyben azt állította, volt „alapvető” használni az MPEG-2 technológia. A szabadalom birtokosai között volt a Sony , a Mitsubishi Electric , a Fujitsu , a Panasonic , a Scientific Atlanta , a Columbia Egyetem , a Philips , a General Instrument , a Canon , a Hitachi , a JVC Kenwood , az LG Electronics , az NTT , a Samsung , a Sanyo , a Sharp és a Toshiba . Ahol a szoftver szabadalmaztathatóságát fenntartják, és a szabadalmak nem járnak le (csak Malajziában), az MPEG-2 használatához licencdíjak fizetése szükséges a szabadalom birtokosainak. Más szabadalmakat az Audio MPEG, Inc. engedélyezett. Maga a szabvány kidolgozása kevesebb időt vett igénybe, mint a szabadalmi tárgyalások. A Wisconsini Egyetem tanulmánya tárgyát képezte az MPEG-2 készletben az alapvető és a perifériás szabadalmak birtokosainak összevonása.

Az MPEG-2 licencszerződés értelmében az aktív szabadalommal rendelkező országokban (Malajzia) az MPEG-2 technológia bármilyen felhasználása jogdíjköteles . Az MPEG-2 kódolókra és dekóderekre egységenként 0,35 dollár vonatkozik. Valamennyi csomagolt adathordozóra (DVD-k / adatfolyamok) a felvétel / adás hosszától függően licencdíjat kell fizetni. A jogdíjak korábban magasabb áron voltak, de több ponton csökkentek, legutóbb 2018. január 1-jén. Az MPEG-2 szabadalmi pool korábbi kritikája az volt, hogy annak ellenére, hogy a szabadalmak száma 2013 júniusáig 1048-ról 416-ra csökkent nem csökkent az MPEG-2 szabadalmak lejárati arányával.

Szabadalomtulajdonosok

A következő szervezetek rendelkeznek az MPEG-2 szabadalmaival, amelyeket az MPEG LA felsorol . Lásd még az Egyesült Államok MPEG-2 szabadalmak listáját .

Szervezet Szabadalmak
Sony Corporation 311
Thomson Licensing 198
Mitsubishi Electric 119
Philips 99
GE Technology Development, Inc. 75
Panasonic Corporation 55
CIF Licensing, LLC 44.
JVC Kenwood 39
Samsung Electronics 38
Alcatel Lucent (beleértve a Multimedia Patent Trust-ot) 33
Cisco Technology, Inc. 13.
Toshiba Corporation 9.
Columbia Egyetem 9.
LG Electronics 8.
Hitachi 7
Orange SA 7
Fujitsu 6.
Robert Bosch GmbH 5.
Általános eszköz 4
Brit telekommunikáció 3
Canon Inc. 2
KDDI Corporation 2
Nippon Távirat és Telefon (NTT) 2
ARRIS Technology, Inc. 2
Sanyo Electric 1
Sharp Corporation 1
Hewlett Packard Enterprise Company 1

Lásd még

Hivatkozások

Külső linkek