3.2 Стандарт кодування mpeg-2

Навіть у рамках одного стандарту, як показує практика, передача сигналів телебаченням-ня - і цифрового тут не виняток, ведеться на різних рівнях якості. Те ж саме мож-но сказати і про ТБ приймачах. Жорсткі, а головне вузькі допускового інтервали з життєві, оскільки позбавляють систему гнучкості, пристосовності до різних умов функціонування ня з орієнтацією на різні верстви споживачів. При цьому будь-яка перспективна система повинна мати резерви для переходу на більш високі рівні якості. Ці та багато інших міркувань і вимоги лягли в основу дуже важливого документа: ISO / IEC 13818-2.

У цьому документі визначено, що стандарт MPEG-2 - це ціле сімейство взаімносогла-сова сумісних цифрових стандартів інформаційного стиснення ТБ сигналів з различ-ной ступенем складності використовуваних алгоритмів. Тому в рамках стандарту MPEG-2 була розроб розроблена система профілів і рівнів. Профіль - це підмножина стандарту для спеціалізованого застосування, що задає алгоритми та засоби компресії. Рівні всередині кожного профілю пов'язані з параметрами компрессіруемого зображення.

Градації якості ТБ зображення для мовленнєвих систем в стандарті ISO / IEC 13818-2 встановлюються введенням чотирьох рівнів для формату розкладання рядків ТБ зображення і п'яти профілів для форматів кодування сигналів яскравості і кольоровості. Загальна ідеологія побудови стандарту MPEG-2 пояснюється таблицею 2.

Розташований в нижній частині таблиці рівень називається «низьким рівнем» і йому відповідає новий клас якості ТБ зображення, яке вводиться в стандарті MPEG-2 - телебачення обмеженою чіткості. У цьому випадку в кадрі ТБ зображення міститься 288 активних рядків (у 2 рази менше, ніж у мовному телебаченні) і кожен рядок діскретізіруется на 352 відліку.

Кодування сигналів телебачення мовного стандарту виконується у відповідності з основним рівнем, тобто з форматом розкладання на 576 активних рядків в кадрі, які коди-руются з використанням 720 відліків на рядок.

Високий рівень - 1440 підтримує ТБ зображення високої чіткості з роздільною здатністю 1440  1152 елементів.

Високий рівень - 1920 підтримує ТБ зображення високої чіткості широкого фор-мату з роздільною здатністю 1920  1152 (HDTV-plus). В обох «високих» рівнях кадр ТВ зображення-ня містить 1152 активні рядки (удвічі більше, ніж у мовному телебаченні). Ці рядки дискретизируются відповідно на 1440 або 1920 відліків.

У стандарті використовуються 5 профілів, яким відповідають 5 наборів функциональ-них операцій з обробки (компресії) відеоданих.

Профіль, в якому використовується найменше число функціональних операцій по кому-прес відеоданих, названий простим. У ньому при компресії відеоданих використовується ком-компенсація руху зображення і гібридне дискретно-косинусне перетворення (ДКП). Наступний профіль названий основним. Він містить всі функціональні операції простого профілю та одну нову: передбачення за двома напрямками. Ця нова операція, ес-тественно, підвищує якість ТБ ізображенія.Следующій за основним названий профілем з масштабованим відношенням сигнал-шум. Термін «масштабування», в даному випадку, оз-початку можливість обміну одних показників системи. Профіль цього до функціональних опе-раціях основного профілю додає нову - масштабування. Основна ідея - підвищення стійкості цифрового телебачення і збереження працездатності при несприятливих умовах прийому.

Таблиця 2 - Профілі, рівні, узгоджені точки стандарту MPEG-2

Высокий уровень 1920 отсчетов 1152 строки (активных)		80			100
Высокий уровень 1440 отсчетов 1152 строки (активных)		60		60	80
Основной уровень 720 отсчетов 576 строк (активных)	15	15	15		20
Низкий уровень 352 отсчета 288 строк (активных)		4	4
	Простой профиль без В кадров формат 4:2:2	Основной профиль без В кадров формат 4:2:0	Профиль с масштаби-руемым отношением С-Ш В кадры формат 4:2:0	Специаль­ный масштабируе­мый профиль В кадры формат 4:2:0	Высший профиль В кадры формат 4:2:0 или 4:2:2

Всі цифрові параметри дані в Мбіт / c

При масштабуванні потоки відеоданих поділяють на дві частини. Одна з них несе найбільш значущу частину інформації - її називають основним сигналом. Другу частину, несу-щую менш значиму інформацію, називають додатковим сигналом. Декодування тільки одного основного сигналу дозволяє отримати ТВ зображення зі зниженим відношенням сигнал-шум до вихідного значення.

Наступний, четвертий профіль названий спеціально масштабованим профілем. Тут, ес-тественно, збережені всі операції попереднього профілю та додана нова - поділ потоку відеоданих за умовою чіткості ТБ зображення. Цей профіль забезпечує переходи між нині діючими організаціями мовлення системами і ТВЧ. З цією метою відеодані сигналу ТВЧ поділяються на три потоки. Перший - це основний потік відеоданих. Другий потік несе додаткову інформацію про зображення з числом рядків до 1250. Одночасне декодування першого і другого потоків відеоданих дозволяє отримати ТВ зображення високої чіткості, але з пониженим відношенням сигнал-шум. У третьому потоці зосереджена менш значима інформація, його декодування дозволяє підвищити відношення сигнал-шум у відеоканалі до рівня, прийнятого в ТВЧ. Наведені в таблиці 5 профілів і чотири рівня утворюють 20 можливих комбінацій відеосигналу, з яких, найімовірніше, тільки 11 будуть останніми або необхідними. Для цих комбінацій (узгоджений ¬ ні точки) у таблиці зазначені максимальні значення швидкості передачі відеоданих в Мбіт / с.

Таким чином, стандарт MPEG-2 дозволяє гнучко змінювати швидкість передачі відеоданих в дуже широких межах. Треба зауважити, що системи кодування стандарту MPEG-2 можуть працювати як з чергуванням, так і з прогресивною розгортками, при частоті полів 50 або 60 Гц.