3.2 Стандарт кодування mpeg - 2

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

У цьому документі визначено, що стандарт MPEG - 2 - це ціле сімейство взаимносогласованных сумісних цифрових стандартів інформаційного стискування ТБ сигналів з різною мірою складності використовуваних алгоритмів. Тому у рамках стандарту MPEG - 2 була разра розроблена система профілів і рівнів. Профіль - це підмножина стандарту для спеціалізованого застосування, задаюча алгоритми і засоби компресії. Рівні усередині кожного профілю пов'язані з параметрами зображення, що компресує.

Градації якості ТБ зображення для мовних 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 колірності. 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 обмеженої чіткості. В цьому випадку в кадрі ТБ зображення міститься 288 активних рядків (у 2 рази менше, ніж в мовному телебаченні) і кожен рядок дискретизує на 352 відліки.

Кодування сигналів телебачення мовного стандарту виконується відповідно до основного рівня, тобто з форматом розкладання на 576 активних рядків в кадрі, які кодуються з використанням 720 відліків на рядок.

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

Високий рівень - 1920 підтримує ТБ зображення високої чіткості широкого формату з дозволом 1920  1152 (HDTV - plus). У обох "високих" рівнях кадр ТБ зображення містить 1152 активні рядки (удвічі більше, чим в мовному телебаченні). Ці рядки дискретизують відповідно на 1440 або 1920 відліків.

У стандарті використовуються 5 профілів, яким відповідають 5 наборів функціональних операцій по обробці (компресії) відеоданих.

Профіль, в якому використовується найменше число функціональних операцій по компресії відеоданих, названий простим. У нім при компресії відеоданих використовується компенсація руху зображення і гібридне дискретно-косинусне перетворення (ДКП).Наступний профіль названий основним. Він містить усі функціональні операції простого профілю і одну нову: пророцтво по двох напрямах. Ця нова операція, природно, підвищує якість ТБ зображення.Що йде за основним названий профілем з масштабованим відношенням сигнал-шум. Термін "масштабування", в даному випадку, означає можливість обміну одних показників системи. Цей профіль до функціональних операцій основного профілю додає нову - масштабування. Основна ідея - підвищення стійкості цифрового телебачення і збереження працездатності за несприятливих умов прийому.

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

Високий рівень1920 відліків 1152 рядки (активних)		80			100
Високий рівень1440 відліків 1152 рядки (активних)		60		60	80
Основний рівень720 відліків 576 рядків (активних)	15	15	15		20
Низький рівень352 відліки 288 рядків (активних)		4	4
	Простий профіль без В кадрів формат 4:2:2	Основний профіль без В кадрів формат 4:2:0	Профіль з масштаби-руемым відношенням С-Ш В кадри формат 4:2:0	Специаль-ный масштабируе-мый профіль В кадри формат 4:2:0	Вищий профіль В кадри формат 4:2:0 або 4:2:2

Усі цифрові параметри дані в Мбіт/c

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

Наступний, четвертий профіль названий спеціально масштабованим профілем. Тут, природно, збережені усі операції попереднього профілю і додана нова - розподіл потоку відеоданих за критерієм чіткості ТБ зображення. Цей профіль забезпечує переходи між нині чинними мовними системами і ТВЧ. З цією метою відеодані сигналу ТВЧ розділяються 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 ТБ зображення високої чіткості, але зі зниженим відношенням сигнал-шум. У третьому потоці зосереджена менш значуща інформація, його декодування дозволяє підвищити відношення сигнал-шум у відеоканалі до рівня, прийнятого в ТВЧ. Приведені в таблиці 5 профілів і чотири рівні утворюють 20 можливих комбінацій відеосигналу, з яких, найімовірніше, тільки 11 будуть останніми або необхідними. Для цих комбінацій (согласован-ные точки) в таблиці вказані максимальні значення швидкості передачі відеоданих в Мбіт/с.

Таким чином, стандарт MPEG - 2 дозволяє гнучко міняти швидкість передачі відеоданих в дуже широких межах. Потрібно помітити, що системи кодування стандарту MPEG - 2 можуть працювати як з чересстрочной, так і з прогресивними розгортками, при частоті полів 50 або 60 Гц.