5.18.2. Структура видеопоследовательности

Видеопоследовательностью в стандарте MPEG-1 называется любая видеопоследовательности последовательность видеокадров произвольной длины. В заголовке передается информация о скорости цифрового потока, разрешающей способности изображения, формате цветности, формате кадра, частоте кадров и т.п.

Рис. 5.46. Переупорядочение видеокадров в ГВК при передаче

Видеопоследовательность под­разделяется на группы видеокадров (ГВК), содержащие один I-кадр и, возможно, не­сколько Р- и В- кадров. Расстояние между ближайшими Р-кадрами обычно обозначает­ся через М, общее число кадров в группе — N, группа записывается как (М, N). Типичная длина ГВК от 6 до 20 видеокадров, для вещания обычно используется М = 3, N = 12. ГВК всегда начинается с I-кадра, и все пред­сказанные видеокадры внутри группы опира­ются, как правило, на кадры внутри этой же группы. Последовательность передачи кадров ГВК должна отличаться от последовательнос­ти кадров в самой ГВК, как показано на рис. 5.47, чтобы декодер на приеме мог восстано­вить предсказанные кадры.

Рис. 5.47. Структура видеопоследовательности MPEG-1

Начало ГВК является удобной точкой входа в видеопоследовательность для ее записи, разрезания или «бесшовного» соединения с другой последова­тельностью. Удобно начинать новую ГВК в момент смены сцены, когда имеющаяся в кодере информация о предыдущих видеокадрах утрачивает ценность и нужно формиро­вать новый 1-кадр.

Следующей по рангу структурной единицей видеопоследовательности является ви­деокадр. Мы уже достаточно подробно обсуждали типы кадров, отметим лишь, что заголовок видеокадра содержит информацию о его типе и структуре, «глобальных» векторах перемещения. Видеокадры делятся на слайсы (дословно - дольки, ломтики), так называется группа последовательных макроблоков в видеокадре, объединяемых об­щей шкалой квантования. Слайс представляет собой минимальную единицу видеопос­ледовательности в борьбе с ошибками. Если декодер обнаруживает ошибку, он игнори­рует данный слайс и сдвигается к началу следующего. Чем больше слайсов в видеокадре, тем эффективнее борьба с ошибками (но ниже степень компрессии). Наконец, макроблок и блок - низовые структуры иерархии, отвечающие за кодиро­вание и компенсацию движения. Эти процессы мы уже подробно рассмотрели выше.

На рис. 5.47.показана структура видеопоследовательности MPEG-1.

Еще более наглядное представление о потоке видеоданных можно получить из рас­смотрения рис. 5.48, где показана иерархия элементов потока и последовательность их вложения в поток. Передаваемые в заголовках данные имеют следующий смысл:

• видеопоследовательность:

параметры видео — ширина, высота кадра в пикселах, формат кадра, частота кадров;

параметры потока — скорость, размер буфера, флаг ограничения параметров;

• группа видеокадров:

временной код — временная метка по стандарту SMPTE (часы, минуты, секунды);

параметры ГВК — структура ГВК, открытая или закрытая ГВК;

• видеокадр:

тип - I-, Р- или В-видеокадр:

параметры буфера — требуемое заполнение буфера перед началом декодирования;

параметры кодирования - используются ли векторы перемещения с точностью 0,5 пиксела;

• слайс:

вертикальное положение — с какой строки начинается данный слайс;

шкала квантования - какая шкала используется в данном слайсе;

• макроблок:

адрес - число макроблоков, которое следует пропустить;

тип - используется ли вектор перемещения, какого типа;

шкала квантования - какая шкала используется в данном макроблоке;

шаблон кодируемого блока - битовая карта, показывающая местоположение кодируемого блока.

Рис. 5.48. Иерархия структуры потока видеоданных