Поток видеоданных mpeg-2

Упрощенная структура потока данных на выходе видеокоде­ра MPEG-2 показана на рис. 4.6.

Рис.4.6. Структура потока данных на выходе видеокодера MPEG-2

Самой крупной структурной единицей потока видеоданных является видеопоследовательность (video sequence), в некоторых русскоязычных источниках называемая рядом. Видеопоследова­тельность может содержать произвольное число групп изображе­ний (GOP), которые, в свою очередь, состоят из кадров (при кадро­вом кодировании) или полей (при полевом кодировании) разных типов (I, P, В). Каждое изображение состоит из слайсов, каждый из которых содержит некоторое число макроблоков.

Каждая структурная единица потока видеоданных начинает­ся с соответствующего стартового кода, позволяющего при деко­дировании выделять из потока нужные данные.

Передача видеоданных всегда начинается с заголовка видео­последовательности (Заголовок ВП), за которым следует расшире­ние заголовка видеопоследовательности (Расшир. Зг. ВП). В этих частях потока данных передается, в частности, следующая инфор­мация:

• ширина и высота изображения, выраженные количествами пикселов;

• отношение ширины к высоте;

• частота кадров;

• скорость передачи двоичных символов для этого потока ви­деоданных;

• признаки необходимости загрузки из потока видеоданных матриц коэффициентов квантования;

• признак чересстрочной развертки;

• формат дискретизации (4:2:0, 4:2:2 или 4:4:4).

Далее могут передаваться расширение и данные пользовате­ля (Расшир. и польз.). Эта часть потока может отсутствовать, что показано стрелкой, идущей в обход блока. Расширение присутству­ет, в частности, если используется масштабируемость (см. ниже).

Каждая группа изображений может начинаться с заголовка (Заголовок GOP). Наличие этого заголовка обязательно для первой группы изображений в видеопоследовательности. Для других групп изображений заголовок может отсутствовать (стрелка в об­ход не показана), так как начало группы всегда совпадает с ■ I-кадром. После заголовка группы изображений могут передаваться I данные пользователя.

I Перед каждым кадром или полем идет заголовок изображе-

I ния (Заголовок изобр.), содержащий номер этого изображения в ' видеопоследовательности, тип изображения (I, P или В) и другие данные. Затем могут передаваться расширение и данные пользова­теля. После этого передаются сами данные изображения (Данные изобр.). Заголовок каждого слайса (на рис. 4.6 не показано) содер­жит данные о положении этого слайса в изображении, значение параметра квантования и другую информацию. Данные внутри ка­ждого макроблока также расположены в заданном порядке.

После передачи данных изображения может следовать другое ' изображение этой же группы (стрелка на блок Заголовок изобр.) или начинаться следующая группа изображений (стрелка на блок Заголовок GOP). Если передано последнее изображение в видео­последовательности, то передается признак окончания последова­тельности (Конец ВП).

Декодер видеоинформации

В соответствии со стандартом в декодере (рис. 4.7) выполня-; ются декодирование кодов переменной длины, деквантование, об-;. ратное ДКП, компенсация движения и восстанавливается исходная ; последовательность кадров.

Декодер содержит буферное запоминающее устройство (БЗУ); демультиплексор ДМп, декодеры кодов с переменной дли­ной кодовых слов ДКПДС, а также деквантователь Кв~ , блок об­ратного дискретного косинусного преобразования ДКП" , предска­затель Пред и ЗУ, аналогичные соответствующим блокам кодера. Тактовая частота 27 МГц восстанавливается с использованием данных из декодируемого потока.

БЗУ на входе декодера выполняет функцию согласования по­стоянной скорости передачи двоичных символов во входном пото­ке данных с процессами в декодере, при которых данные из БЗУ считываются неравномерно во времени. С выходов демультиплек-сора кодированные данные изображения и значения параметра квантования поступают на ДКПДС и далее на деквантователь, а векторы движения поступают на ДКПДС и далее на предсказатель.

Так же как и в кодере, в декодере имеются два режима рабо­ты. При приеме I-кадров и передаваемых с внутрикадровым коди­рованием макроблоков Р-кадров и В-кадров на выходе блока об­ратного ДКП формируются блоки изображения. Переключатель на структурной схеме при этом находится в положении 1, и сигнал с блока обратного ДКП направляется на выход. При приеме макро­блоков Р-кадров и В-кадров, кодируемых в межкадровом режиме, переключатель находится в положении 2. В этом случае формиро­вание выходного сигнала происходит путем поэлементного сложе­ния поступающих с блока обратного ДКП значений разностей с предсказанным макроблоком, формируемым из элементов ранее декодированных изображений с использованием декодированных векторов движения.

Реализация декодера аппаратными, программными или аппа­ратно-программными средствами существенно проще, чем реали­зация кодера, так как в декодере не надо выполнять поиск соответ­ствующих областей в опорных изображениях, а именно этот поиск требует наибольшего количества вычислений.