Масштабируемость

Важной особенностью стандарта MPEG-2 является масшта­бируемость (Scalability), которая определяется как возможностьполучения изображения из части полного потока видеоданных По­следний в случае наличия масштабируемости состоит из двух или более слоев (layers). Базовый слой дает возможность получить изо­бражение с некоторыми начальными параметрами качества До­полнительные (enhancement) слои потока данных позволяют полу­чить изображение улучшенного качества. Стандарт MPEG-2 преду­сматривает возможность организации потоков видеоданных как с масштабируемостью, так и без нее.

Стандартом MPEG-2 предусмотрены следующие виды мас­штабируемости: по пространственному разрешению (Spatial Scalable), по отношению сигнал/шум (SNR Scalable), по времени (Temporal Scalable) и по разделению данных (Data partitioning Scal­able). Каждый вид масштабируемости, взятый отдельно, предпола­гает наличие в потоке данных двух уровней. В случае использова­ния одновременно двух или более видов масштабируемости число уровней в потоке данных может быть до трех.

Масштабируемость по пространственному разрешению за­ключается в получении от одного источника видеоинформации двух ТВ-сигналов с разными параметрами по разрешающей спо­собности. Например, сигналов ТВ обычной четкости и ТВ высокой четкости. Базовый слой потока данных содержит информацию, достаточную для воспроизведения изображение обычной четкости. Дополнительный слой содержит данные, позволяющие дополнить воспроизводимое изображение до изображения высокой четкости. Важно отметить, что объем этих дополнительных данных меньше, чем полный объем данных об изображении высокой четкости, так как часть информации передается в базовом слое.

Пользователи, имеющие декодеры, способные декодировать оба слоя потока данных, и, следовательно, более сложные и доро­гие, будут получать на экранах своих приемников изображение вы­сокой четкости. Другие пользователи, имеющие более простые и дешевые декодеры для декодирования только базового слоя, так­же смогут смотреть эти передачи, но в виде изображения обычной четкости.

Масштабируемость по отношению сигнал/шум дает воз­можность получать от одного источника видеоинформации изо­бражения с двумя уровнями отношения сигнал/шум и, следова­тельно, с двумя уровнями качества. Под шумом понимаются ошиб­ки, вносимые квантованием и кодированием. Базовый слой потока

данных может содержать изображение с большей степенью сжатия и, следовательно, менее качественное. Дополнительный слой при этом будет содержать данные, позволяющие при их добавлении к данным базового слоя получить изображение с меньшей степе­нью сжатия, т. е. более качественное.

Масштабируемость по времени позволяет получать от одно­го источника видеоинформации телевизионные изображения с двумя уровнями разрешающей способностью по времени. На­пример, базовый слой может содержать обычный ТВ-сигнал с час­тотой кадров 25 Гц и чересстрочной разверткой, а дополнительный слой - данные, позволяющие при их добавлении к данным базового слоя получить телевизионное изображение с частотой кадров 50 Гц и прогрессивной разверткой.

Масштабируемость по разделению данных позволяет ис­пользовать для передачи параллельно два канала связи. По одному из них, более помехозащищенному, передается базовый слой, со­держащий наиболее критичную к ошибкам информацию - заголов­ки, векторы движения, коэффициенты ДКП, соответствующие низ­ким пространственным частотам. По менее помехозащищенному каналу передаются менее критичные к ошибкам данные, например, коэффициенты ДКП, соответствующие высоким пространственным частотам.

Этот вид масштабируемости хорошо сочетается с предыду­щими тремя видами, при использовании каждого из которых базо­вый слой потока данных может передаваться по более помехоза­щищенному каналу связи, а дополнительный слой - по менее поме­хозащищенному. Тогда при хороших условиях приема пользователь, имеющий декодер для обоих слоев, сможет видеть изображение наивысшего качества, а при ухудшении этих условий, например, при удалении от передатчика, он сможет принимать ме­нее качественное изображение.

Следует отметить, что масштабируемость, заложенная в стандарте, пока редко встречается в практических реализациях цифровых телевизионных систем, однако она является важной предпосылкой их дальнейшего развития. Подход, основанный на масштабируемости, в последние годы стал характерным не только для цифрового телевидения, но и для многих других телекоммуни­кационных и информационных технологий.