MPEG-2 (также известный как H.222 / H.262, как было определено ITU ) является стандартом для «общего кодирования движущихся изображений и связанной с ними звуковой информации». В нем описывается комбинация методов сжатия видео с потерями и сжатия аудиоданных с потерями, которые позволяют хранить и передавать фильмы с использованием доступных в настоящее время носителей информации и полосы пропускания передачи. Хотя MPEG-2 не так эффективен, как новые стандарты, такие как H.264 / AVC и H.265 / HEVC, обратная совместимость с существующим аппаратным и программным обеспечением означает, что он все еще широко используется, например, в эфирном цифровом телевизионном вещании. и в стандарте DVD-Video.
MPEG-2 широко используется в качестве формата цифровых телевизионных сигналов, которые передаются с помощью наземного (более-воздух), кабель и непосредственного спутникового вещания телевизионных систем. Он также определяет формат фильмов и других программ, которые распространяются на DVD и подобных дисках. Телевизионные станции, ТВ-ресиверы, DVD-плееры и другое оборудование часто проектируются в соответствии с этим стандартом. MPEG-2 был вторым из нескольких стандартов, разработанных Экспертной группой по движущимся изображениям ( MPEG ), и является международным стандартом ( ISO / IEC 13818). Части 1 и 2 MPEG-2 были разработаны в сотрудничестве с ITU-T, и им присвоен соответствующий каталожный номер в Серии рекомендаций ITU-T.
Хотя MPEG-2 является ядром большинства форматов цифрового телевидения и DVD, он не определяет их полностью. Региональные учреждения могут адаптировать его к своим потребностям, ограничивая и расширяя аспекты стандарта. См. Видео профили и уровни.
MPEG-2 включает раздел «Системы», часть 1, в котором определены два различных, но связанных, контейнерных формата. Одним из них является транспортный поток, формат пакета данных, предназначенный для передачи одного пакета данных в четырех пакетах данных ATM для потоковой передачи цифрового видео и звука через фиксированные или мобильные среды передачи, где начало и конец потока могут быть не идентифицированы, например радиочастотные, кабельные и линейные носители записи, примеры которых включают радиовещание ATSC / DVB / ISDB / SBTVD и запись HDV на ленту. Другой - программный поток, расширенная версия формата контейнера MPEG-1 с меньшими накладными расходами, чем транспортный поток. Программный поток предназначен для носителей с произвольным доступом, таких как жесткие диски, оптические диски и флэш-память.
Форматы файлов транспортного потока включают M2TS, который используется на дисках Blu-ray, AVCHD на перезаписываемых DVD и HDV на компактных флэш- картах. Файлы программного потока включают VOB на DVD и Enhanced VOB на недолговечном HD DVD. Стандартный транспортный поток MPEG-2 содержит пакеты по 188 байт. M2TS добавляет к каждому пакету 4 байта, содержащих 2-битный индикатор разрешения на копирование и 30-битную метку времени.
Системы MPEG-2 официально известны как ISO / IEC 13818-1 и как ITU-T Rec. H.222.0. ISO уполномочил " SMPTE Registration Authority, LLC" в качестве регистрационного органа для идентификаторов формата MPEG-2. Дескриптор регистрации транспорта MPEG-2 предоставляется ISO / IEC 13818-1, чтобы пользователи стандарта могли однозначно переносить данные, когда его формат не обязательно является признанным международным стандартом. Это положение позволит транспортному стандарту MPEG-2 передавать все типы данных, обеспечивая при этом метод однозначной идентификации характеристик лежащих в основе частных данных.
Раздел видео, часть 2 MPEG-2, аналогичен предыдущему стандарту MPEG-1, но также обеспечивает поддержку чересстрочного видео, формата, используемого системами аналогового телевещания. Видео MPEG-2 не оптимизировано для низких скоростей передачи данных, особенно менее 1 Мбит / с при стандартном разрешении. Все совместимые со стандартами видеодекодеры MPEG-2 полностью способны воспроизводить видеопотоки MPEG-1, соответствующие синтаксису битового потока с ограниченными параметрами. MPEG-2 / Video официально известен как ISO / IEC 13818-2 и как ITU-T Rec. H.262.
С некоторыми улучшениями, MPEG-2 Video and Systems также используется в некоторых системах передачи HDTV и является стандартным форматом для эфирного цифрового телевидения ATSC.
MPEG-2 представляет новые методы кодирования звука по сравнению с MPEG-1:
Раздел MPEG-2 Audio, определенный в Части 3 (ISO / IEC 13818-3) стандарта, улучшает звук MPEG-1, позволяя кодировать аудиопрограммы с более чем двумя каналами, вплоть до многоканальности 5.1. Этот метод обратно совместим (также известен как MPEG-2 BC), что позволяет аудиодекодерам MPEG-1 декодировать два основных стереокомпонента презентации. MPEG-2 часть 3 также определяет дополнительные битрейты и частоты дискретизации для MPEG-1 Audio Layer I, II и III.
MPEG-2 BC (обратная совместимость с аудиоформатами MPEG-1)
Часть 7 (ISO / IEC 13818-7) стандарта MPEG-2 определяет довольно другой, несовместимый с предыдущими версиями аудиоформат (также известный как MPEG-2 NBC). Часть 7 называется MPEG-2 AAC. AAC более эффективен, чем предыдущие аудиостандарты MPEG, и в некоторых отношениях менее сложен, чем его предшественник, MPEG-1 Audio, Layer 3, поскольку в нем нет гибридного банка фильтров. Он поддерживает от 1 до 48 каналов с частотой дискретизации от 8 до 96 кГц, с многоканальными, многоязычными и многопрограммными возможностями. Расширенный звук также определен в Части 3 стандарта MPEG-4.
MPEG-2 NBC (без обратной совместимости)
Стандарты MPEG-2 публикуются как части ISO / IEC 13818. Каждая часть охватывает определенный аспект всей спецификации.
Часть | Число | Дата первого публичного выпуска (Первое издание) | Дата последнего публичного выпуска (издание) | Последняя поправка | Идентичная Рек. | Заголовок | Описание |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Часть 1 | ИСО / МЭК 13818-1 | 1996 г. | 2015 г. | 2016 г. | H.222.0 | Системы | |
Часть 2 | ИСО / МЭК 13818-2 | 1996 г. | 2013 | H.262 | видео | ||
Часть 3 | ИСО / МЭК 13818-3 | 1995 г. | 1998 г. | Аудио | MPEG-2 BC - обратно совместим с MPEG-1 Audio | ||
Часть 4 | ИСО / МЭК 13818-4 | 1998 г. | 2004 г. | 2009 г. | Тестирование на соответствие | ||
Часть 5. | ISO / IEC TR 13818-5 | 1997 г. | 2005 г. | Программное моделирование | |||
Часть 6 | ИСО / МЭК 13818-6 | 1998 г. | 1998 г. | 2001 г. | Расширения для DSM-CC | расширения для управления и контроля цифровых носителей | |
Часть 7 | ИСО / МЭК 13818-7 | 1997 г. | 2006 г. | 2007 г. | Расширенное кодирование звука (AAC) | MPEG-2 NBC Audio - без обратной совместимости с MPEG-1 Audio | |
Часть 8 | упавший | 10-битное видео | Работа началась в 1995 году, но была прекращена в 2007 году из-за низкого интереса со стороны отрасли. | ||||
Часть 9 | ИСО / МЭК 13818-9 | 1996 г. | 1996 г. | Расширение интерфейса реального времени для системных декодеров | |||
Часть 10. | ИСО / МЭК 13818-10 | 1999 г. | 1999 г. | Расширения соответствия для управления и контроля цифровых носителей (DSM-CC) | |||
Часть 11 | ИСО / МЭК 13818-11 | 2004 г. | 2004 г. | IPMP в системах MPEG-2 | Управление и защита интеллектуальной собственности в системе MPEG-2 (сообщения XML IPMP также определены в ISO / IEC 23001-3) |
MPEG-2 развился из недостатков MPEG-1.
Известные недостатки MPEG-1:
Сакаэ Окубо из NTT был координатором ITU-T по разработке стандарта кодирования видео H.262 / MPEG-2 Part 2 и руководителем требований в MPEG для набора стандартов MPEG-2. Большинство патентов, лежащих в основе технологии MPEG-2, принадлежат трем компаниям: Sony (311 патентов), Thomson (198 патентов) и Mitsubishi Electric (119 патентов). Hyundai Electronics (ныне SK Hynix ) разработала первый декодер MPEG-2 SAVI (система / аудио / видео) в 1995 году.
.mpg,.mpeg,.m2v,.mp2,.mp3 - это некоторые из ряда расширений файлов, используемых для форматов аудио- и видеофайлов MPEG-1 или MPEG-2.
Стандарт DVD-Video использует видео MPEG-2, но накладывает некоторые ограничения:
HDV - это формат для записи и воспроизведения видео высокой четкости MPEG-2 на кассете DV.
MOD и TOD - это форматы записи для использования в бытовых цифровых видеокамерах на основе файлов.
XDCAM - это профессиональный файловый формат видеозаписи.
Ограничения для конкретных приложений на видео MPEG-2 в стандарте DVB :
Допустимые разрешения для SDTV :
Для HDTV:
Стандарт ATSC A / 53, используемый в США, использует видео MPEG-2 на основном профиле @ High Level (MP @ HL) с дополнительными ограничениями, такими как максимальный битрейт 19,39 Мбит / с для широковещательного телевидения и 38,8 Мбит / с. s для кабельного телевидения, формат субдискретизации цветности 4: 2: 0 и обязательная колориметрическая информация.
ATSC поддерживает следующие разрешения видео, соотношения сторон и частоту кадров / полей:
Стандарт ATSC A / 63 определяет дополнительные разрешения и формат изображения для сигнала 50 Гц (PAL).
Спецификация ATSC и MPEG-2 позволяют использовать прогрессивные кадры даже в чересстрочной видеопоследовательности. Например, станция, которая передает видеопоследовательность 1080i60, может использовать метод кодирования, при котором эти 60 полей кодируются 24 прогрессивными кадрами, а метаданные инструктируют декодер чередовать их и выполнять преобразование 3: 2 перед отображением. Это позволяет вещательным компаниям переключаться между чересстрочным контентом 60 Гц (новости, телесериалы) и прогрессивным 24 Гц (прайм-тайм) контентом, не заканчивая последовательность MPEG-2 и не вводя несколько секунд задержки при переключении форматов телевизора. По этой причине последовательности 1080p30 и 1080p24, разрешенные спецификацией ATSC, на практике не используются.
Форматы 1080 строк кодируются с помощью матриц яркости 1920 × 1088 пикселей и матриц цветности 960 × 540, но последние 8 строк отбрасываются процессом декодирования и отображения MPEG-2.
ATSC A / 72 - это новейшая версия стандартов ATSC для цифрового телевидения, которая позволяет использовать формат кодирования видео H.264 / AVC и сигнал 1080p60.
Звук MPEG-2 был претендентом на стандарт ATSC во время перестрелки DTV " Grand Alliance ", но проиграл Dolby AC-3.
Технические характеристики MPEG-2 в ATSC также действительны для ISDB-T, за исключением того, что в основном TS объединила вторую программу для мобильных устройств, сжатую в MPEG-4 H.264 AVC для видео и AAC -LC для аудио, в основном известных как 1seg.
MPEG-2 - один из трех поддерживаемых форматов кодирования видео, поддерживаемых Blu-ray Disc. В ранних выпусках Blu-ray обычно использовалось видео MPEG-2, но в последних выпусках почти всегда используется H.264 или иногда VC-1. Поддерживается только видео MPEG-2 (MPEG-2 часть 2), Blu-ray не поддерживает аудио MPEG-2 (части 3 и 7). Кроме того, формат контейнера, используемый на дисках Blu-ray, представляет собой транспортный поток MPEG-2, независимо от того, какие аудио- и видеокодеки используются.
По состоянию на 14 февраля 2020, MPEG-2 патентов уже истек во всем мире, за исключением только Малайзии. Срок действия последнего патента в США истек 23 февраля 2018 года.
MPEG LA, частная организация по лицензированию патентов, приобрела права у более чем 20 корпораций и одного университета на лицензирование патентного пула из приблизительно 640 мировых патентов, которые, по ее утверждению, были «необходимыми» для использования технологии MPEG-2. В число владельцев патентов входили Sony, Mitsubishi Electric, Fujitsu, Panasonic, Scientific Atlanta, Колумбийский университет, Philips, General Instrument, Canon, Hitachi, JVC Kenwood, LG Electronics, NTT, Samsung, Sanyo, Sharp и Toshiba. Если патентоспособность программного обеспечения подтверждена и срок действия патентов не истек (только в Малайзии), использование MPEG-2 требует уплаты лицензионных сборов держателям патентов. Другие патенты были лицензированы Audio MPEG, Inc. Сама разработка стандарта заняла меньше времени, чем переговоры о патенте. Объединение патентов между основными и периферийными держателями патентов в пуле MPEG-2 было предметом исследования Университета Висконсина.
Согласно лицензионному соглашению MPEG-2, любое использование технологии MPEG-2 в странах с действующими патентами (Малайзия) требует лицензионных отчислений. Плата за кодеры и декодеры MPEG-2 составляет 0,35 доллара США за единицу. Кроме того, за любой упакованный носитель (DVD / потоки данных) взимается лицензионная плата в зависимости от продолжительности записи / трансляции. Раньше цены на роялти были выше, но были снижены на несколько пунктов, последний раз - 1 января 2018 года. Ранее критика патентного пула MPEG-2 заключалась в том, что, несмотря на то, что количество патентов сократилось с 1048 до 416 к июню 2013 года, лицензионный сбор не уменьшилась с истечением срока действия патентов на MPEG-2.
Следующие организации имеют патенты на MPEG-2, перечисленные в MPEG LA. См. Также Список патентов США на MPEG-2.
Организация | Патенты |
---|---|
Sony Corporation | 311 |
Лицензирование Thomson | 198 |
Mitsubishi Electric | 119 |
Philips | 99 |
GE Technology Development, Inc. | 75 |
Panasonic Corporation | 55 |
CIF Licensing, LLC | 44 год |
JVC Kenwood | 39 |
Samsung Electronics | 38 |
Alcatel Lucent (включая Multimedia Patent Trust) | 33 |
Cisco Technology, Inc. | 13 |
Корпорация Toshiba | 9 |
Колумбийский университет | 9 |
LG Electronics | 8 |
Hitachi | 7 |
Orange SA | 7 |
Fujitsu | 6 |
Роберт Бош ГмбХ | 5 |
Общий инструмент | 4 |
Британские телекоммуникации | 3 |
Canon Inc. | 2 |
KDDI Corporation | 2 |
Nippon Telegraph and Telephone (NTT) | 2 |
ARRIS Technology, Inc. | 2 |
Sanyo Electric | 1 |
Sharp Corporation | 1 |
Компания Hewlett Packard Enterprise | 1 |