MPEG-2标准介绍
mpeg2编码和DVBs201506
▪ 运动图像专家组基于帧内图像相邻像素间及相邻行 间的空间相关性和相邻帧间运动图像的时间相关性， 采用压缩编码技术，去掉冗余，降低存储、传输和 处理的数据量，提高了频谱资源利用率，制定了如 表1所示的一系列MPEG标准。
MPEG2编码标准介绍
标准简称 MPEG-1
标准全称
表1 MPEG标准
制定专家组
MPEG-4 MPEG-7 MPEG-21
视音频对象的编码（Coding of Audio-visual Objec ts）标准 （视频码率：5kbps-5Mbps）
运动图像 专家组
多媒体内容描述接口（Multimedia Content Descri 运动图像
ption Interface）标准
专家组
MPEG2编码标准介绍
系统议； ▪ 为收发两端数据流同步创造条件； ▪ 确定将多个数据流合并和分离（即复用和解复用）
的原则； ▪ 提供一种进行加密数据传输的可能性。
MPEG2编码标准介绍
MPEG2编码标准介绍
概述
▪ MPEG是运动图像专家组(Moving Picture Experts Group)的简称，成立于1988年。其 任务是制定世界通用的视音频编码标准。
▪ 主要包括系统、视频、音频、一致性测试等 部分
MPEG2编码标准介绍
概述
▪ 广播电视数字化所产生的海量数据对存储容量、传 输带宽、处理能力及频谱资源利用率提出了要求。
▪ MPEG-2的标准由表2所示的8个文件组成，MPEG-2系 统是其关键部分。
MPEG2编码标准介绍
表2 MPEG-2的8个文件
文号
ISO/IEC 13818-1
名称
系统（System） （定义了复用与同步的标准）
mpeg2压缩标准
mpeg2压缩标准MPEG-2压缩标准。
MPEG-2是一种数字视频压缩标准，广泛应用于数字电视、DVD、数字广播和互联网视频等领域。
它是Moving Picture Experts Group（MPEG）制定的一种压缩标准，旨在提供高质量的视频压缩，并在保持画面质量的同时减小数据量，从而实现更高效的存储和传输。
本文将介绍MPEG-2压缩标准的基本原理、特点和应用。
MPEG-2压缩标准采用了一系列复杂的算法和技术，以实现对视频信号的高效压缩。
其核心思想是利用视频信号中的冗余信息和人眼对画面细节的感知特性，通过一定的编码和解码方式，将视频信号压缩为更小的数据量，同时尽可能保持画面质量。
在MPEG-2标准中，采用了运动补偿、离散余弦变换（DCT）、量化、熵编码等多种技术，通过这些技术的组合应用，实现了对视频信号的高效压缩。
MPEG-2压缩标准具有以下几个显著特点：1. 高压缩比，MPEG-2标准能够将视频信号压缩至原始数据量的1/50至1/100左右，大大减小了视频数据的存储和传输成本。
2. 良好的画面质量，尽管进行了大幅度的压缩，MPEG-2标准仍能够保持较高的画面质量，满足了广播和存储等领域对画面质量的要求。
3. 多功能性，MPEG-2标准不仅适用于广播电视领域，还广泛应用于DVD、数字广播、视频会议等多个领域，具有较强的通用性和灵活性。
4. 标准化，MPEG-2是一种国际标准，得到了国际电信联盟（ITU）和国际标准化组织（ISO）的认可，为数字视频领域的发展提供了统一的技术标准。
MPEG-2压缩标准在数字电视、DVD、数字广播和互联网视频等领域有着广泛的应用。
在数字电视领域，MPEG-2被广泛应用于有线电视、卫星电视和地面数字电视等系统中，为用户提供高清晰度、高保真度的视频体验。
在DVD领域，MPEG-2成为了DVD视频的主要压缩标准，为用户带来了高质量的影音享受。
在数字广播领域，MPEG-2被用于数字广播系统中，实现了对音视频信号的高效传输。
MPEG2
2.MPEG-2中的 中的I,P,B帧: 中的 帧 一个视频图像，是由图像组（Grop）组成的。每个图像组有1个I帧和3个P帧 8个B帧构成。 图像组的显示顺序：1I,2B,3B,4P,5B,6B,7P,8B,9B,10P,11B,12B,13I 图像组的编码顺序：1I, 4P, 2B,3B7P, 5B,6B, 10P,8B,9B, 13I, 11B,12B,
TS包由包头、自适应区和包数据3部分组成。每个包长度为固定的188 B， 包头长度占4 B，自适应区和包数据长度占184 B。184 B为有用信息空间， 用于传送已编码的视音频数据流。 TS包的包头由如图所示的同步字节、传输误码指示符、有效载荷单元起始指示符、 传输优先、包识别（PID-Packet Identification）、传输加扰控制、自适应区控制和 连续计数器8个部分组成 .
2.MPEG-2的预测编码 的预测编码: 的预测编码 预测编码概述：预测编码是数字电视信号信源编码的主要方式。 预测编码概述：
输入信号 X 编码器 信道编码
X
预测器
在预测编码系统中不是把信号X传送出去，而是把X与预测值X的差值传送出去。 预测值X是用于X空间 空间上和时间 时间上相关性强的若干数据的线性组合产生的。（就是 空间 时间 预测算法） 和X空间上相关：帧内预测 空间上相关： 空间上相关 和X时间上相关：帧间预测 时间上相关： 时间上相关
MPEG内容介绍
1.MPEG解释： 解释： 解释 1).MPEG是运动图像专家组(Moving Picture Experts Group)的简称，其任务是制定 世界通用的视音频编码标准。 MPEG标准主要有以下五个：MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7及MPEG-21。 2).为什么制定视音频编码标准： 因为，广播电视数字化所产生的海量数据对存储容量、传输带宽、处理能力及频谱 资源利用率提出了不切合实际的要求，使数字化难以实现。为此，该专家组基于帧 内图像相邻像素间及相邻行间的空间相关性（Intra)和相邻帧间运动图像的时间相 关性(Inter)，采用压缩编码技术，将那些对人眼视觉图像和人耳听觉声音不太重要 的东西及冗余成分抛弃，从而缩减了存储、传输和处理的数据量，提高了频谱资源 利用率 。 3).视频、音频及其它数据基本流是组成MPEG2的基本内容。 MPEG-2系统是将视频、音频及其它数据基本流组合成一个或多个适宜于存储或传 输的数据流的规范 。
从MPEG2技术标准Profile和Level
从MPEG2技术标准出台以来，基于MPEG2技术的电视台业务解决方案和新设备不断推出，吸引了广播电视行业的众多目光。
在中国，MPEG2 也越来越成为焦点，视频厂商也在热炒MPEG2技术，许多电视台正在思考自己需要使用哪些MPEG2产品。
为了便于电视台选择设备，我们完全从技术的角度出发，客观地向大家介绍MPEG2技术的特点和目前的发展状况，期望对大家有所帮助。
MPEG2的起源MPEG（Motion Pictures Experts Group），译为运动图像专家组，它是在International Standards Organization（ISO，国际标准化组织）的召集下，为数字视频和音频制定压缩标准的专家组。
该组织最初在1992年制定了MPEG1的标准，应用于激光视盘的节目传播。
广播电视行业从MPEG1标准的应用上看到了MPEG技术对于电视行业的意义，于是该组织又在1994年推出了MPEG2压缩标准，建立了全世界范围内视音频服务与应用进行相互操作的可能性。
有三个关键的压缩技术被MPEG压缩标准使用，这就是离散余弦变换（DCT）、运动补偿（Motion Compensation）和Huffman编码。
DCT降低了图像的空间（Spatial）冗余度，运动补偿降低了图像的时间（Temporal）冗余度，而Huffman编码则降低了图像在信息（Entropy）方面的冗余度。
这几种技术的综合应用，使得MPEG的压缩率较高。
MPEG2标准类似于MPEG1，但是它的适应性更强，可以适用于广播电视的所有过程和环节。
从定义上来看，MPEG1实际上是MPEG2的一个子集。
这在后面的MPEG2的类和级的分类表中可以看出。
MPEG2标准分为四个文件：系统层（System，ISO13818-1），描述视、音频的数据复用方式和视、音频同步方式。
视频压缩层（Video，ISO13818-2），描述数字视频编码方式和解码过程。
MPEG-2与H.264压缩标准
MPEG-2与H.264压缩标准一、MPEG-2MPEG-2标准是MPEG组织于1995年推出的针对数字视频广播、高清晰度电视和数字视盘等制定的4~9Mb/s运动图像及其伴音的编码标准，是对MPEG1标准进一步扩展和改进。
MPEG-2是数字电视机顶盒与DVD等产品的基础，与MPEG1系统向下兼容，因此语法的最大特点在于兼容性好并可扩展。
MPEG-2采用的核心技术是分块DCT与帧间运动补偿预测技术。
图1基于块的混合视频编码基本流程MPEG-2视频允许数据速率高达100Mb/s，支持隔行扫描视频格式和许多高级性能。
考虑到视频信号隔行和特点，MPEG-2专门设置了“按帧编码”和“按场编码”两种格式，并相应地对运动补偿和DCT方法进行了扩展，从而显著提高了压缩编码的效率。
考虑到标准的通用性，增大了重要的参数值，允许有更大的画面格式，比特率和运动矢量长度。
除此之外，MPEG-2视频压缩编码还进行了以下扩展：1). 输入/输出图像彩色分量之比可以是4:2:0，4:2:2，4:4:4。
2). 输入/输出图像格式（分辨率）不限定。
3). 可以直接对隔行扫描视频信号进行处理。
4). 在空间分辨率、时间分辨率、信噪比方面的可分级性适合于不同用途的解码图像要求，并可给出传输上不同等级的优先级。
5). 输出码率可以是恒定的也可以是变化的，以适应同步和异步传输。
MPEG-2还规定了分辨率从低到高的4级5类共11种单独的技术规范，如表所示：二、 H.2641. 标准的制定与发展H.264/A VC 是最新的国际视频编码标准，它的制定过程最早是从1998年开始的。
当时ITU-T 第16研究小组在对H.263不断改进的同时，还启动了另一个研究项目H.26L ，目标是制定一个编码效率比当时标准提高一倍的新标准。
起初这个项目是由ITU-T 的视频编码专家组VCEG (Video Coding Expert Group)负责，随着标准中各项技术的提出和改进，在2001年12月ISO/IEC MPEG 也加入了进来，并与ITU-T VCEG合作成立了联合视频专家组JVT （Joint Video Team ）共同来完成标准的制定工作。
MPEG-2分级分类标准
MPEG-2分级分类标准初期MPEG-2标准的基本要求有两条：其一是视频图像格式采用720×480像素，这和CCIR601 标准规定的演播室用数字电视像素数相同，是MPEG-1标准所定像素的4倍；其二是传输码率为4-10Mbit/s，基本上是MPEG-1传输码率的4 倍。
但后来随着大量提案的涌入，人们对MPEG-2标准提出了越来越多的质量及应用的要求，希望囊括视频通信的各领域，例如要包括多点电视会议、工作站窗显示、异步转移模式网络视频通信和符合嵌入式标准的HDTV等，这就要求有一种能将图像分等级的编码器和解码器，即编码器的输出码流的语法能适应上述各种要求，解码器能识别并能解出各种等级的原图像，所以MPEG-2制定了4级5类11种单独技术规范。
4级为：1.高级。
支持4:2:0及全部可分级性。
2.高-1440级。
粗略的与每扫描行1440取样的HDTV对应。
3.基本级。
与常规电视对应。
4.低级。
类似ITU-T H.263建议的CIF或MPEG-1的SIF。
5类为：1.简单类。
除了没有内插图像帧以外，与主类相同，以节省RAM。
2.主类。
没有可分级性，但质量要尽量好。
3.SNR可分级类。
一种对主类的改进，给出按信噪比的可分级性。
4.空间可分级类。
支持图像空间域分辨率的可分级性。
5.高类。
支持4:4:2及全部可分级性。
类/等级的组合将有20种不同规格，但并非所有的组合都有实际意义，目前允许使用的组合有11种，而下面的4种技术规范比较重要。
1.MP@ML，即主级/主类。
可能的应用包括数字视频广播（DVB），数字视盘（DVD）、数字有线电视和交互式电视等。
2.SP@ML，即简单类/主级。
它将用于数字有线电视和数字录像机。
3.MP/HL，即主类/高级。
用于全数字HDTV。
4.SSP@H1440，即空间可分级类/高1440级。
用于HDTV。
NOR FLASH与NAND FLASH的区别Flash的架构大致上可分为具程序执行能力的NOR架构以及储存数据的NAND和AND架构，Flash与其它新兴非挥发性技术相较，最大的优势在于其可以用一般的半导体制程生产、成本低，但是其读写速度较DRAM慢，可擦写次数也有极限，加上在进入纳米制程之后，预期将会碰到物理极限，据业界人士表示Flash在45nm以下几乎不可能再有发展，所以尽管在短期内Flash依然会是非挥发性存储器主流，但地位可能不见得稳固。
MPEG-2标准介绍
北京海尔集成电路设计有限公司MPEG-2 标准介绍关于MPEG-2应用范围高清晰度电视（HDTV）、DVD、广播电视及其相关产品（机顶盒）等。
数字电视领域的应用加速了它的应用、成熟和发展。
特点由于采用可降低数码率、提高传输效率的信源编码，所以可用相对较少的存储空间来存储视、音频信息，并能较好的恢复。
所支持的图像分辩率最高。
支持包括高速体育运动在内的活动图像。
所支持的应用最为广泛，包括：◆存储媒体中的DVD◆广播电视中的数字广播电视和HDTV◆可应用于交互式（端对端）的点播视频(VOD)和准点播视频(NVOD)能够适配于ATM这种新兴的宽带通信网。
MPEG-2标准简介MPEG-2标准目前分为9个部分，统称为ISO/IEC13818国际标准。
1.系统（13818-1 System）：描述多个视频，音频和数据基本码流合成传输码流和节目码流的方式。
2.视频（13818-2 Video）：描述视频编码方法。
3.音频（13818-3 Audio）：描述音频编码方法。
4.符合测试（13818-4 Compliance）：描述测试一个编码码流是否符合MPEG-2码流的方法。
5.软件（13818-5 Software）：描述了MPEG-2标准的第一、二、三部分的软件实现方法。
6.数字存储媒体-命令与控制（13818-6 DSM-CC）：描述交互式多媒体网络中服务器与用户间的会话信令集。
7.第七部分规定不与MPEG-1音频反向兼容的多通道音频编码。
8.第八部分现已停止。
9.第九部分规定了传送码流的实时接口。
前6个部分均已获得通过，成为正式的国际标准，并在数字电视等领域中得到了广泛的实际应用。
语法概念：类与级类(Profiles)按所使用的编码工具的集合分成五个类◆简单类(SimpleProfile)◆主类(MainProfile)◆信噪比可分级类(SNRScalableProfile)◆空间可分级类(SpatiallyScalableProfile)◆高级类（HighProfile）级(Levels)按编码图像的分辨率分成四个级级输入图像格式图像宽高比应用范围低级(LowLevel)352x240x30主级(MainLevel)720×480×30高级1440（High-1440）1440×1080×304:3HDTV高级（HighLevel）1920×1080×30 16:9应用组合“级”与“类”的关系类规定了可以使用哪些语法元素及如何使用————通用性级规定了这些语法元素的取值范围————特殊性组合级与类的组合：构成MPEG-2视频编码标准在某种特定应用下的子集。
参考7-MPEG-2标准介绍
MPEG-2标准介绍
MPEG-2是ISO/IEC/JTC1/SC29/WG11制定的图象压缩标准
它可能是对VDT和VOD应用最重要的视频压缩标准
编辑恢复标准提供了一套视频和音频压缩以及相关数据的复杂的复接传输方法
第一部分该部分说明了MPEG-2的系统编解码层第二部分此部分说明了视频数据的编码表示和重建图象所需要的解码处理过程音频
第四部分此部分说明了检测编码比特流特性的过程以及测试与上述三部分所要求的一致性
ＭＰＥＧ－２有和两种模式
ＭＰＥＧ－２定义了5类4等级(用某类@某等级表示
简单类(Simple Profile)
定义所有四个等级
信噪比可标度类(SNR Scalable Profile)
只定义1440等级(High1440 Level)
高级类(High Level)
3Scalability
空间标度(Spatial Scalability)
提供空间分辨率相同
提供具有相同空间分辨率
将编码比特流分成两个优先级不同的部分
ＭＰＥＧ－２扩充了系统层语法
共有两类数据码流
节目码流PS是一组音频
它们具有共同的相对时间关系存储和回放
视频音频和数据它们可以以非特定关系复接到一起。
MPEG2码流结构分析
MPEG2码流结构分析MPEG-2是一种常用的视频编码标准，被广泛用于数字电视广播、DVD 光盘、视频会议等领域。
MPEG-2码流结构是指MPEG-2视频压缩后的数据的组织方式和格式。
MPEG-2码流由多个组成部分组成，包括视频部分、音频部分、系统部分和辅助数据部分。
视频部分是MPEG-2码流的核心部分，用于压缩和重构视频信号。
视频部分包括I帧（关键帧）、P帧（预测帧）和B帧（双预测帧）等多种帧类型。
I帧是完整的图像帧，P帧和B帧是对I帧进行预测和差分编码得到的帧。
视频部分中每个帧由多个宏块（16x16像素块）组成，宏块内部可以进行更小粒度的运动矢量和帧差分编码。
音频部分用于压缩和重构音频信号。
MPEG-2码流将音频数据分为两部分：主音频和辅助音频。
主音频保留更高质量的音频信号，辅助音频则为低质量的附加音频数据。
音频部分使用子带滤波器分析和MDCT（修改离散余弦变换）编码压缩音频信号。
系统部分用于管理和组织视频、音频和其他辅助数据。
系统部分包括系统时钟、同步字、同步字头、反向地址和节目相关信息等数据。
系统时钟用于同步码流中的各个部分。
同步字是标识码流的关键数据，同步字通常是0x47辅助数据部分用于存储与视频、音频相关的辅助数据。
辅助数据可以包括字幕、图像缩略图、节目指南等信息。
辅助数据部分的数据格式通常是由应用程序定义的。
在MPEG-2码流中，还存在一些其他的元素和解码标记。
元素用于描述码流中的各个组成部分，例如视频帧、音频数据等。
解码标记用于指示接收端如何解码和还原码流。
这些元素和解码标记的存在使得接收端能够正确解析和还原码流。
总体来说，MPEG-2码流结构是一种复杂而灵活的编码方式，能够有效地压缩和传输视频和音频数据。
了解和分析MPEG-2码流结构对于理解视频压缩和传输原理以及解码算法等方面非常有帮助。
MPEG-2 标准格式
MPEG-2 标准格式大、中型媒体网络系统中的最优格式众所周知，MPEG-2 的图象压缩格式已经成为世界上多媒体数据存储、管理和多媒体网络应用中的最优码流格式，和HDTV（数字高清晰度电视）、SDTV（数字标准清晰度电视）和DVD标准的核心压缩格式，为海量的视音频信息提供了最有效的解决方案。
MPEG-2 压缩格式在码流分配和媒体存储中的优势MPEG-2 的帧间编码格式大大提升了视频编码的效率，这远远优于基于帧内编码格式的 M-JPEG 和 DV 格式的视频码流。
根据泰克公司（Tektronix）采用 PQA200 的实验结果表明：MPEG-2 格式在 4.5Mbps 和 8Mbp 压缩比时的视频质量分别相当于 M-JPEG 压缩格式的18Mbps 和 24Mbps 压缩比时的视频质量。
这意味着在获取相同的视频质量的前提下，MPEG-2 格式的码流只占用相当于 M-JPEG 码流格式25% ~ 33% 的硬盘空间或网络带宽。
标准与非标准格式之争MPEG-2标准之所以成为世界上广泛推崇的图象压缩标准，就在于低码流的基础上可以保证高质量的视音频。
而且对于将来庞大的多媒体数据存储、随机调用和管理系统来说，单一码流的网络拓扑的可操纵性远远比多种码流格式互相镜像调用方式要简便、容易的多。
从图象压缩标准的应用领域来说，任何一种非标准的码流格式虽然可能会流行一时，但那也只能是昙花一现。
例如国内曾经风行一时的SVCD、CVD格式，及日本的模拟HD 格式，最终以其格式非标准性不能在全世界流行。
MPEG-2 标准码流格式在非线性编辑方面的难度MPEG-2 码流格式中帧间相关的特性大大增加了其在非线性编辑方面的难度。
MPEG-2 格式的码流编辑不象 M-JPEG 和 DV 格式那样直接，最大的难度挑战和区别在于 MPEG-2 码流格式中的 B 帧和 P 帧的编码方式。
如果没有参考帧的信息时，这两种帧编码格式不能准确地重建，为了准确获取一个P帧或 B 帧的图象信息，一定要先将在其之前的 I 帧和当前 P 帧与 I 帧之间的所有 P 帧进行解码。
MPEG2
一 MPEG2 概念MPEG-2 于1994年由MPEG工作组发布的视频和音频压缩国际标准。
MPEG-2通常用来为广播信号提供视频和音频编码，包括数字卫星电视、有线电视等。
MPEG-2经过少量修改后，也成为DVD产品的核心技术。
MPEG-2的系统描述部分（部分1）定义了传输流，它用来一套在非可靠介质上传输数字视频信号和音频信号的机制，主要用在广播电视领域。
MPEG-2的第二部分即视频部分和MPEG-1类似，但是它提供对隔行扫描视频显示模式的支持（隔行扫描广泛应用在广播电视领域）。
MPEG-2视频并没有对低比特率（小于1Mbps）进行优化，在3Mbit/s及以上比特率情况下，MPEG-2明显优于MPEG-1。
MPEG-2向后兼容，也即是说，所有符合标准的MPEG-2解码器也能够正常播放MPEG-1视频流。
MPEG-2技术也应用在了HDTV传输系统中。
MPEG-2的第三部分定义了音频压缩标准。
该部分改进了MPEG-1的音频压缩，支持两通道以上的音频。
MPEG-2音频压缩部分也保持了向后兼容的特点。
MPEG-2的第七部分定义了不能向后兼容的音频压缩。
该部分提供了更强的音频功能。
通常我们所说的MPEG-2AAC指的就是这一部分。
二 MPEG2视频MPEG-2视频通常包含多个GOP（GOP = Group Of Pictures），每一个GOP包含多个帧。
帧的帧类通常包括I-帧、P-帧和B-帧。
其中I-帧采用帧内编码，P-帧采用前向估计，B-帧采用双向估计。
一般来说输入视频格式是25（CCIR标准）或者29.97 （FCC）帧/秒。
MPEG-2支持隔行扫描和逐行扫描。
在逐行扫描模式下，编码的基本单元是帧。
在隔行扫描模式下，基本编码可以是帧，也可以是场（field）。
原始输入图像首先被转换到YCbCr颜色空间。
其中Y是亮度，Cb和Cr是两个色度通道。
对于每一通道，首先采用块分割，然后形成“宏块”（macroblocks），宏块构成了编码的基本单元。
MPEG-2 TS in IPTV
视频数据 视频PES
视频编码器
分组器
PS
音频PES
程序流PS
音频数据
音频编码器
分组器
MUX TS
传送流TS
MUX
3
TS特性 特性
• • •
PS用可变长度包， TS用短固定尺寸包。 用可变长度包， 用短固定尺寸包。 用可变长度包 用短固定尺寸包 PS通常用于 通常用于DVD类的存储应用中，TS通常用于错误发生较多的场合。 类的存储应用中， 通常用于错误发生较多的场合 通常用于错误发生较多的场合。 通常用于 类的存储应用中 TS复用那些并没有共同时间基准的数据流，固定长度为 l88字节。在这 复用那些并没有共同时间基准的数据流， 字节。 复用那些并没有共同时间基准的数据流 字节 188字节的包中，至少有 4字节用作包头，其余字节用作传输存储数据、 字节的包中， 字节用作包头， 字节的包中 字节用作包头 其余字节用作传输存储数据、 音频和视频信息。 包头命令包含信息有： 音频和视频信息。 TS包头命令包含信息有：同步、包私有、节目标识和 包头命令包含信息有 同步、包私有、 错误状态。 TS可包含附带头领域提供时间信息。 错误状态。 可包含附带头领域提供时间信息。 可包含附带头领域提供时间信息
MPEG-2分级分类标准
MPEG-2分级分类标准初期MPEG-2标准的基本要求有两条：其一是视频图像格式采用720×480像素，这和CCIR601 标准规定的演播室用数字电视像素数相同，是MPEG-1标准所定像素的4倍；其二是传输码率为4-10Mbit/s，基本上是MPEG-1传输码率的4 倍。
但后来随着大量提案的涌入，人们对MPEG-2标准提出了越来越多的质量及应用的要求，希望囊括视频通信的各领域，例如要包括多点电视会议、工作站窗显示、异步转移模式网络视频通信和符合嵌入式标准的HDTV等，这就要求有一种能将图像分等级的编码器和解码器，即编码器的输出码流的语法能适应上述各种要求，解码器能识别并能解出各种等级的原图像，所以MPEG-2制定了4级5类11种单独技术规范。
4级为：1.高级。
支持4:2:0及全部可分级性。
2.高-1440级。
粗略的与每扫描行1440取样的HDTV对应。
3.基本级。
与常规电视对应。
4.低级。
类似ITU-T H.263建议的CIF或MPEG-1的SIF。
5类为：1.简单类。
除了没有内插图像帧以外，与主类相同，以节省RAM。
2.主类。
没有可分级性，但质量要尽量好。
3.SNR可分级类。
一种对主类的改进，给出按信噪比的可分级性。
4.空间可分级类。
支持图像空间域分辨率的可分级性。
5.高类。
支持4:4:2及全部可分级性。
类/等级的组合将有20种不同规格，但并非所有的组合都有实际意义，目前允许使用的组合有11种，而下面的4种技术规范比较重要。
1.MP@ML，即主级/主类。
可能的应用包括数字视频广播（DVB），数字视盘（DVD）、数字有线电视和交互式电视等。
2.SP@ML，即简单类/主级。
它将用于数字有线电视和数字录像机。
3.MP/HL，即主类/高级。
用于全数字HDTV。
4.SSP@H1440，即空间可分级类/高1440级。
用于HDTV。
NOR FLASH与NAND FLASH的区别Flash的架构大致上可分为具程序执行能力的NOR架构以及储存数据的NAND和AND架构，Flash与其它新兴非挥发性技术相较，最大的优势在于其可以用一般的半导体制程生产、成本低，但是其读写速度较DRAM慢，可擦写次数也有极限，加上在进入纳米制程之后，预期将会碰到物理极限，据业界人士表示Flash在45nm以下几乎不可能再有发展，所以尽管在短期内Flash依然会是非挥发性存储器主流，但地位可能不见得稳固。
剖析 MPEG-2 视频编码器
1. MPEG-2标准简介现有MPEG-2视频标准的技术规范集包括6类（profile）4级（level）组成，并采用分级编码。
所谓级是指MPEG-2的输入格式，标识从有限清晰度的VHS 质量图象到HDTV图象，每一种输入格式编码后都有一个相应的范围。
. 低级LL（Low Level）：图象输入格式的象素是ITU-R Rec.BT 601格式的 1/4，即352*240*30或352*288*25，相应编码的最大输出码率为4Mbps。
. 主级ML（Main Level）:图象输入格式符合ITU-R Rec.BT 601格式，即720*480*30或720*576*25。
相应编码的最大输出码率为15Mbps。
高级类20Mbps。
. 1440高级H14L（High 1440 Level）: 是1440*1152*25的高清晰度格式。
相应编码的最大输出码率为60Mbps。
高级类80Mbps。
. 高级HL（High Level）:图象输入格式为1920*1152*25的高清度格式。
相应编码的最大输出码率80Mbps。
高级类为100Mbps。
所谓类是指MPEG-2的不同处理方法，每一类都包括压缩和处理方法的一个集合。
不同的类意味着使用不同集合的码率压缩工具。
越高的类编码越精细，而每升高一类将提供前一类没有使用的附加工具，当然实现的代价会更高。
而解码器却是向下兼容的，任何一种高级类解码器，均应能解码用低级类方法编码的图像。
MPEG-2共分6类：简单类SP（Simple Profile）；主类MP（Main Profile），它比简单类增加了一种双向预测方法，在相同比特率的情况下，将给出比简单类更好的图像。
主类的扩展类P（Profile），主要是由Tektronic公司和SONY公司在主类的基础上推出的更适用于演播室视频节目制作要求的数据压缩处理方法。
信噪比可分级类SNRP （SNR Scaleable Profile）；空间可分级类SPP（Spatially Scaleable Profile）和高级类HP（High Profile）。
MPEG—2编码简介
o i l f 按 照 数 据 码 率和 编 码 的 复 杂 程 度 可 划 分 为 层 面 ( P r
)
和等
。
线 的 水平 清 晰度 的 隔行 扫 描 的 电 视 图 象 码 率
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级
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不同 的 数据码率对应于 不 同清晰 度 的 图象
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范围 内
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未 完 待续 )
质量 和 信 噪 比 并 向 下 兼容 M
2
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编 码数据
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的 速率传送N T
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浅谈MPEG—2标准
＊ ＩＯ／ Ｃ ］８ ８３ ８信 息技 术 Ｓ Ｉ Ｅ ３ ］— ：１９ ９
＊ ＩＯ／Ｅ １— ：１ ９ Ｓ Ｉ Ｃ １８ ８４ ８信 息技 术 ３ ９
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动图像和相 关音频信 息的通用编 码之三 ；音频 ； 动 图像和相关 音频信 息的通用编 码之 四： 一致性
量的编码 ，其 原因是 ＭＰ Ｇ 采用 的压缩技 术相 Ｅ
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＊ ＩＯ，Ｅ ３１—：１ ９ Ｓ ／ Ｃ １８８５ ９ ７信 息技 术一活 Ｉ 动图像 和相 关音频 信． 息的通用 编码之五 ： 软件模
拟；
ＭＰ Ｇ ２标准 的 代 码和 名称 为 “Ｓ ＩＣ Ｅ 一 ＩＯ／Ｅ １８ ８信 息技 术 ３］ 活 动 图像 和 相关 音 频 信息 的
标准 只有 英文 文本 （ 常 ． 通 国际标准应有 两个文
理 机械性 能、冲洗加 工的化学 药品规格 与分析方法 、加工废 水中有害 物质 的分析 、环境保 护等 。今 后 ．随 着新影像 技术 的发 展 ， Ｃ３ 和 Ｔ ４ Ｔ ６ Ｃ ２的合作
流 ，器材 贸易如此 畅通 ，都是
由于 两个技术 委员会密切 合作 的成 果 。两个 委员会制 定了科
维普资讯
影 视 技 术
标 准 化 园 地
浅 谈 ＭＰ ＥＧ一 ２标 准
南 柏芳
活 动图像 专家 组 （ ｖｎ ｉ ｕｅＥ ｐｒｓ Ｍｏ ｉ Ｐｃ ｒ ｘ ｅｔ ｇ ｔ Ｇ ｏ ｐ 简称 ＭＰ Ｇ） １ ８ ｒｕ ， Ｅ 是 ８年 由 ＩＯ 和 Ｉ Ｃ两 ９ ｓ Ｅ 个 国际标准组织 共同组 建的 ， 该专 家组致力 于数 字视 频音频源 （ 电影 、电视 ）数 字压缩编 码标 如
MPEG-2 标准格式
MPEG-2 标准格式大、中型媒体网络系统中的最优格式众所周知，MPEG-2 的图象压缩格式已经成为世界上多媒体数据存储、管理和多媒体网络应用中的最优码流格式，和HDTV（数字高清晰度电视）、SDTV（数字标准清晰度电视）和DVD标准的核心压缩格式，为海量的视音频信息提供了最有效的解决方案。
MPEG-2 压缩格式在码流分配和媒体存储中的优势MPEG-2 的帧间编码格式大大提升了视频编码的效率，这远远优于基于帧内编码格式的 M-JPEG 和 DV 格式的视频码流。
根据泰克公司（Tektronix）采用 PQA200 的实验结果表明：MPEG-2 格式在 4.5Mbps 和 8Mbp 压缩比时的视频质量分别相当于 M-JPEG 压缩格式的18Mbps 和 24Mbps 压缩比时的视频质量。
这意味着在获取相同的视频质量的前提下，MPEG-2 格式的码流只占用相当于 M-JPEG 码流格式25% ~ 33% 的硬盘空间或网络带宽。
标准与非标准格式之争MPEG-2标准之所以成为世界上广泛推崇的图象压缩标准，就在于低码流的基础上可以保证高质量的视音频。
而且对于将来庞大的多媒体数据存储、随机调用和管理系统来说，单一码流的网络拓扑的可操纵性远远比多种码流格式互相镜像调用方式要简便、容易的多。
从图象压缩标准的应用领域来说，任何一种非标准的码流格式虽然可能会流行一时，但那也只能是昙花一现。
例如国内曾经风行一时的SVCD、CVD格式，及日本的模拟HD 格式，最终以其格式非标准性不能在全世界流行。
MPEG-2 标准码流格式在非线性编辑方面的难度MPEG-2 码流格式中帧间相关的特性大大增加了其在非线性编辑方面的难度。
MPEG-2 格式的码流编辑不象 M-JPEG 和 DV 格式那样直接，最大的难度挑战和区别在于 MPEG-2 码流格式中的 B 帧和 P 帧的编码方式。
如果没有参考帧的信息时，这两种帧编码格式不能准确地重建，为了准确获取一个P帧或 B 帧的图象信息，一定要先将在其之前的 I 帧和当前 P 帧与 I 帧之间的所有 P 帧进行解码。
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北京海尔集成电路设计有限公司MPEG-2 标准介绍关于MPEG-2应用范围高清晰度电视（HDTV）、DVD、广播电视及其相关产品（机顶盒）等。
数字电视领域的应用加速了它的应用、成熟和发展。
特点由于采用可降低数码率、提高传输效率的信源编码，所以可用相对较少的存储空间来存储视、音频信息，并能较好的恢复。
所支持的图像分辩率最高。
支持包括高速体育运动在内的活动图像。
所支持的应用最为广泛，包括：◆存储媒体中的DVD◆广播电视中的数字广播电视和HDTV◆可应用于交互式（端对端）的点播视频(VOD)和准点播视频(NVOD)能够适配于ATM这种新兴的宽带通信网。
MPEG-2标准简介MPEG-2标准目前分为9个部分，统称为ISO/IEC13818国际标准。
1.系统（13818-1 System）：描述多个视频，音频和数据基本码流合成传输码流和节目码流的方式。
2.视频（13818-2 Video）：描述视频编码方法。
3.音频（13818-3 Audio）：描述音频编码方法。
4.符合测试（13818-4 Compliance）：描述测试一个编码码流是否符合MPEG-2码流的方法。
5.软件（13818-5 Software）：描述了MPEG-2标准的第一、二、三部分的软件实现方法。
6.数字存储媒体-命令与控制（13818-6 DSM-CC）：描述交互式多媒体网络中服务器与用户间的会话信令集。
7.第七部分规定不与MPEG-1音频反向兼容的多通道音频编码。
8.第八部分现已停止。
9.第九部分规定了传送码流的实时接口。
前6个部分均已获得通过，成为正式的国际标准，并在数字电视等领域中得到了广泛的实际应用。
语法概念：类与级类(Profiles)按所使用的编码工具的集合分成五个类◆简单类(SimpleProfile)◆主类(MainProfile)◆信噪比可分级类(SNRScalableProfile)◆空间可分级类(SpatiallyScalableProfile)◆高级类（HighProfile）级(Levels)按编码图像的分辨率分成四个级级输入图像格式图像宽高比应用范围低级(LowLevel)352x240x30主级(MainLevel)720×480×30高级1440（High-1440）1440×1080×304:3HDTV高级（HighLevel）1920×1080×30 16:9应用组合“级”与“类”的关系类规定了可以使用哪些语法元素及如何使用————通用性级规定了这些语法元素的取值范围————特殊性组合级与类的组合：构成MPEG-2视频编码标准在某种特定应用下的子集。
即对某一输入格式的图像，采用特定集合的压缩编码工具，产生规定速率范围内的编码码流。
在20种可能的组合中，目前有11种是已获通过的，称为MPEG-2适用点。
应用举例MP@ML SDTV，DVDMP@HL HDTVSP@ML数字有线电视HP@LL无此组合MPEG-2视频编码系统原理（MP@ML ）图像的两种特性空间相关性◆一帧图像内的任何一个场景都是由若干像素点构成的，因此一个像素通常与它周围的某些像素在亮度和色度上存在一定的关系，这种关系叫作空间相关性。
时间相关性◆一个节目中的一个情节常常由若干帧连续图像组成的图像序列构成，一个图像序列中前后帧图像间也存在一定的关系，这种关系叫作时间相关性。
图像的冗余信息两种相关性使得图像中存在大量的冗余信息。
MPEG-2图像压缩的原理去除冗余信息，只保留少量非相关信息进行传输，可以大大节省传输频带。
接收机利用这些非相关信息，按照一定的解码算法，可以在保证一定的图像质量的前提下恢复原始图像。
一个好的压缩编码方案就是能够最大限度地去除图像中的冗余信息。
编码图像类型相关概念帧：每一帧都是一幅静止的图像。
场：对于隔行视频信号，场就是一帧中相隔行的集合。
MPEG-2中的三类编码图像编码方式特点应用I 帧帧内编码（只利用单帧图像内的空间相关性，没有利用时间相关性。
） 压缩倍数相对较低。
周期性出现在图像序列中。
出现频率可由编码器选择。
一定要传。
主要用于接收机的初始化和信道的获取，以及节目的切换和插入。
P帧帧间编码（同时利用了空间和时间上的相关性，只需传送两帧之间的差值）只采用前向时间预测编码，可以提高压缩效率和图像质量。
B帧采用双向时间预测编码，大大提高压缩倍数由于采用了未来帧作为参考，因此MPEG-2编码码流中图像帧的传输顺序和显示顺序是不同的。
图像组的结构及其相互关系图像编码时的顺序：IBBPBBBP图像传送时的顺序：IPBBPBBB图像恢复时的顺序：IBBPBBBP像块和宏块亮度与色度信号由输入视频分离出三基色R、G、B转换成亮度与色度信号Y、Cb、Cr公式Y=0.30R+0.60G+0.10BCr=0.625(R-Y)+0.5Cb=0.5(R-Y)+0.5像块（Block）亮度和色度信号样点分别被分割成8*8的像素块，即为像块。
宏块（Macro Block, MB）同一个区域的若干个像块构成一个宏块。
宏块结构4:2:0宏块4:2:2宏块4:4:4宏块三种宏块结构代表构成一个宏块的亮度像块和色差像块的数量关系。
三种宏块结构实际上对应于三种亮度和色度的抽样方式。
123412341234565768597116108124:2:0格式4:2:2格式4:4:4格式MPEG-2的视频基本码流层次MPEG-2的编码码流（ES）的六个层次视频序列层（Sequence）◆序列指构成某路节目的图像序列，序列起始码后的序列头中包含了图像尺寸，宽高比，图像速率等信息。
序列扩展中包含了一些附加数据。
为保证能随时进入图像序列，序列头是重复发送的。
图像组层（GOP, Group of Picture）◆一个图像组由相互间有预测和生成关系的一组I、P、B图像构成，但头一帧图像总是I帧。
GOP头中包含了时间信息。
图像层（Picture）◆分为I、P、B三类。
PIC头中包含了图像编码的类型和时间参考信息。
像条层（Slice）◆一个像条包括一定数量的宏块，其顺序与扫描顺序一致。
MP@ML中一个像条必须在同一宏块行内。
宏块层（Macro Block）像块层（Block）◆像块是MPEG-2码流的最底层，是DCT变换的基本单元。
MP@ML中一个像块由8x8个抽样值构成。
视频基本码流的帧结构视频压缩编码器的构成一个典型的MPEG图像编码器的组成框图MPEG-2视频压缩方案中关键技术介绍 余弦变换DCT量化器之型扫描与游程编码熵编码运动估计运动补偿离散余弦变换（DCT ）DCTdiscrete cosine transform什么是DCT它是一种空间变换，在MPEG-2中DCT以8x8的像块为单位进行，生成的是8x8的DCT 系数数据块。
DCT变换的最大特点对于一般的图像都能够将像块的能量集中于少数低频DCT系数上，即生成8x8DCT系数块中，仅左上角的少量低频系数数值较大，其余系数的数值很小，这样就可能只编码和传输少数系数而不严重影响图像质量。
作用DCT不能直接对图像产生压缩作用，但对图像的能量具有很好的集中效果，为压缩打下了基础。
量化器目的量化是针对DCT处理结果（即DCT系数）进行压缩。
量化过程就是以某个量化步长，去除不必要的DCT系数，从而降低传输比特率。
量化精度量化步长的大小称为量化精度，量化步长越小，量化精度就越细。
原理量化以人眼的生理特性为依据。
人眼对低频分量和亮度信号比较敏感，而对高频分量和色度信号不太敏感。
因此，对亮度系数和低频分量采用较细的量化，色度系数和高频分量采用较粗的量化。
由于DCT系数表左上方对应于图像的低频分量，右下方对应于图像的高频分量，所以量化步长左上方小、右下方大。
这样，经量化之后所得的数据一般都集中在左上方，右下方高频系数多数为零，从而达到压缩DCT系数的目的。
通常情况下，一个DCT变换块中的大多数高频系数量化后都会变为零。
之型扫描与游程编码目的：DCT变换产生的是一8x8的二维数组，为进行传输，还须将其转换为一维排列方式。
二维到一维的转换方式（扫描方式）之型扫描(Zig-Zag)交替扫描之型扫描最常用的一种。
由于经量化后，大多数非零DCT系数集中于8x8二维矩阵的左上角，即低频分量区。
之型扫描后，这些非零DCT系数就集中于一维排列数组的前部，后面跟着长串的量化为零的DCT系数，这些就为游程编码创造了条件。
游程编码只有非零系数被编码。
一个非零系数的编码由两部分组成◆前一部分表示非零系数前的连零的个数(称为游程)，◆后一部分是那个非零系数。
优点之型扫描在大多数情况下出现连零的机会比较多，游程编码的效率就比较高。
当一维序列中的后部剩余的DCT系数都为零时，只要用一个“块结束”标志(EOB)来指示，就可结束这一8x8变换块的编码，产生的压缩效果是非常明显。
熵编码目的量化仅生成了DCT系数的一种有效的离散表示，实际传输前，还须对其进行比特流编码，产生用于传输的数字比特流。
编码方法的选择定长码：即每个量化值以同样数目的比特表示，方法简单、效率较低。
熵编码：是基于编码信号的统计特性，使得平均比特率下降。
可以提高编码效率。
霍夫曼编码是熵编码中使用较多的一种。
MPEG-2视频压缩系统中采用的就是霍夫曼编码。
霍夫曼编码效果在确定了所有编码信号的概率后生产一个码表，对经常发生的大概率信号分配较少的比特表示，对不常发生的小概率信号分配较多的比特表示，使得整个码流的平均长度趋于最短。
目的用于帧间编码方式，通过参考帧图像产生对被压缩图像的估计。
运动估计的准确程度准确程度对帧间编码的压缩效果非常重要。
如果估计作的好，被压缩图像与估计图像相减后，只留下很小的值用于传输。
运动估计的算法以宏块为单位进行，计算被压缩图像与参考图像的对应位置上的宏块间的位置偏移。
这种位置偏移是以运动矢量来描述的。
一个运动矢量代表水平和垂直两个方向上的位移。
特点运动估计时，P帧和B帧图像所使用的参考帧图像是不同的。
前向预测P帧图像使用前面最近解码的I帧或P帧作参考图像。
双向预测B帧图像使用两帧图像作为预测参考。
其中一个参考帧在显示顺序上先于编码帧(前向预测)，另一帧在显示顺序上晚于编码帧(后向预测)，B帧的参考帧在任何情况下都是I 帧或P帧。
方法利用运动估计算出的运动矢量，将参考帧图像中的宏块移至水平和垂直方向上的相对应位置，即可生成对被压缩图像的预测。
效果绝大多数的自然场景中运动都是有序的。
因此这种运动补偿生成的预测图像与被压缩图像的差分值是很小的。
帧内编码与帧间编码流程的区别帧内编码只与当前视频帧信息有关。
帧内编码图像仅经过DCT，量化器和比特流编码器即生成编码比特流，而不经过预测处理。