MPEG-2压缩编码技术原理应用(八)

三、MPEG-2的应用

    MPEG-2基本上可满足广播电视系统的大多数需要，如：适合于隔行和逐行扫描图像；4：2：0和4：2：2图像取样；理论上高达16000像素×16000行的多种图像分解力和广播中常用的场频、帧频；编码的可分层特点可使SDTV或LDTV解码器从较高级HDTV的数据流中抽取所需要的信息。为了适应不同场合对编码方法、操作模式、性能价格比的不同需要，在1993年3月悉尼会议上和7月的纽约会议上，基本上确定了表5所示的MPEG-2的型与级规范。“型”是全部编码方法的1个子集，按压缩编码算法的复杂度大小，在表5中，由右向左定义了6个子集；“级”是依照型的编码参数所受到的不同限制，按照图像分辨率的高低，在表5中，由上到下定义了4个等级的像素分解力。显然，MPEG-2标准具有广泛的通用性，为了满足多种不同应用的需要，将多种不同的视频编码算法综合于单个句法之中。但是，对于接收端解码器若要求全部满足句法中规定的视频编码算法，解码器的设计将变的复杂而耗费，作为1个普通编码器不可能也无必要实现MPEG-2的全部功能 。为此，提出了针对不同的应用，应满足句法中不同部分的要求。

1. MPEG-2的型级概念

    为适应不同场合的需要，MPEG-2引进型（Profile）和级(Level)的概念，为定义句法子集提供了方法。在单个句法的基础上，按压缩编码算法的复杂度及不同应用，定义了6个句法子集，每个句法子集就是1种型。MPEG-2的型有简单型(SP)、主型(MP)、MPEG-2 4:2:2 型(后增加的)、信噪比可分级型(SNRP)、空间可分级型(SSP)、高型(HP)共6种。在同1种型里，需要处理的图像参数，如图像尺寸、帧率、码率，也有不同。例如，表5的主型中包括4种不同的图像尺寸和4种有差别的码率，只有帧率是相同的。为此，MPEG-2还定义了低级(LL)、主级(ML)、高1440级(H14L)、高级(HL)共4个级，以示对同1个型内不同参数的区别。显然，型定义了数据流可分级性和彩色空间分解力；级定义了图像分辨力和每个型的最大码率。即，每个型定义了1组新的算法，如：型的性质，彩色格式、有否双向帧等，不同的组合有不同的算法。在同一型内的每个级定义了参加运算的参数的取值范围，如：每帧图像行数、每行像素数、帧率、码率。由表7可见，与1994年MPEG-2标准通过时的MPEG-2的型与级相比，增加了1个MPEG-2 422 @ M L。因为，MPEG-2 M P @ M L采用4:2:0色度亚取样，多版复制只能到2代，也不符合ITU-R 601标准。采用4:2:2可多代复制，也符合ITU-R 601标准要求。

    在表5中的空格是不可能出现或尚未出现的组合。从高型到简单型，其压缩比由高到低。表5中已经定义的型、级组合，可用型、级的名称表示。如，目前最常用的描述符是主型主级，可以表示为Main Profile @ Main Level ，简写为MP @ ML。对NTSC视频而言，相当于720×480分辨力，帧率30fps，码率小于15 Mbps。同样，对于PAL视频而言, 相当于720×576分辨力，帧率25fps，码率小于15 Mbps。图像用于ITU-R 601，如美国采用MP @ ML进行卫星直播，数字视盘也多有采用。同理，对于MP @ HL可用于高级电视（ATV），如美国HDTV大联盟(GA)采用MP @ HL的指标；对于MP @ H14L可用于HDTV；欧洲的实验HDTV采用了SSP @ H14L；对于MP @ LL可用于视频电话或电视会议。