MPEG組織于1994年推出MPEG-2壓縮標準,以實現(xiàn)視/音頻服務與應用互操作的可能性。MPEG-2標準是針對標準數(shù)字電視和高清晰度電視在各種應用下的壓縮方案和系統(tǒng)層的詳細規(guī)定,編碼碼率從每秒3兆比特～100兆比特,標準的正式規(guī)范在ISO/IEC13818中。MPEG-2不是MPEG-1的簡單升級,MPEG-2在系統(tǒng)和傳送方面作了更加詳細的規(guī)定和進一步的完善。MPEG-2特別適用于廣播級的數(shù)字電視的編碼和傳送,被認定為SDTV和HDTV的編碼標準。MPEG-2圖像壓縮的原理
MPEG組織于1994年推出MPEG-2壓縮標準,以實現(xiàn)視/音頻服務與應用互操作的可能性。MPEG-2標準是針對標準數(shù)字電視和高清晰度電視在各種應用下的壓縮方案和系統(tǒng)層的詳細規(guī)定,編碼碼率從每秒3兆比特～
100兆比特,標準的正式規(guī)范在
ISO/IEC13818中。MPEG-2不是MPEG-1的簡單升級,MPEG-2在系統(tǒng)和傳送方面作了更加詳細的規(guī)定和進一步的完善。MPEG-2特別適用于廣播級的數(shù)字電視的編碼和傳送,被認定為SDTV和HDTV的編碼標準。
MPEG-2圖像壓縮的原理是利用了圖像中的兩種特性：空間相關性和時間相關性。這兩種相關性使得圖像中存在大量的冗余信息。如果我們能將這些冗余信息去除,只保留少量非相關信息進行傳輸,就可以大大節(jié)省傳輸頻帶。而接收機利用這些非相關信息,按照一定的解碼算法,可以在保證一定的圖像質(zhì)量的前提下恢復原始圖像。一個好的壓縮編碼方案就是能夠最大限度地去除圖像中的冗余信息。
MPEG-2的編碼圖像被分為三類,分別稱為I幀,P幀和B幀。
I幀圖像采用幀內(nèi)編碼方式,即只利用了單幀圖像內(nèi)的空間相關性,而沒有利用時間相關性。P幀和B幀圖像采用幀間編碼方式,即同時利用了空間和時間上的相關性。P幀圖像只采用前向時間預測,可以提高壓縮效率和圖像質(zhì)量。P幀圖像中可以包含幀內(nèi)編碼的部分,即P幀中的每一個宏塊可以是前向預測,也可以是幀內(nèi)編碼。B幀圖像采用雙向時間預測,可以大大提高壓縮倍數(shù)。
MPEG-2的編碼碼流分為六個層次。為更好地表示編碼數(shù)據(jù),MPEG-2用句法規(guī)定了一個層次性結構。它分為六層,自上到下分別是：圖像序列層、圖像組(GOP)、圖像、宏塊條、宏塊、塊。
MPEG-2標準在廣播電視領域中的主要應用如下：
（1）視音頻資料的保存
一直以來,電視節(jié)目、音像資料等都是用磁帶保存的。這種方式有很多弊端：易損,占地大,成本高,難于重新使用。更重要的是難以長期保存,難以查找、難以共享。隨著計算機技術和視頻壓縮技術的發(fā)展,高速寬帶計算機網(wǎng)絡以及大容量數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)給電視臺節(jié)目的網(wǎng)絡化存儲、查詢、共享、交流提供了可能。
采用MPEG-2壓縮編碼的DVD視盤,給資料保存帶來了新的希望。電視節(jié)目、音像資料等可通過MPEG-2編碼系統(tǒng)編碼,保存到低成本的CD-R光盤或高容量的可擦寫DVD-RAM上,也可利用DVD編著軟件(如Daikin Scenarist NT、Spruce DVDMaestro等)制作成標準的DVD視盤,既可節(jié)約開支,也可節(jié)省存放空間。
（2）電視節(jié)目的非線性編輯系統(tǒng)及其網(wǎng)絡
在非線性編輯系統(tǒng)中,節(jié)目素材是以數(shù)字壓縮方式存儲、制作和播出的, 視頻壓縮技術是非線性編輯系統(tǒng)的技術基礎。目前主要有M-JPEG和MPEG-2兩種數(shù)字壓縮格式。
M-JPEG技術即運動靜止圖像（或逐幀）壓縮技術,可進行精確到幀的編輯,但壓縮效率不高。
MPEG-2采用幀間壓縮的方式,只需進行I幀的幀內(nèi)壓縮處理,B幀和P幀通過偵測獲得,因此 ,傳輸和運算的數(shù)據(jù)大多由幀之間的時間相關性得到,相對來說,數(shù)據(jù)量小,可以實現(xiàn)較高的壓縮比。隨著逐幀編輯問題的解決,MPEG-2將廣泛應用于非線性編輯系統(tǒng),并大大地降低編輯成本,同時MPEG-2的解壓縮是標準的,不同廠家設計的壓縮器件壓縮的數(shù)據(jù)可由其他廠家設計解壓縮器來解壓縮,這一點保證了各廠家的設備之間能完全兼容。
由于采用MPEG-2
IBP視頻壓縮技術,數(shù)據(jù)量成倍減少,降低了存儲成本,提高了
數(shù)據(jù)傳輸速度,減少了對計算機總線和網(wǎng)絡帶寬的壓力,可采用純以太網(wǎng)組建非線性編輯網(wǎng)絡系統(tǒng)已成為可能,而在目前以太網(wǎng)是最為成熟的網(wǎng)絡,系統(tǒng)管理比較完善,價格也比較低廉。
