stringtranslate.com

MPEG-2

MPEG-2 используется в цифровом видеовещании и DVD. Транспортный поток MPEG , TS, и программный поток MPEG , PS, являются контейнерными форматами .

MPEG-2 (он же H.222/H.262, как определено МСЭ ) — это стандарт для «общего кодирования движущихся изображений и связанной с ними аудиоинформации». [1] Он описывает комбинацию методов сжатия видео с потерями и сжатия аудиоданных с потерями , которые позволяют хранить и передавать фильмы с использованием имеющихся в настоящее время носителей и полосы пропускания передачи. Хотя MPEG-2 не так эффективен, как более новые стандарты, такие как H.264/AVC и H.265/HEVC , обратная совместимость с существующим оборудованием и программным обеспечением означает, что он по-прежнему широко используется, например, в цифровом телевещании по воздуху и в стандарте DVD-Video .

Основные характеристики

MPEG-2 широко используется в качестве формата цифровых телевизионных сигналов, которые транслируются наземными (по воздуху), кабельными и прямыми системами спутникового телевидения . Он также определяет формат фильмов и других программ, которые распространяются на DVD и подобных дисках. Телевизионные станции , телевизионные приемники , DVD-плееры и другое оборудование часто разрабатываются в соответствии с этим стандартом. MPEG-2 был вторым из нескольких стандартов, разработанных Группой экспертов по движущимся изображениям ( MPEG ), и является международным стандартом ( ISO / IEC 13818 , озаглавленным « Информационные технологии — общее кодирование движущихся изображений и связанной с ними аудиоинформации» ). Части 1 и 2 MPEG-2 были разработаны в сотрудничестве с ITU-T и имеют соответствующий каталожный номер в Серии рекомендаций ITU-T.

Хотя MPEG-2 является ядром большинства форматов цифрового телевидения и DVD, он не полностью их определяет. Региональные учреждения могут адаптировать его к своим потребностям, ограничивая и расширяя аспекты стандарта. См. Профили и уровни видео .

Системы

MPEG-2 Часть 1 (ISO/IEC 13818-1 и ITU-T Rec. H.222.0 [2] [3] ), под названием Системы , определяет два различных, но связанных формата контейнера . Один из них - транспортный поток , формат пакета данных, разработанный для передачи одного пакета данных в четырех пакетах данных ATM для потоковой передачи цифрового видео и звука по фиксированным или мобильным средам передачи, где начало и конец потока могут быть не идентифицированы, например, радиочастотные , кабельные и линейные носители записи, примерами которых являются вещание ATSC / DVB / ISDB / SBTVD и запись HDV на ленту. Другой - программный поток , расширенная версия формата контейнера MPEG-1 с меньшими накладными расходами, чем у транспортного потока . 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 картах Compact Flash . 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, содержащие 2-битный индикатор разрешения копирования и 30-битную временную метку.

ISO уполномочила " SMPTE Registration Authority, LLC" в качестве регистрационного органа для идентификаторов формата MPEG-2. Регистрационный дескриптор транспорта MPEG-2 предоставляется ISO/IEC 13818-1 для того, чтобы пользователи стандарта могли однозначно переносить данные, когда их формат не обязательно является признанным международным стандартом. Это положение позволит стандарту транспорта MPEG-2 переносить все типы данных, обеспечивая при этом метод однозначной идентификации характеристик базовых частных данных. [4]

Видео

MPEG-2 Часть 2 (ISO/IEC 13818-2 и ITU-T Rec. H.262), названный Видео , похож на предыдущий стандарт MPEG-1 Часть 2 , но добавляет поддержку чересстрочного видео , формата, используемого аналоговыми вещательными телевизионными системами. Видео MPEG-2 не оптимизировано для низких скоростей передачи данных , особенно менее 1 Мбит/с при стандартном разрешении . Все соответствующие стандартам декодеры MPEG-2 Видео полностью способны воспроизводить потоки MPEG-1 Видео, соответствующие ограничениям ограниченных параметров потока данных (CPB).

С некоторыми усовершенствованиями MPEG-2 Video and Systems также используется в некоторых системах передачи HDTV и является стандартным форматом для эфирного цифрового телевидения ATSC . [5]

Аудио

MPEG-2 представляет новые методы кодирования звука по сравнению с MPEG-1: [6]

MPEG-2 Часть 3

MPEG-2 Часть 3 (ISO/IEC 13818-3), названная Аудио , улучшает аудио MPEG-1 , позволяя кодировать аудиопрограммы с более чем двумя каналами , до 5.1 многоканальных. Этот метод обратно совместим с MPEG-1, позволяя аудиодекодерам MPEG-1 декодировать два основных стереокомпонента презентации. [7] Это расширение называется MPEG Multichannel или MPEG-2 BC (обратно-совместимый). [8] [9] [10] [11]

MPEG-2 Часть 3 также определяет дополнительные скорости передачи данных и частоты дискретизации для MPEG-1 Audio Layers I, II и III. [12] Это расширение известно как MPEG-2 LSF (низкие частоты дискретизации), поскольку новые частоты дискретизации являются половинными кратными (16, 22,05 и 24 кГц) частот дискретизации, определенных в MPEG-1 (32, 44,1 и 48 кГц).

MPEG-2 Часть 7

MPEG-2 Часть 7 (ISO/IEC 13818-7), озаглавленная Advanced Audio Coding (AAC), определяет совершенно другой, несовместимый с предыдущими версиями формат аудио. [10] Этот формат чаще всего называют Advanced Audio Coding (AAC), но изначально он назывался MPEG-2 NBC (несовместимый с предыдущими версиями). [8] [9] [13]

AAC более эффективен, чем предыдущие стандарты MPEG audio, и в некотором смысле менее сложен, чем его предшественник, MPEG-1 Part 3 Audio Layer 3 , в том смысле, что у него 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. [6]

AAC также определен в MPEG-4 Часть 3. [ необходима ссылка ]

Части MPEG-2

Стандарты MPEG-2 публикуются в виде «частей». Каждая часть охватывает определенный аспект всей спецификации.

История

MPEG-2 был разработан с учетом недостатков MPEG-1.

Известные недостатки MPEG-1:

Сакае Окубо из NTT был координатором ITU-T по разработке стандарта видеокодирования H.262/MPEG-2 Part 2 и председателем по требованиям в MPEG для набора стандартов MPEG-2. [27] Большинство патентов, лежащих в основе технологии MPEG-2, принадлежат трем компаниям: Sony (311 патентов), Thomson (198 патентов) и Mitsubishi Electric (119 патентов). [28] Hyundai Electronics (теперь SK Hynix ) разработала первый декодер MPEG-2 SAVI (System/Audio/Video) в 1995 году. [29]

Расширения имени файла

.mpg, .mpeg, .m2v, .mp2, . mp3 — это некоторые из множества расширений имен файлов, используемых для форматов аудио- и видеофайлов MPEG-1 или MPEG-2.

Расширение файла MP3 (официально MPEG-1 Audio Layer III или MPEG-2 Audio Layer III ) — формат кодирования цифрового звука , разработанный в значительной степени Обществом Фраунгофера в Германии при поддержке других ученых в области цифровой обработки данных в США и других странах.

Приложения

DVD-Видео

Стандарт DVD-Video использует видео MPEG-2, но накладывает некоторые ограничения:

  1. ^ 1,85:1 и 2,35:1, среди прочих, часто указываются как допустимые соотношения сторон DVD, но это более широкие соотношения сторон фильма с заполнением в стиле почтового ящика для создания изображения 16:9.
  1. ^ Используя шаблон флагов REPEAT_FIRST_FIELD в заголовках кодированных изображений, изображения могут отображаться для двух или трех полей, и может быть достигнута практически любая скорость отображения изображения (минимум ⅔ частоты кадров). Чаще всего это используется для отображения видео 23,976 (приблизительно частота кинопленки) на NTSC. Подробнее о том, как это работает, см. в разделе telecine.

HDV

HDV — формат для записи и воспроизведения видео высокой четкости MPEG-2 на кассете DV.

МОД и ТОД

MOD и TOD — это форматы записи для использования в бытовых цифровых видеокамерах с файловой системой.

XDCAM

XDCAM — профессиональный формат видеозаписи на основе файлов.

ДВБ

Ограничения, специфичные для приложений, для видео MPEG-2 в стандарте DVB :

Допустимые разрешения для SDTV :

Для HDTV:

АТСК

Стандарт ATSC A/53, используемый в США, использует видео MPEG-2 в основном профиле @ High Level (MP@HL) с дополнительными ограничениями, такими как максимальный битрейт 19,39 Мбит/с для вещательного телевидения и 38,8 Мбит/с для кабельного телевидения, формат цветовой субдискретизации 4:2:0 и обязательная информация о колориметрии.

ATSC допускает следующие разрешения видео, соотношения сторон и частоты кадров/полей:

Стандарт ATSC A/63 определяет дополнительные разрешения и частоты кадров для сигнала 50 Гц (PAL).

Спецификация ATSC и MPEG-2 допускают использование прогрессивных кадров даже в чересстрочной видеопоследовательности. Например, станция, передающая видеопоследовательность 1080i60, может использовать метод кодирования, при котором эти 60 полей кодируются 24 прогрессивными кадрами, а метаданные предписывают декодеру чересстрочно их разворачивать и выполнять преобразование 3:2 перед отображением. Это позволяет вещателям переключаться между чересстрочным контентом 60 Гц (новости, мыльные оперы) и прогрессивным контентом 24 Гц (прайм-тайм), не завершая последовательность MPEG-2 и не внося несколько секунд задержки, поскольку телевизор переключает форматы. Вот почему последовательности 1080p30 и 1080p24, разрешенные спецификацией ATSC, на практике не используются.

Форматы 1080 строк кодируются с помощью матриц яркости размером 1920 × 1088 пикселей и матриц цветности размером 960 × 540 пикселей, но последние 8 строк отбрасываются в процессе декодирования и отображения MPEG-2.

ATSC A/72 — новейшая версия стандартов ATSC для цифрового телевидения, которая позволяет использовать формат видеокодирования H.264/AVC и сигнал 1080p60.

Звук MPEG-2 был претендентом на звание стандарта ATSC во время конкурса DTV « Grand Alliance », но проиграл Dolby AC-3 .

ISDB-T

Технические характеристики MPEG-2 в ATSC также действительны для ISDB-T , за исключением того, что в основном TS объединил вторую программу для мобильных устройств, сжатую в MPEG-4 H.264 AVC для видео и AAC -LC для аудио, в основном известную как 1seg .

Blu-ray

MPEG-2 — один из трех поддерживаемых форматов видеокодирования, поддерживаемых Blu-ray Disc. Ранние выпуски Blu-ray обычно использовали видео MPEG-2, но последние выпуски почти всегда в 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.

Патентный пул

По состоянию на 3 января 2024 года патенты MPEG-2 истекли во всем мире, за исключением Малайзии, где последний патент, как ожидается, истекает в 2035 году. [30] Последний патент США истек 23 февраля 2018 года. [31] [32]

MPEG LA , частная организация по лицензированию патентов, приобрела права у более чем 20 корпораций и одного университета на лицензирование патентного пула из приблизительно 640 всемирных патентов, которые, по ее утверждению, были «существенными» для использования технологии MPEG-2. Владельцами патентов были Sony , Mitsubishi Electric , Fujitsu , Panasonic , Scientific Atlanta , Columbia University , Philips , General Instrument , Canon , Hitachi , JVC Kenwood , LG Electronics , NTT , Samsung , Sanyo , Sharp и Toshiba . [33] [34] В тех случаях, когда патентоспособность программного обеспечения поддерживается и срок действия патентов не истек (только Малайзия), использование MPEG-2 требует уплаты лицензионных сборов владельцам патентов. Другие патенты были лицензированы Audio MPEG, Inc. [35] Разработка самого стандарта заняла меньше времени, чем переговоры по патенту. [36] Объединение патентов между основными и периферийными держателями патентов в пуле MPEG-2 стало предметом исследования, проведенного Университетом Висконсина. [37]

Согласно лицензионному соглашению MPEG-2, любое использование технологии MPEG-2 в странах с действующими патентами (Малайзия) подлежит уплате роялти . [38] Кодеры и декодеры MPEG-2 облагаются налогом в размере 0,35 долл. США за единицу. [38] Кроме того, любой упакованный носитель (DVD/потоки данных) облагается лицензионными сборами в зависимости от продолжительности записи/трансляции. Ранее роялти были выше, но были снижены в нескольких точках, последний раз 1 января 2018 года. [38] Более ранняя критика патентного пула MPEG-2 заключалась в том, что, хотя количество патентов сократилось с 1048 до 416 к июню 2013 года, лицензионный сбор не уменьшился с истечением срока действия патентов MPEG-2. [39] [40] [41]

Владельцы патентов

Следующие организации владеют патентами на MPEG-2, как указано в MPEG LA . См. также Список патентов США на MPEG-2 .

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "ISO/IEC 13818-1:2000 - Информационные технологии. Общее кодирование движущихся изображений и связанной с ними аудиоинформации: Системы". www.iso.org . Архивировано из оригинала 20 мая 2007 г. . Получено 4 мая 2018 г. .
  2. ^ ITU-T. "H.222.0: Информационные технологии - Общее кодирование движущихся изображений и связанной с ними аудиоинформации: Системы". Архивировано из оригинала 2012-09-03 . Получено 2010-06-03 .
  3. ^ ITU-T (май 2006 г.). "H.222.0 Summary". Архивировано из оригинала 2011-05-19 . Получено 2010-06-03 .
  4. ^ SMPTE Registration Authority, LLC — регистрационный орган для идентификаторов формата MPEG-2. Архивировано 28 января 2010 г. на Wayback Machine. Получено 06 июля 2009 г.
  5. ^ "Стандарты MPEG — узнайте, какой формат видео выбрать". 2022-07-21 . Получено 2024-06-28 .
  6. ^ ab D. Thom, H. Purnhagen и MPEG Audio Subgroup (октябрь 1998 г.). "MPEG Audio FAQ Version 9 - MPEG Audio". Архивировано из оригинала 2011-08-07 . Получено 2009-10-31 .{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  7. ^ Вернер Оомен; Леон ван де Керкхоф. "MPEG-2 Audio Layer I/II". chiariglione.org. Архивировано из оригинала 2010-04-30 . Получено 2009-12-29 .
  8. ^ ab ISO (октябрь 1998 г.). "MPEG Audio FAQ версии 9 - MPEG-1 и MPEG-2 BC". ISO. Архивировано из оригинала 2010-02-18 . Получено 2009-10-28 .
  9. ^ ab MPEG.ORG. "AAC". Архивировано из оригинала 2007-08-31 . Получено 2009-10-28 .
  10. ^ ab ISO (2006-01-15), ISO/IEC 13818-7, Четвертое издание, Часть 7 - Расширенное аудиокодирование (AAC) (PDF) , заархивировано (PDF) из оригинала 2009-03-06 , извлечено 2009-10-28
  11. ^ ISO (2004-10-15), ISO/IEC 13818-7, Третье издание, Часть 7 - Расширенное аудиокодирование (AAC) (PDF) , заархивировано из оригинала (PDF) 2011-07-13 , извлечено 2009-10-19
  12. ^ Предраг Супурович, Заголовок аудиокадра MPEG, Получено 11 июля 2009 г.
  13. ↑ ISO (март 1996 г.). "Florence Press Release". ISO. Архивировано из оригинала 2010-04-08 . Получено 2009-10-28 .
  14. ^ MPEG. "Стандарты MPEG". chiariglione.org. Архивировано из оригинала 2014-07-21 . Получено 2014-07-24 .
  15. ^ ISO. "ISO/IEC JTC 1/SC 29 - Кодирование аудио, изображений, мультимедиа и гипермедиа информации". Архивировано из оригинала 2017-08-30 . Получено 2017-08-30 .
  16. ^ ISO. "ISO/IEC 13818-1:2015/Amd 6:2016, Передача метаданных качества в системах MPEG-2". Архивировано из оригинала 2017-08-30 . Получено 2017-08-30 .
  17. ^ ISO. "ISO/IEC 13818-4:2004/Amd 3:2009, Уровень для тестирования соответствия 1080@50p/60p". Архивировано из оригинала 2017-08-30 . Получено 2017-08-30 .
  18. ^ ISO. "ISO/IEC 13818-6:1998/Amd 3:2001, Модель транспортного буфера для поддержки синхронизированного протокола загрузки пользователя в сеть". Архивировано из оригинала 2017-08-30 . Получено 2017-08-30 .
  19. ^ MPEG (1997-02-21). "DSM-CC FAQ Version 1.0". MPEG. Архивировано из оригинала 2010-05-11 . Получено 2010-08-01 .
  20. ^ IEEE (1996). "Введение в цифровые носители информации — управление и контроль (DSM-CC)". MPEG. Архивировано из оригинала 20.05.2010 . Получено 01.08.2010 .
  21. ^ ISO. "ISO/IEC 13818-7:2006/Amd 1:2007, Транспорт MPEG Surround в AAC". Архивировано из оригинала 2017-08-30 . Получено 2017-08-30 .
  22. ^ chiariglione.org (2010-02-04). "Riding the Media Bits, The development of MPEG-2 - Part A". Архивировано из оригинала 2011-11-01 . Получено 2010-02-09 .
  23. ^ Ван дер Меер, Ян (2014). Основы и эволюция систем MPEG-2: прокладывая дорогу MPEG. John Wiley & Sons. ISBN 9781118875940.
  24. ^ "MPEG Intellectual Property Management and Protection". MPEG. Апрель 2009. Архивировано из оригинала 2010-04-30 . Получено 2010-08-01 .
  25. ^ IPMP в MPEG – семинар W3C DRM 22/23 января 2001 г. (PPT) , заархивировано из оригинала 16 июля 2012 г. , извлечено 01.08.2010
  26. ^ ISO. "ISO/IEC 23001-3:2008, Информационные технологии -- Технологии систем MPEG -- Часть 3: Сообщения XML IPMP". Архивировано из оригинала 2017-08-30 . Получено 2009-10-29 .
  27. ^ "Сакаэ Окубо". ITU . Архивировано из оригинала 2005-03-02 . Получено 2017-01-27 .
  28. ^ ab "Список патентов MPEG-2" (PDF) . MPEG LA . Получено 7 июля 2019 г. .
  29. ^ "История: 1990-е". SK Hynix . Архивировано из оригинала 5 февраля 2021 г. . Получено 6 июля 2019 г. .
  30. ^ "Осталось 3 патента на MPEG-2 в Малайзии". Брайан Куигли . 2024-01-03.
  31. ^ "MPEG-2 Attachment 1" (PDF) . MPEG LA . Архивировано (PDF) из оригинала 29 мая 2019 г. . Получено 29 мая 2019 г. .
  32. ^ Ричард Чиргвин (15 февраля 2018 г.). «Waddawewant? Бесплатные видеокодеки! Когда же... о, смотрите, последний патент MPEG-2 истек!». The Register . Архивировано из оригинала 15 февраля 2018 г.
  33. ^ "MPEG-2 Patent Portfolio License Program". MPEG LA . Архивировано из оригинала 29 мая 2019 года . Получено 29 мая 2019 года .
  34. ^ "audioMPEG.com - - - Патенты США". 18 марта 2004 г. Архивировано из оригинала 18 марта 2004 г. Получено 4 мая 2018 г.
  35. ^ "Sisvel - Мы защищаем идеи - Главная". Архивировано из оригинала 2013-01-02.
  36. ^ "Аудио/Видео - Проект GNU - Фонд свободного программного обеспечения". Архивировано из оригинала 2012-12-24.
  37. ^ Квинт, Дэн; Амит Ганди. «Экономика патентных пулов, когда некоторые (но не все) патенты являются существенными». Рабочий документ . Архивировано из оригинала 2010-07-10 . Получено 2009-10-11 .
  38. ^ abc "MPEG-2 License Agreement". MPEG LA. Архивировано из оригинала 29 мая 2019 года . Получено 29 мая 2019 года .
  39. ^ "Патентные пулы могут создавать антиконкурентные эффекты, согласно новому отчету". Business Wire . 2013-05-09. Архивировано из оригинала 2014-08-20 . Получено 2013-06-06 .
  40. ^ Брет Суонсон (2013-04-30). "MPEG-LA показывает необходимость перестройки основ интеллектуальной собственности". Forbes . Архивировано из оригинала 2013-04-30 . Получено 2013-05-19 .
  41. ^ Стив Форбс (2013-03-18). «Патентная система Америки совершенно не подходит для сегодняшнего мира высоких технологий». Fox News Channel . Архивировано из оригинала 2013-06-16 . Получено 2013-06-05 .

Внешние ссылки