MPEG-2 Video, označované také jako H.262 nebo MPEG-2 část 2, je ztrátový formát komprese videa, který slouží ke snížení datového toku, a tím i velikosti výsledného souboru u digitálně zpracovávaných videozáznamů při co nejmenším viditelném zhoršení kvality po dekomprimaci. Je součástí sady standardů MPEG-2. Jeho předchůdcem je formát MPEG-1 Video a dokonalejšími technologickými nástupci formáty ze sad MPEG-4 a MPEG-H.

MPEG-2 Video je standardním formátem užívaným pro ukládání a přenos videa na DVD nebo při distribuci digitálního televizního signálu DVB-T. U aplikací, které vyžadují MPEG-2 komprimaci či dekomprimaci videa v reálném čase, jsou kladeny výrazně vyšší nároky na výpočetní kapacitu procesoru než u formátu MPEG-1.

Funkce a výhody Pro pochopení funkce komprimace je potřeba vědět, že každý videozáznam je sekvencí jednotlivých samostatných snímků. Základním principem MPEG (Motion Picture Experts Group) komprimace videa je pak individuální přístup k jednotlivým snímkům, konkrétně určení tzv. klíčových snímků (I – Intra Frame), které se ukládají resp. přenášejí celé – jsou to v podstatě jpegy – zásadně kódovány vnitrosnímkově, a dále snímků pomocných (P – Predicted), které se ukládají zkomprimované (mezisnímková komprese) – jsou to jednosměrné předpovědi vzhledem k předcházejícímu I nebo P obrázku, přenášejí se pouze rozdíly oproti již přenesenému (referenčnímu) makrobloku, přičemž polohu referenčního makrobloku udává pohybový vektor. Tyto dva typy snímků jsou pak proloženy ještě třetím typem snímků (B – Bidirectional Predicted), který se přenáší buď silně zkomprimován (také mezisnímkovou kompresí), nebo se nepřenáší vůbec – jsou to obousměrné předpovědi vzhledem k předcházejícímu I nebo P obrázku, přenášejí se pouze rozdíly oproti již přenesenému (referenčnímu) makrobloku. Tyto „chybějící“ snímky jsou pak při dekomprimaci (třeba i v reálném čase) dopočítávány z informací klíčových snímků. Typické pořadí snímků je např.: IBBPBBPBBPBBPBBPBB (tato sekvence mezi dvěma „I“ se nazývá GOP – Group of Pictures).

Při dopočítávání se využívá i skutečnosti, že lze některé drobné části obrazu a jejich vzájemné rozdíly na po sobě jdoucích snímcích popsat matematicky (např. statická jednobarevná plocha). Práce s takto definovanými plochami se označuje jako kvantizace (quantized). Proto se v některých případech (typicky při televizním DVB-T přenosu), kdy je potřeba docílit při kódování co nejmenšího datového toku (3 Mb/s), ještě obraz před samotným kódováním upravuje tak, aby obsahoval co nejméně ploch s detaily a naopak co nejvíce „jednobarevných“ ploch – typicky u fotbalových přenosů dochází ke „slití“ trávy na hřišti do univerzální plochy téměř bez vzorku.

MPEG-2 se liší od formátu MPEG-1 tím, že dokáže pracovat s tzv. proměnlivým datovým tokem (VBR – variable bit rate). To v praxi znamená, že komprimační software rozpozná scénu, která obsahuje řadu za sebou jdoucích velmi podobných (statických) snímků, mezi kterými jsou jen velmi malé rozdíly – např. moderátor, který (z pohledu videostopy) „pouze“ otevírá ústa. V takovém případě sekvence obsahuje velmi málo klíčových snímků a relativně málo doplňkových informací k dopočtu výsledného obrazu. Opakem je např. záznam hokejového zápasu. Ve výsledku je pak průměrný datový tok (výsledný soubor) menší než při použití konstantního datového toku (CBR – constant bit rate) a současně kvalitnější, neboť u náročných scén se dočasně datový tok zvýší.

MPEG-2 na rozdíl od MPEG-1 umí pracovat s prokládanými snímky, tzv. půlsnímky.

MPEG-2 byl vyvinut pro rozlišení 720 × 576 obrazových bodů. V praxi je možné ale kódovat jakýkoliv vstupní rozměr a poměr stran a zvolit CBR nebo VBR s konkrétním datovým tokem. Obdobně lze v praxi nastavit i kvalitu komprimovaného zvuku.

Žádný ztrátově komprimovaný formát videa není sám o sobě vhodný ke střihu (v nejhorším případě se stříhá se skupinou GOP=1, tj.: samé snímky I). Před jakoukoliv editací je potřeba jej převést do nativního formátu.

Využití

DVD vpravo|MPEG Filmy na DVD byly v Česku první možností, kdy se uživatel mohl setkat s MPEG-2 videem oficiálně. Při pořizování, či nastavování DVD/přehrávače můžeme narazit na různá nastavení. Podrobněji níže.

Rozlišení: NTSC – 720 × 480, 704 × 480, 352 × 480, 352 × 240 pixelů PAL – 720 × 576, 704 × 576, 352 × 576, 352 × 288 pixelů

Poměr: 4 : 3 – klasický 16 : 9 – širokoúhlý (wide)

Frekvence: NTSC – 29.97 snímků/sek. PAL – 25 snímků/sek.

AV datový tok: Video stropově 9.8 Mbit/s Celkově stropově 10.08 Mbit/s Minimálně 300 kbit/s

YUV 4:2:0

Zvuk Lineárně pulsní kódová modulace -LPCM: 48 kHz nebo 96 kHz; 16bit nebo 24bit; možnost až šesti kanálů (v rámci možností využívaného datového toku) MPEG Layer 2 (MP2): 48 kHz, až 5.1 kanálů (pouze u PAL přehrávačů) Dolby Digital (DD, neboli AC-3): 48 kHz, 32–448kbit/s, až 5.1 kanálů Digital Theater Systems (DTS): 754kbit/s nebo 1510kbit/s DVD v normě NTSC musí obsahovat minimálně jednu LPCM nebo Dolby Digital zvukovou stopu. V PAL normě musí obsahovat minimálně jednu MPEG Layer 2, LPCM, nebo Dolby Digital zvukovou stopu. Stolní přehrávače nutně nemusí přehrávat zvuk ve více než dvou kanálech, ale musí být schopny vícekanálový zvuk usměrnit do dvou kanálů

Blu-ray MPEG-2 je jedním ze tří video formátů používaných na discích Blu-ray. Společně se zvukem je uložen v multimediálním kontejneru ve formátu BDAV MPEG-2 Transport Stream.

DVB – digitální televize Podporované rozlišení pro SDTV: 720, 640, 544, 480 nebo 352 × 480 px., 24/1.001, 24, 30/1.001 nebo 30 snímků/s 352 × 240 px, 24/1.001, 24, 30/1.001 nebo 30 snímků/s 720, 704, 544, 480 nebo 352 × 576 pixelů, 25 snímků/s 352 × 288 px, 25 snímků/s

Podporované rozlišení pro HDTV: 720 × 576, 50 snímků/s progresivně (576p50) 1280 × 720, 25 nebo 50 snímků/s progresivně (720p50) 1440 nebo 1920 × 1080, 25 snímků/s progresivně (1080p25 – film mode) 1440 nebo 1920 × 1080, 25 snímků/s prokládaně (1080i25) 1920 × 1080, 50 snímků/s progresivně (1080p50) do budoucna možný H.264/AVC formát

ATSC Podporované rozlišení: 1920 × 1080 pixel, 30 snímků/s (1080i) 1280 × 720 pixel, 60 snímků/s (720p) 720 × 576 pixel, 25 snímků/s (576i, 576p) 720 nebo 640 × 480 px, 30 snímků/s (480i, 480p) Pozn.: 1080i je kódován v rozlišení 1920 × 1088, ale posledních 8 vrstev je vyřazeno prioritně pro display. Zvuk v MPEG-2 se uchází o ATSC standard skrze DTV a „Grand Alliance“, ale ztrácí na H.262.

Profily a úrovně Tabulky níže sumarizují limitace jednotlivých profilů a úrovní.

+ MPEG-2 Profily Zkrt. Název Framy Chroma format Streamy Poznámka SP Simple Profile P, I 4:2:0 1 bez prokládání MP Main Profile P, I, B 4:2:0 1 422P 4:2:2 Profile P, I, B 4:2:2 1 SNR SNR Profile P, I, B 4:2:0 1–2 SNR: odstup signál-šum (Signal to Noise Ratio) SP Spatial Profile P, I, B 4:2:0 1–3 nízký, normální a vysoká kvalita dekódování HP High Profile P, I, B 4:2:2 1–3

+ MPEG-2 Úrovně Zkrt. Název Pixely/řádek Řádků Snímkování (Hz) Dat.tok (Mbit/s) LL Low Level 352 288 30 4 ML Main Level 720 576 30 15 H-14 High 1440 1440 1152 30 60 HL High Level 1920 1152 30 80

Odkazy

Reference

Související články MPEG-4 AVC MPEG-H HEVC

Kategorie:Kompresní videoformáty Kategorie:ITU-T doporučení