【正文】 合而成，也可由多個有共同時間基準的聲音和圖像基本碼流編碼組成多節(jié)目碼流。如同單一節(jié)目碼流一樣，所有的基本碼流都能在同步情況下解碼。節(jié)目碼流用于相對無誤的環(huán)境中，適合支持節(jié)目信息的軟件處理的應(yīng)用，以及適用于CDROM上的多媒體應(yīng)用。節(jié)目碼流包是可變長的，相對較長。在此解碼器中，已多工編碼的一路和多路聲音/圖像碼流是被假定存儲在數(shù)字儲存媒體（DSMDigital Storage Medium）上。媒體特殊記錄格式要求有相應(yīng)媒體特殊解碼器（MSDMedium Specific Decoder），這都不是標準規(guī)定的，但要求MSD能產(chǎn)生MPEG2節(jié)目碼流。另外，在全系統(tǒng)中還有時間信息流用于各個環(huán)節(jié)。各部分的功能詳見ISO/IEC 138181。傳送碼流是由帶一個或多個獨立時基的一個或多個節(jié)目組合而成的一個碼流。傳送碼流設(shè)計用于有誤碼的環(huán)境，例如在有損耗或噪聲的媒體中儲存或傳輸。傳送碼流的包長是固定的，為188字節(jié)。2．對傳送碼流可以進行以下操作：（1）恢復(fù)傳送碼流中一個節(jié)目的編碼數(shù)據(jù)，并解碼。（2）把含有多個節(jié)目的傳送碼流轉(zhuǎn)換成一個含有單一節(jié)目的傳送碼流。（3）把多節(jié)目傳送碼流先分工，然后轉(zhuǎn)換成節(jié)目碼流。（4）由一個或多個傳送碼流取出一個或多個節(jié)目的傳送包，并在輸出端產(chǎn)生不同的傳送碼流。（5）把一個節(jié)目碼流轉(zhuǎn)換成傳送碼流，使其能通過有損耗的環(huán)境，然后將其恢復(fù)成原來的節(jié)目碼流。各部分詳細構(gòu)成和功能在ISO/IEC 138181中都有規(guī)定。 MPEG2節(jié)目碼流的組成 MPEG2傳送碼流的組成PID碼是英文Packet Identifier的簡稱，是包識別碼的意思。電視信號用MPEG2標準壓縮成PES包,再將PES包轉(zhuǎn)換成長度為188字節(jié)的傳送包(TP)，它代表每幀畫面的信息量。在188字節(jié)中，用3B來表示包開始前綴，以1B來表示包標識，2B表示PES包的包長度，剩下的是實時壓縮的活動圖像聲音等可變PES包，PID在傳送包的包頭上。其中的傳輸流的字頭是識別傳輸流的關(guān)鍵，由32 bit組成。 在字頭的32 bit中，13 bit的PID碼特別重要，它是辨別碼流信息性質(zhì)的關(guān)鍵，是節(jié)目信息的“身份證”，不同的電視節(jié)目和服務(wù)信息（SI）對應(yīng)不同的PID碼。對于一臺解碼接收機而言，為了找到要接收的電視節(jié)目，它首先會通過PID碼找到業(yè)務(wù)信息（SI）所對應(yīng)的不同表格（Table），然后通過這些業(yè)務(wù)信息表格查到所要接收節(jié)目的PID碼和對應(yīng)的時鐘PCR，將節(jié)目進行解碼還原。 MPEG2 壓縮編碼模塊1．壓縮編碼原理簡介。從表中可以看到，電視圖像本身在時間上和空間上都含有許多冗余信息，圖像自身的構(gòu)造也有冗余性。此外，正如前面所介紹的，利用人的視覺特性也可對圖像進行壓縮，這叫做視覺冗余。 電視圖像壓縮利用的各種冗余信息種類內(nèi)容目前用的主要方法統(tǒng)計空間冗余像素間的相關(guān)性變換編碼，預(yù)測編碼特性時間冗余時間方向上的相關(guān)性幀間預(yù)測，移動補償圖像構(gòu)造冗余圖像本身的構(gòu)造輪廓編碼，區(qū)域分割知識冗余收發(fā)兩端對人物的共有認識基于知識的編碼視覺冗余人的視覺特性非線性量化，位分配其他不確定性因素　MPEGVideo圖像壓縮技術(shù)基本方法和方法可以歸納成兩個要點：① 在空間方向上，圖像數(shù)據(jù)壓縮采用JPEG(Joint Photographic Experts Group)壓縮算法來去掉冗余信息。② 在時間方向上，圖像數(shù)據(jù)壓縮采用移動補償(motion pensation)算法來去掉冗余信息。為了在保證圖像質(zhì)量基本不降低而又能夠獲得高的壓縮比，MPEG專家組定義了三種圖像：幀內(nèi)圖像I(intra)，預(yù)測圖像P(predicted )和雙向預(yù)測圖像B(bidirectionally interpolated )。這三種圖像將采用三種不同的算法進行壓縮。 MPEG專家組定義的三種圖像2．幀內(nèi)圖像I的壓縮編碼算法幀內(nèi)圖像I不參照任何過去的或者將來的其他圖像幀，壓縮編碼采用類似JPEG壓縮算法。如果電視圖像是用RGB空間表示的，則首先把它轉(zhuǎn)換成Y、Cr、Cb空間表示的圖像。每個圖像平面分成88的圖塊，對每個圖塊進行離散余弦變換DCT(discrete Cosine Transform)。DCT變換后經(jīng)過量化的交流分量系數(shù)按照Zigzag的形狀排序，然后再使用無損壓縮技術(shù)進行編碼。DCT變換后經(jīng)過量化的直流分量系數(shù)用差分脈沖編碼DPCM(Differential Pulse Code Modulation)，交流分量系數(shù)用行程長度編碼RLE(runlength encoding)，然后再用霍夫曼(Huffman)編碼或者用算術(shù)編碼。 幀內(nèi)圖像I的壓縮編碼算法框圖示。 位移矢量的概念 雙向預(yù)測圖像B的壓縮編碼算法框圖5．視頻幀的結(jié)構(gòu)MPEG編碼器算法允許選擇I圖像的頻率和位置。I圖像的頻率是指每秒鐘出現(xiàn)I圖像的次數(shù)，位置是指時間方向上幀所在的位置。一般情況下，I圖像的頻率為2。MPEG編碼器也允許在一對I圖像或者P圖像之間選擇B圖像的數(shù)目。I圖像、P圖像和B圖像數(shù)目的選擇依據(jù)主要是根節(jié)目的內(nèi)容。例如，對于快速運動的圖像，I圖像的頻率可以選擇高一些，B圖像的數(shù)目可以選擇少一點；對于滿速運動的圖像I圖像的頻率可以低一點，而B圖像的數(shù)目可以選擇多一點。此外，在實際應(yīng)用中還要考慮媒體的速率。一個典型的I、P、。編碼參數(shù)為：幀內(nèi)圖像I的距離為N=15，預(yù)測圖像(P)的距離為M=3。 MPEG視頻幀編排I、單位為比特。從表中可以看到，I幀圖像的數(shù)據(jù)量最大，而B幀圖像的數(shù)據(jù)量最小。 MPEG三種圖像的壓縮后的典型值(比特)圖像類型IPB平均數(shù)據(jù)/幀MPEG1 CIF 格式( Mb/s)150 00050 00020 00038 000MPEG2 601 格式( Mb/s)400 000200 00080 000130 0006．視頻采樣結(jié)構(gòu)CCIR 601建議中，要求采用分量信號Y、U、V進行編碼壓縮。在對數(shù)據(jù)壓縮之前,必對分量信號進行正交抽樣。Y: U:V抽樣點結(jié)構(gòu)可分為三種: 4:4:4。 4:2:2。 4:2:0。這種抽樣點結(jié)構(gòu)又被稱為子采樣，a) Y:U:V=4:4:4 b) Y:U:V=4:2:2 c) Y:U:V=4:2:0 4:4:4。 4:2:2。 4:2:0 抽樣結(jié)構(gòu):4:4。 4:2:2。 4:2:0三種抽樣結(jié)構(gòu)。 a)為4:4:4樣點結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)中每一個抽樣點都有亮度信號Y和兩個色差信號U、V。 b) 為4:2:2樣點結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)中每一個抽樣點都有亮度信號Y,而在行方向每四個亮度Y樣點才分別有兩個色差信號U、V樣點。 c) 為4:2:0樣點結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)中每一個抽樣點都有亮度信號Y,而在上、下兩行每四個亮度Y樣點才分別有一個色差信號U、V樣點。下表列出了幾種典型的數(shù)字電視設(shè)備的數(shù)據(jù)格式。 幾種典型的數(shù)字電視設(shè)備的數(shù)據(jù)格式 系 統(tǒng) 編 碼 方 式Y(jié)像素結(jié)構(gòu)(寬高)U、V像素結(jié)構(gòu)幀數(shù)/每秒電視電話QCIF1761448872 25QSIF160120806030VCDMPEG1 (CIF) (SIF)352288176144 25320240160120 30DVDMPEG2 (D1)720576360576 2572048036048030HDTVMPEG2(高級窄屏) 4:314401152720576 25144096072080 30MPEG2(高級寬屏) 16:919201152960576 251920960 960480 30注:QCIF: Quarter Common Intermediate Formate(四分之一公用中間隔式)。 CIF: Common Intermediate Formate(公用中間隔式)。SIF: Source Input Format(源輸入格式)。VCD: Video Compact Disk(視頻光盤)。 DVD: Digital Video Disk(數(shù)字視頻光盤)。 HDTV: High Definition Television(高清晰度電視)。 D: Definition(分辨率)。 在MPEG2標準化階段，考慮到要適應(yīng)不同數(shù)據(jù)速率設(shè)備的應(yīng)用，MPEG專家組定義了三種質(zhì)量不同的編碼方式：信噪比可變性(SignaltoNoise Scalability)，空間分辨率可變性(Spatial Scalability)和時間分辨率可變性(Temporal Scalability)。信噪比可變性SNR(SignaltoNoise scalability)是指圖像質(zhì)量的折中，對于數(shù)據(jù)率比較低的解碼器使用比較低的信噪比，而對數(shù)據(jù)率比較高的解碼器則使用比較高的信噪比；空間分辨率可變性(Spatial scalability)是指圖像的空間分辨率的折中，對于低速率的接受器使用比較低的圖像分辨率，而對于數(shù)據(jù)率比較高的接受器使用比較高的圖像分辨率；時間分辨率可變性(Temporal Scalability)是指圖像在時間方向上分辨率的折中，與空間分辨率類似。MPEG2為此引入了“配置(Profiles)”和參數(shù)“等級(Levels)”的概念。每種配置定義一套新的算法，而每一個等級指定一套參數(shù)范圍(如圖像大小、幀速率和位速率)。 MPEG2的配置配置(Profile)算法(Algorithms)High(高檔) 支持由空間分辨率可變配置(Spatial Scalable Profile)提供的所有功能和其他規(guī)定功能 子采樣各種：YUV 4:2:2 用于進一步提高圖像質(zhì)量Spatial scalable(空間分辨率可變) 支持信噪比可變配置(SNR Scalable Profile)提供的所有功能和空間分辨率可變(Spatial scalable coding)算法(2層) 子采樣格式：YUV：4:2:0SNR scalable(信噪比可變) 支持基本配置(Main Profile)提供的所有功能和信噪比可變編碼(SNR scalable coding)算法(2層) 子采樣格式：YUV：4:2:0Main(基本) 非可變速率編碼算法支持隨機存取，B圖像預(yù)測方式 子采樣格式：YUV：4:2:0Simple(簡化) 除不支持基本配置(Main Profile)提供的B圖像預(yù)測功能外，基本配置的其他所有功能都支持 子采樣格式：YUV：4:2:0 MPEG2的等級等級(Level)參數(shù)(Parameters)說明HIGH(高級)1920 samples/line1920 樣本/行1152 lines/frame1152 行/幀60 frames/s60 幀/秒80 Mb/s80 兆比特/秒HIGH 1440(高級1440)1440 samples/line 1440 樣本/行1152 lines/frame1152 行/幀60 frames/s60 幀/秒60 Mb/s60 兆比特/秒MAIN(基本級)720 samples/line720 樣本/行576 lines/frame576 行/幀30 frames/s30 幀/秒15 Mb/s15 兆比特/秒LOW(低級)352 samples/line352 樣本/行288 lines/frame288 行/幀30 frames/s30 幀/秒4 Mb/s4 兆比特/秒由配置(profile)和參數(shù)等級(level)。前者定義質(zhì)量的可變性(scalability)和彩色空間分辨率的句法子集，后者定義圖像分辨率和每種配置的最大位速率的參數(shù)集。例如，當前使用得最普遍的描述符是MP@ML (Main Profile, Main Level)，可譯成“基本配置@基本級電視”或者“基本句法子集@基本參數(shù)級”，它指的是具有這種特性的電視：幀速率為30幀/秒，分辨率為72057630，子采樣格式為4:2:0，位速率達15 Mb/s。MPEG2標準期待大多數(shù)MPEG2設(shè)備都能夠支持這種電視。又如，MP@HL (Main Profile, High Level)描述符指的是幀速率為30幀/秒、分辨率為1920115260、子采樣格式為4:2:0、位速率達80 Mb/s的HDTV制電視。 MPEG2配置等級和參數(shù)級Level＼Profile (等級＼配置)Simple(簡化型)Main(基本型)SRN Scalability(信噪比可變型)Spatial Scalability(空間分辨率可變型)High(高檔型)High(高級)　4:2:01920115260 80 Mb/sI, P, B　　4:2:0, 4:2:21920115260 80 Mb/sI, P, BHigh1440(高級