MPEG-2 - MPEG-2

MPEG-2, Dijital Video Yayını ve DVD'lerde kullanılır. MPEG taşıma akımı TS ve MPEG program akışı , PS olan konteyner biçimleri .

MPEG-2 (diğer adıyla H.222/H.262, ITU tarafından tanımlandığı şekliyle ), " hareketli resimlerin ve ilgili ses bilgilerinin genel kodlaması " için bir standarttır . Filmlerin halihazırda mevcut depolama ortamı ve iletim bant genişliği kullanılarak depolanmasına ve iletilmesine izin veren kayıplı video sıkıştırma ve kayıplı ses verisi sıkıştırma yöntemlerinin bir kombinasyonunu açıklar . MPEG-2, H.264/AVC ve H.265/HEVC gibi daha yeni standartlar kadar verimli olmasa da , mevcut donanım ve yazılımlarla geriye dönük uyumluluk, örneğin havadan dijital televizyon yayınında hala yaygın olarak kullanıldığı anlamına gelir. ve DVD-Video standardında.

Temel özellikleri

MPEG-2, karasal (havadan), kablolu ve doğrudan yayın yapan uydu TV sistemleri tarafından yayınlanan dijital televizyon sinyallerinin formatı olarak yaygın olarak kullanılmaktadır . Ayrıca DVD ve benzeri disklerde dağıtılan filmlerin ve diğer programların biçimini de belirtir . TV istasyonları , TV alıcıları , DVD oynatıcılar ve diğer ekipmanlar genellikle bu standarda göre tasarlanır. MPEG-2, Moving Pictures Expert Group ( MPEG ) tarafından geliştirilen çeşitli standartlardan ikincisiydi ve uluslararası bir standarttır ( ISO / IEC 13818). MPEG-2'nin 1. ve 2. bölümleri ITU-T ile işbirliği içinde geliştirildi ve ITU-T Tavsiye Serisinde ilgili katalog numaralarına sahipler.

MPEG-2 çoğu dijital televizyon ve DVD formatının özü olsa da, bunları tam olarak belirtmez. Bölgesel kurumlar, standardın özelliklerini kısıtlayarak ve genişleterek bunu kendi ihtiyaçlarına uyarlayabilirler. Bkz. Video profilleri ve seviyeleri .

Sistemler

MPEG-2, iki farklı, ancak ilişkili kap biçimini tanımlayan bir Sistemler bölümü, bölüm 1'i içerir . Bunlardan biri, sabit veya mobil iletim ortamları üzerinden dijital video ve ses akışı için dört ATM veri paketinde bir veri paketini iletmek üzere tasarlanmış bir veri paketi formatı olan taşıma akışıdır ; burada akışın başlangıcı ve bitişi tanımlanamayabilir. ATSC / DVB / ISDB / SBTVD yayıncılığı ve teyp üzerine HDV kaydı içeren radyo frekansı , kablolu ve doğrusal kayıt ortamları . Diğeri, MPEG-1 kapsayıcı formatının, taşıma akışından daha az ek yükü olan genişletilmiş bir versiyonu olan program akışıdır . Program akışı , sabit disk sürücüleri , optik diskler ve flash bellek gibi rastgele erişimli depolama ortamları için tasarlanmıştır .

Aktarım akışı dosya biçimleri arasında Blu-ray disklerde kullanılan M2TS , yeniden yazılabilir DVD'lerde AVCHD ve kompakt flash kartlarda HDV bulunur . Program akışı dosyaları dahil VOB üzerinde DVD'ler ve Geliştirilmiş VOB kısa ömürlü üzerinde HD DVD . Standart MPEG-2 taşıma akışı , 188 baytlık paketler içerir. M2TS, her paketin başına 2 bit kopyalama izni göstergesi ve 30 bit zaman damgası içeren 4 bayt ekler.

MPEG-2 Sistemleri resmi olarak ISO/IEC 13818-1 ve ITU-T Rec olarak bilinir. H.222.0. ISO , MPEG-2 biçim tanımlayıcıları için kayıt yetkilisi olarak " SMPTE Kayıt Yetkilisi, LLC"ye yetki verdi. MPEG-2 aktarımının kayıt tanımlayıcısı, standart kullanıcılarının, formatının mutlaka tanınan bir uluslararası standart olmadığı durumlarda verileri açık bir şekilde taşımasını sağlamak için ISO/IEC 13818-1 tarafından sağlanır. Bu hüküm, MPEG-2 taşıma standardının her tür veriyi taşımasına izin verirken, temeldeki özel verinin özelliklerinin açık bir şekilde tanımlanmasına yönelik bir yöntem sağlar.

Video

MPEG-2'nin 2. bölümü olan Video bölümü, önceki MPEG-1 standardına benzer , ancak aynı zamanda analog yayın TV sistemleri tarafından kullanılan format olan geçmeli video için de destek sağlar . MPEG-2 video , özellikle standart tanımlı çözünürlüklerde 1 Mbit/s'den daha düşük bit hızları için optimize edilmemiştir . Standartlarla uyumlu tüm MPEG-2 Video kod çözücüleri, Kısıtlı Parametreler Bit Akışı sözdizimine uygun MPEG-1 Video akışlarını tam olarak oynatabilir. MPEG-2/Video, resmi olarak ISO/IEC 13818-2 ve ITU-T Rec olarak bilinir . H.262 .

Bazı geliştirmelerle, MPEG-2 Video ve Sistemleri bazı HDTV iletim sistemlerinde de kullanılır ve havadan ATSC dijital televizyon için standart formattır .

Ses

MPEG-2, MPEG-1'e kıyasla yeni ses kodlama yöntemleri sunar:

MPEG-2 Bölüm 3

Standardın 3. Bölümünde (ISO/IEC 13818-3) tanımlanan MPEG-2 Ses bölümü, 5.1 çok kanallı olmak üzere ikiden fazla kanallı ses programlarının kodlanmasına izin vererek MPEG-1'in sesini iyileştirir. Bu yöntem geriye dönük olarak uyumludur (MPEG-2 BC olarak da bilinir), MPEG-1 ses kod çözücülerinin sunumun iki ana stereo bileşeninin kodunu çözmesine olanak tanır. MPEG-2 bölüm 3 ayrıca MPEG-1 Ses Katmanı I , II ve III için ek bit hızlarını ve örnek hızlarını tanımladı .

MPEG-2 BC (MPEG-1 ses formatlarıyla geriye dönük uyumlu)

  • yarıya indirilmiş örnekleme hızıyla düşük bit hızı kodlaması (MPEG-1 Katman 1 / 2 / 3 LSF - diğer adıyla MPEG-2 LSF - "Düşük Örnekleme Frekansları")
  • 5.1 kanala kadar çok kanallı kodlama, diğer adıyla MPEG Çok Kanallı

MPEG-2 Bölüm 7

MPEG-2 standardının 7. Kısmı (ISO/IEC 13818-7), oldukça farklı, geriye dönük uyumlu olmayan bir ses formatı (MPEG-2 NBC olarak da bilinir) belirtir. Bölüm 7, MPEG-2 AAC olarak anılır . AAC , önceki MPEG ses standartlarından daha verimlidir ve hibrit filtre bankasına sahip olmadığı için öncülü MPEG-1 Audio, Layer 3'ten bazı açılardan daha az karmaşıktır. Çok kanallı, çok dilli ve çok programlı yetenekleriyle 8 ila 96 kHz örnekleme hızlarında 1 ila 48 kanalı destekler. Gelişmiş Ses, MPEG-4 standardının 3. Bölümünde de tanımlanmıştır .

MPEG-2 NBC (Geriye Uyumlu Değil)

  • MPEG-2 AAC
  • 48 kanala kadar çok kanallı kodlama

ISO/IEC 13818

MPEG-2 standartları, ISO/IEC 13818'in parçaları olarak yayınlanır. Her bölüm, tüm spesifikasyonun belirli bir yönünü kapsar.

Bölüm 1
Sistemler – video ve sesin senkronizasyonunu ve çoklanmasını tanımlar. (ITU-T Rec. H.222.0 olarak da bilinir.) Bkz. MPEG taşıma akışı ve MPEG program akışı .
Bölüm 2
Video – taramalı ve taramasız video sinyalleri için video kodlama formatı (ITU-T Rec. H.262 olarak da bilinir ).
3. Bölüm
Ses – ses sinyallerinin algısal olarak kodlanması için ses kodlama formatı . MPEG-1 Ses Katmanı I, II ve III için bit hızlarının ve örnek hızlarının çok kanallı etkin bir uzantısı ve uzantısı.
4. Bölüm
Uyumluluğu test etme prosedürlerini açıklar.
Bölüm 5
Yazılım simülasyonu için sistemleri açıklar.
6. Bölüm
DSM-CC (Dijital Depolama Ortamı Komuta ve Kontrol) uzantılarını açıklar .
7. Bölüm
Gelişmiş Ses Kodlama (AAC).
Bölüm 8
10 bit video uzantısı. Birincil uygulama, sıkıştırmadan vazgeçmeden yapay olmayan işlemeye izin veren stüdyo videosuydu. Bölüm 8, endüstrinin ilgisizliği nedeniyle geri çekilmiştir.
9. Bölüm
Gerçek zamanlı arayüzler için uzantı.
Bölüm 10
DSM-CC için uygunluk uzantıları.
11. Bölüm
Fikri mülkiyet yönetimi (IPMP)
MPEG-2 Parçaları
Bölüm Numara İlk genel yayın tarihi (İlk baskı) En son genel yayın tarihi (baskı) Son değişiklik Aynı ITU-T Rec. Başlık Açıklama
Bölüm 1 ISO/IEC 13818-1 1996 2015 2016 H.222.0 Sistemler
Bölüm 2 ISO/IEC 13818-2 1996 2013 H.262 Video
3. Bölüm ISO/IEC 13818-3 1995 1998 Ses MPEG-2 BC - MPEG-1 Audio ile geriye dönük uyumlu
4. Bölüm ISO/IEC 13818-4 1998 2004 2009 Uygunluk testi
Bölüm 5 ISO/IEC TR 13818-5 1997 2005 Yazılım simülasyonu
6. Bölüm ISO/IEC 13818-6 1998 1998 2001 DSM-CC için uzantılar Dijital Depolama Ortamı Komuta ve Kontrol uzantıları
7. Bölüm ISO/IEC 13818-7 1997 2006 2007 Gelişmiş Ses Kodlama (AAC) MPEG-2 NBC Audio - MPEG-1 Audio ile Geriye Doğru Uyumlu Değil
Bölüm 8 düştü 10-Bit Video Çalışma 1995'te başladı, ancak düşük endüstri ilgisi nedeniyle 2007'de sonlandırıldı.
9. Bölüm ISO/IEC 13818-9 1996 1996 Sistem kod çözücüleri için gerçek zamanlı arabirim uzantısı
Bölüm 10 ISO/IEC 13818-10 1999 1999 Dijital Depolama Ortamı Komuta ve Kontrol (DSM-CC) için uygunluk uzantıları
11. Bölüm ISO/IEC 13818-11 2004 2004 MPEG-2 sistemlerinde IPMP MPEG-2 sisteminde Fikri Mülkiyet Yönetimi ve Koruması (XML IPMP mesajları ayrıca ISO/IEC 23001-3'te tanımlanmıştır)

Tarih

MPEG-2, MPEG-1'in eksikliklerinden gelişti.

MPEG-1'in bilinen zayıf yönleri:

  • İki kanalla (stereo) sınırlı bir ses sıkıştırma sistemi.
  • Geçmeli video için kullanıldığında düşük sıkıştırmalı geçmeli video için standartlaştırılmış destek yok
  • Daha yüksek çözünürlüklü video için uygun olmayan yalnızca bir standartlaştırılmış "profil" (Sınırlı Parametreler Bit Akışı). MPEG-1, 4k videoyu destekleyebilir, ancak videoyu daha yüksek çözünürlükler için kodlamanın ve bu tür donanımların sınırlamaları tanımlanmadığından, onu destekleyebilecek donanımları tanımlamanın kolay bir yolu yoktu.
  • Yalnızca bir renk alt örneklemesi desteği , 4:2:0.

Sakae Okubo NTT olarak , ITU-T geliştirmek için koordinatörü H.262 / MPEG-2 Kısım 2 standart kodlama ve video gereksinimleri başkan MPEG standartları MPEG-2 grubu için. MPEG-2 teknolojisinin altında yatan patentlerin çoğu üç şirkete aittir: Sony (311 patent), Thomson (198 patent) ve Mitsubishi Electric (119 patent). Hyundai Electronics (şimdi SK Hynix ) 1995 yılında ilk MPEG-2 SAVI (Sistem/Ses/Video) kod çözücüyü geliştirdi.

Dosya adı uzantıları

.mpg, .mpeg, .m2v, .mp2, .mp3, MPEG-1 veya MPEG-2 ses ve video dosyası biçimleri için kullanılan bir dizi dosya adı uzantısından bazılarıdır .

Uygulamalar

DVD-Video

DVD-Video standardı MPEG-2 videoyu kullanır, ancak bazı kısıtlamalar getirir:

  • İzin Verilen Boyutlar
    • 720 × 480, 704 × 480, 352 × 480, 352 × 240 piksel (NTSC)
    • 720 × 576, 704 × 576, 352 × 576, 352 × 288 piksel (PAL)
  • İzin Verilen En Boy oranları (Görüntüleme AR)
  1. ^ 1.85:1 ve 2.35:1, diğerleri arasında, genellikle geçerli DVD en boy oranları olarak listelenir, ancak 16:9 görüntü oluşturmak için mektup kutusu stili dolgulu daha geniş film boyutlarıdır.
  • İzin verilen kare hızları
    • 29,97 geçmeli çerçeve/sn (NTSC)
    • 23.978 aşamalı kare/sn (NTSC 2:3 için 29.97'ye aşağı açılır)
    • 25 geçmeli çerçeve/sn (PAL)
  1. ^ Kodlanmış resimlerin başlıklarında REPEAT_FIRST_FIELD bayraklarından oluşan bir desen kullanarak, resimler iki veya üç alan için görüntülenebilir ve hemen hemen her resim görüntüleme hızına (en az kare hızının ⅔'si) ulaşılabilir. Bu, çoğunlukla NTSC'de 23.976 (yaklaşık film hızı) videoyu görüntülemek için kullanılır. Bununnasıl çalıştığıhakkındadaha fazla bilgi için telesine bakın.
  • Ses + video bit hızı
    • Video tepe noktası 9,8 Mbit/s
    • Toplam tepe noktası 10.08 Mbit/s
    • Minimum 300 kbit/sn
  • YUV 4:2:0
  • Ek altyazılar mümkün
  • Altyazı (yalnızca NTSC)
  • Ses
    • Doğrusal Darbe Kodu Modülasyonu (LPCM): 48 kHz veya 96 kHz; 16- veya 24 bit; altı kanala kadar (bit hızı kısıtlamaları nedeniyle tüm kombinasyonlar mümkün değildir)
    • MPEG Katmanı 2 (MP2): 48 kHz, 5.1 kanala kadar (yalnızca PAL oynatıcılarda gereklidir)
    • Dolby Digital (DD, AC-3 olarak da bilinir): 48 kHz, 32–448 kbit/s, 5.1 kanala kadar
    • Dijital Sinema Sistemleri (DTS): 754 kbit/s veya 1510 kbit/s (DVD oynatıcı uyumluluğu için gerekli değildir)
    • NTSC DVD'leri en az bir LPCM veya Dolby Digital ses parçası içermelidir.
    • PAL DVD'ler en az bir MPEG Katman 2, LPCM veya Dolby Digital ses parçası içermelidir.
    • Oyuncuların ikiden fazla kanalla sesi çalmaları gerekmez, ancak çok kanallı sesi iki kanala indirgeyebilmelidir .
  • GOP yapısı (Resim Grubu)
    • Sıra başlığı her GOP'un başında bulunmalıdır
    • GOP başına maksimum kare: 18 (NTSC) / 15 (PAL), yani her ikisi de 0,6 saniye
    • Çok açılı DVD'ler için kapalı GOP gereklidir

HDV

HDV, bir DV kaset bandında yüksek tanımlı MPEG-2 videonun kaydedilmesi ve oynatılması için bir formattır.

MOD ve TOD

MOD ve TOD, tüketici dijital dosya tabanlı video kameralarında kullanım için kayıt biçimleridir.

XDCAM

XDCAM, profesyonel bir dosya tabanlı video kayıt formatıdır.

DVB

DVB standardında MPEG-2 videoda uygulamaya özel kısıtlamalar :

SDTV için izin verilen çözünürlükler :

  • 720, 640, 544, 528, 480 veya 352 × 480 piksel, 24/1.001, 24, 30/1.001 veya 30 kare/sn
  • 352 × 240 piksel, 24/1.001, 24, 30/1.001 veya 30 kare/sn
  • 720, 704, 544, 528, 480 veya 352 × 576 piksel, 25 kare/sn
  • 352 × 288 piksel, 25 kare/sn

HDTV için:

  • 720 x 576 x 50 kare/sn aşamalı (576p50)
  • 1280 x 720 x 25 veya 50 kare/sn aşamalı (720p50)
  • 1440 veya 1920 x 1080 x 25 kare/sn aşamalı (1080p25 = film modu)
  • 1440 veya 1920 x 1080 x 25 kare/sn geçmeli (1080i50)

ATSC

Amerika Birleşik Devletleri'nde kullanılan ATSC A/53 standardı, televizyon yayını için maksimum bit hızı 19,39 Mbit/s ve 38,8 Mbit/s gibi ek kısıtlamalarla birlikte Ana Profil @ Yüksek Düzeyde (MP@HL) MPEG-2 video kullanır. s kablolu televizyon için, 4:2:0 renk alt örnekleme formatı ve zorunlu kolorimetri bilgileri.

ATSC, aşağıdaki video çözünürlüklerine, en boy oranlarına ve kare/alan hızlarına izin verir:

  • 1920 × 1080 piksel (16:9, kare piksel), 30p, 29.97p, 24p, 23.976p, 60i, 59.94i'de.
  • 1280 × 720 piksel (16:9, kare piksel), 60p, 59,94p, 30p, 29,97p, 24p veya 23.976p'de
  • 704 × 480 piksel (4:3 veya 16:9, kare olmayan piksel), 60p, 59,94p, 30p, 29,97p, 24p, 23.976p, 60i veya 59,94i'de
  • 640 × 480 piksel (4:3, kare piksel), 60p, 59,94p, 30p, 29,97p, 24p, 23.976p, 60i veya 59.94i'de

ATSC standardı A/63, 50 Hz (PAL) sinyali için ek çözünürlükleri ve en boy oranlarını tanımlar.

ATSC spesifikasyonu ve MPEG-2, geçmeli bir video dizisi içinde bile aşamalı çerçevelerin kullanılmasına izin verir. Örneğin, 1080i60 video dizisini ileten bir istasyon, bu 60 alanın 24 aşamalı çerçeve ile kodlandığı bir kodlama yöntemi kullanabilir ve meta veriler, kod çözücüye bunları birbirine geçirmesi ve görüntülemeden önce 3:2 aşağı çekme işlemi gerçekleştirmesi talimatını verir. Bu, yayıncıların MPEG-2 dizisini sonlandırmadan ve TV format değiştirirken birkaç saniye gecikmeye neden olmadan 60 Hz interlaced (haberler, pembe diziler) ve 24 Hz progresif (prime-time) içerik arasında geçiş yapmalarını sağlar. ATSC spesifikasyonunun izin verdiği 1080p30 ve 1080p24 dizilerinin pratikte kullanılmamasının nedeni budur.

1080 satır biçimleri 1920 × 1088 piksel luma matrisleri ve 960 × 540 renk matrisleri ile kodlanmıştır, ancak son 8 satır MPEG-2 kod çözme ve görüntüleme işlemi tarafından atılır.

ATSC A/72, H.264/AVC video kodlama formatı ve 1080p60 sinyalinin kullanımına izin veren, dijital televizyon için ATSC standartlarının en yeni revizyonudur.

MPEG-2 ses, DTV " Grand Alliance " çatışması sırasında ATSC standardı için bir rakipti , ancak Dolby AC-3'e yenildi .

ISDB-T

ATSC'deki MPEG-2'nin teknik özellikleri , ana TS'de video için MPEG-4 H.264 AVC ve ses için AAC -LC'de sıkıştırılmış mobil cihazlar için ikinci bir program toplaması dışında, ISDB-T için de geçerlidir. olarak 1Seg .

Blu-ray

MPEG-2, Blu-ray Disk tarafından desteklenen desteklenen üç video kodlama biçiminden biridir. İlk Blu-ray sürümleri tipik olarak MPEG-2 video kullanıyordu, ancak son sürümler hemen hemen her zaman H.264 veya bazen VC-1 biçimindedir . Yalnızca MPEG-2 video (MPEG-2 bölüm 2) desteklenir, Blu-ray MPEG-2 sesi desteklemez (bölüm 3 ve 7). Ek olarak, Blu-ray disklerde kullanılan kap biçimi, hangi ses ve video kodeklerinin kullanıldığına bakılmaksızın bir MPEG-2 aktarım akışıdır.

Patent havuzu

14 Şubat 2020 tarihi itibariyle, MPEG-2 Patentler gelmiş dolmuş sadece Malezya hariç, tüm dünyada. Son ABD patenti 23 Şubat 2018'de sona erdi.

Özel bir patent lisanslama kuruluşu olan MPEG LA , MPEG-2 teknolojisinin kullanılması için "gerekli" olduğunu iddia ettiği dünya çapında yaklaşık 640 patentten oluşan bir patent havuzunu lisanslamak için 20'den fazla şirket ve bir üniversiteden haklar almıştır . Patent sahipleri arasında Sony , Mitsubishi Electric , Fujitsu , Panasonic , Scientific Atlanta , Columbia Üniversitesi , Philips , General Instrument , Canon , Hitachi , JVC Kenwood , LG Electronics , NTT , Samsung , Sanyo , Sharp ve Toshiba bulunuyordu . Nerede Yazılım patent onadı ve patentler (sadece Malezya) dolmamış, MPEG-2 kullanımı patent sahiplerine ücretleri lisans ödenmesini gerektirir. Diğer patentler Audio MPEG, Inc. tarafından lisanslanmıştır. Standardın geliştirilmesi, patent görüşmelerinden daha kısa sürmüştür. MPEG-2 havuzundaki temel ve çevresel patent sahipleri arasındaki patent havuzu, Wisconsin Üniversitesi tarafından yapılan bir çalışmanın konusuydu.

MPEG-2 lisans anlaşmasına göre , aktif patentleri olan ülkelerde (Malezya) MPEG-2 teknolojisinin herhangi bir kullanımı telif ücretine tabidir . MPEG-2 kodlayıcılar ve kod çözücüler birim başına 0,35 ABD dolarına tabidir. Ayrıca, herhangi bir paketlenmiş ortam (DVD'ler/Veri Akışları), kayıt/yayın uzunluğuna göre lisans ücretlerine tabidir. Telif ücretleri daha önce daha yüksek fiyatlandırıldı, ancak birkaç noktada, en son 1 Ocak 2018'de düşürüldü. MPEG-2 patent havuzuna yönelik daha önceki bir eleştiri, patent sayısının Haziran 2013'e kadar 1.048'den 416'ya düşmesine rağmen lisans ücretinin düşmesiydi. MPEG-2 patentlerinin sona erme oranı ile azalmamıştı.

Patent sahipleri

Aşağıdaki kuruluşlar, MPEG LA'da listelendiği gibi, MPEG-2 için patentlere sahiptir . Ayrıca bkz . Amerika Birleşik Devletleri MPEG-2 patentlerinin listesi .

organizasyon Patentler
Sony Şirketi 311
Thomson Lisansı 198
Mitsubishi Elektrik 119
Philips 99
GE Teknoloji Geliştirme A.Ş. 75
Panasonic Şirketi 55
CIF Lisanslama, LLC 44
JVC Kenwood 39
Samsung Elektronik 38
Alcatel Lucent (Multimedya Patent Güven dahil) 33
Cisco Teknoloji A.Ş. 13
Toshiba Şirketi 9
Kolombiya Üniversitesi 9
LG Elektronik 8
Hitachi 7
Turuncu SA 7
Fujitsu 6
Robert Bosch GmbH 5
Genel Enstrüman 4
İngiliz Telekomünikasyon 3
Canon Inc. 2
KDDI Şirketi 2
Nippon Telgraf ve Telefon (NTT) 2
ARRIS Teknoloji A.Ş. 2
Sanyo Elektrik 1
Keskin Şirketi 1
Hewlett Packard Enterprise Şirketi 1

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar