ВЫЖМИ НА ПОЛНУЮ

Дениc Овсянников

Спецвыпуск Xakep, номер #034, стр. 034-060-3

MPEG-2

MPEG-2 явился дальнейшим развитием и улучшением формата MPEG-1. Особую роль в появлении нового формата сыграли телевизионщики, желающие удешевить способ распространения сигнала через спутник и, в частности, до конечного пользователя, а также получить большую устойчивость к шумам. Кроме того, появилась возможность перезаписи без потери качества и профессионального нелинейного монтажа. Первая ассоциация при использовании аббревиатуры MPEG-2 - это DVD. Прежде чем попасть в эксплуатацию, формат проектировался и тестировался в течение 3 (!) лет.

В MPEG-2 была заложена возможность использования разрешения вплоть до 1920х1080 (25 кадров в секунду, с полями и без полей, с прогрессивной разверткой) и поддержка 6-канального звука. Для воспроизведения видео в формате MPEG-2 (DVD) необходим минимум PII-350 и видеокарта AGP. Поток же стандартного разрешения 720х576 составляет от 2 до 9,6 Мбит/с, плюс звуковая дорожка.

Что касается технологии, был добавлен новый алгоритм кодирования информации, который анализирует последовательные кадры в видео и строит таблицу участков повторения (матрицу повторов). Исходные оригиналы при воспроизведении просто копируются, а дубликаты при кодировании уничтожаются. В результате размер файла значительно уменьшается, а картинка, предназначенная для профессионального просмотра, не страдает.

MPEG-2 кодирует по принципу нелинейного дискретно-косинусного преобразования. Этот процесс называется квантованием, точность которого можно изменять, что влияет на размер и качество картинки. В самом процессе кодирования изображение разбивается на блоки 16х16 пискселов, что придает ограничение размерам кадра. Оно должно быть кратно 16, а в режиме чересстрочного изображения (field-by-field) - 32.

Во время первой фазы кодирования видеопоток разбивается на три составных части: основной слой, средний и высший слой. Наиболее значимый слой кодируется максимально качественно. При этом добавляется пространственное масштабирование, которое позволяет кодировать основной слой с меньшим разрешением. Эта информация используется далее в алгоритме предсказания движения для более приоритетного слоя.

В ходе дальнейшего анализа видеопотока картинка разбивается на блоки по 64 элемента (матрицы квантования) и на 2 потока. Первый, имеющий высший приоритет, состоит из низкочастотных (критичных к качеству) компонентов, а второй - из высокочастотных данных. Здесь просматривается еще одно отличие MPEG-2 - качество динамических сцен (с быстрыми сменами мизансцены или движением) значительно выше, чем у MPEG-1.

Разные по приоритетам слои используют разные уровни кодирования качества, это реализуется при помощи алгоритма SNR (анализируется соотношение сигнала и шума).