MPEG 2壓縮編碼技術原理應用 一

2021-06-08 12:34:13 字數 2146 閱讀 9935

北京廣播學院電視工程系 教授   郭 斌

mpeg是運**像專家組(moving picture experts group)的簡稱,其實質上的名稱為國際標準化組織(iso)和國際電工委員會(iec)聯合技術委員會(jtc)1的第29 分委員會的第11工作組,即iso/iec jtc1/sc29/wg11,成立於2023年。其任務是制定世界通用的視音訊編碼標準。因為,廣播電視數位化所產生的海量資料對儲存容量、傳輸頻寬、處理能力及頻譜資源利用率提出了不切合實際的要求,使數位化難以實現。為此,該專家組基於幀內影象相鄰畫素間及相鄰行間的空間相關性和相鄰幀間運**像的時間相關性,採用壓縮編碼技術,將那些對人眼視覺影象和人耳聽覺聲音不太重要的東西及冗餘成分拋棄,從而縮減了儲存、傳輸和處理的資料量,提高了頻譜資源利用率,制定了如表1所示的一系列mpeg標準,使數位化正在變為現實。其中,mpeg-2是一組用於視音訊壓縮編碼及其資料流格式的國際標準。它定義了編譯碼技術及資料流的傳輸協議;制定了mpeg-2解碼器之間的共同標準(mpeg-2編碼器之間尚無共同標準)。本文以mpeg-2的系統、mpeg-2的編碼、及mpeg-2的應用為題,討論mpeg-2壓縮編碼技術。

一、mpeg-2的系統

1.系統的定義

2.系統的任務

mpeg-2的標準由表2所示的8個檔案組成,mpeg-2系統是其關鍵部分。mpeg以開放系統互聯(osi-open system interconnection)為目標,爭取全球標準化。在詳細規定視音訊編碼演算法的基礎上,為傳輸和交換編碼資料流(位元流,碼流,流)創造統一條件。以利於接收端重建為指導,按照既定的引數給資料流以一定程度的「包裝」。因此,mpeg-2系統應完成的任務有:

● 規定以包方式傳輸資料的協議;

● 為收發兩端資料流同步創造條件;

● 確定將多個資料流合併和分離(即復用和解復用)的原則;

● 提供一種進行加密資料傳輸的可能性。

由系統的任務,可知完成任務,系統應具備的基礎。

3.系統的要點

根據數字通訊資訊量可以逐段傳輸的機理,將已編碼資料流在時間上以一定重複週期結構分割成不能再細分的最小資訊單元,這個最小資訊單元就定義為資料報,幾個小資料報(data packet)又可以打包成大資料報(data pack)。用資料報傳輸的優點是:網路中資訊可占用不同的連線線路和簡單暫存;通過資料報交織將多個資料流組合(復用)成乙個新的資料流;便於解碼器按照相應順序對資料報進行靈活地整理。從而,資料報為資料流同步和復用奠定了基礎。因此,mpeg-2系統規範不僅採用了ps、ts和pes三種資料報,而且也涉及ps和ts兩種可以互相轉換的資料流。顯然,以資料報形式儲存和傳送資料流是mpeg-2系統的要點。為此,mpeg-2系統規範定義了三種資料報及兩種資料流:

1) 打包基本流(pes)

由圖2可見,1個pes包是由包頭、es特有資訊和包資料3個部分組成。由於包頭和es特有資訊二者可合成1個資料頭,所以可認為1個pes包是由資料頭和包資料(有效載荷)兩個部分組成的。

es特有資訊是由pes包頭識別標誌、pes包頭長資訊、資訊區和用於調整資訊區可變包長的填充位元組4部分組成的pes包控制資訊。其中,pes包頭識別標誌由12個部分組成:pes加擾控制資訊、pes優先級別指示、資料適配定位指示符、有否版權指示、原版或拷貝指示、有否顯示時間標記(pts-presentation time stamp)/解碼時間標記(dts-decode time stamp)標誌、pes包頭有否基本流時鐘基準(escr-elementary stream clock reference)資訊標誌、pes包頭有否基本流速率資訊標誌、有否數字儲存**(dsm)特技方式資訊標誌、有否附加的拷貝資訊標誌、pes包頭有否迴圈冗餘校驗(crc-cyclic redundancy check)資訊標誌、有否pes擴充套件標誌。有擴充套件標誌,表明還存在其它資訊。如,在有傳輸誤碼時,通過資料報計數器,使接收端能以準確的資料恢復資料流,或借助計數器狀態,識別出傳輸時是否有資料報丟失。

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