Отличия mpeg-1 и mpeg-2

Стандарт MPEG-2 является развитием и расширением стан­дарта MPEG-1. Поток видеоданных MPEG-2 содержит составляю­щие, которых нет в МРЕG-1. По-видимому, наиболее важным от­личием двух стандартов является наличие в MPEG-2 масштаби­руемости и всех связанных с ней особенностей.

В стандарте MPEG-1 нет принципиальных ограничений на размеры кодируемых изображений и на использование чересстроч­ной развертки по сравнению с MPEG-2. Тем не менее, MPEG-1 предназначен для сжатия движущихся изображений с прогрессив­ной разверткой, частотой кадров до 30 Гц, числом строк до 576 и числом элементов в строке до 720 в поток данных со скоростью передачи двоичных символов до 1856000 бит/с.

На практике же MPEG-1 обычно используется для сжатия движущихся изображений размером 360x240 элементов с прогрес­сивной разверткой (формат SIF). Такое сжатие позволяет записы­вать видеопрограммы с некоторой потерей четкости на компакт-диски и воспроизводить их на ПК, выполняя декодирование в ре­альном времени чисто программными средствами.

Группа MPEG начинала работу над стандартом MPEG-3, оп­ределяющим методы сжатия для телевидения высокой четкости (ТВЧ). Однако в процессе работ над стандартом MPEG-2 в него были включены уровни, соответствующие ТВЧ (см. табл.1), по­этому необходимость в стандарте MPEG-3 отпала.

Искажения изображений при сжатии по стандартам мрео. Достижимые степени сжатия

Далее приведен перечень характерных искажений изображе­ний, возникающих в результате кодирования по стандартам МРЕG-1 или МРЕG-2 при достаточно больших степенях сжатия.

Искажения, создаваемые внутрикадровым кодированием.

1. Заметность границ блоков (блокинг-эффект).

Так как соседние блоки кодируются и декодируются незави­симо друг от друга, то при больших степенях сжатия после кванто­вания и деквантования в них могут получаться заметно различаю­щиеся коэффициенты ДКП, соответствующие постоянным и низ­кочастотным составляющим. В результате изображения в соседних блоках могут сильно отличаться друг от друга по яркости, цвету, характеру деталей и текстуры.

2. Размытие изображения.

Наблюдается при большом коэффициенте сжатия изображе­ния. Обусловлено ограничением либо полным обнулением коэф­фициентов ДКП, соответствующих высоким пространственным частотам, в результате чего мелкие детали изображения становятся размытыми или полностью пропадают.

3. Появление окантовок на резких переходах яркости изображения.

Этот эффект обусловлен значительными искажениями либо полным подавлением высокочастотных составляющих пространст­венного спектра.

4. Размытие цветов.

Имеет ту же причину, что и эффект окантовки на границах, но проявляется на участках изображения с резкими скачками в сиг­нале яркости.

5. Эффект ступенек.

Возникает как результат неправильного восстановления или передачи краев изображений внутри блока. Эффект проявляется, как правило, при восстановлении изображения в увеличенном масштабе.

Искажения, создаваемые межкадровым кодированием

1. Ложные границы.

Наблюдаются при компенсации движения. Этот эффект яв­ляется прямым следствием межкадрового кодирования видеосиг­нала.

2. Эффект "комаров".

Проявляется как флуктуации яркости или цветности в блоке на границе между движущимся объектом и фоном. Эффект возни­кает вследствие различной степени квантования ошибок предска­зания от кадра к кадру.

3. Зернистый шум в стационарной области.

Проявляется как медленно движущиеся мерцающие шумы низкой интенсивности в областях, в которых имеется лишь малое движение либо движение отсутствует полностью.

4. Появление неправильных цветов в макроблоке по отноше­нию к его исходным цветам и к цветам окружающей области.

5. Появление следов за движущимися объектами, которые могут сохраняться сравнительно долго.

Какие же степени сжатия реально достижимы при использо­вании МРЕG-2? За исходную скорость передачи двоичных симво­лов возьмем 216 Мбит/с, что соответствует Рекомендации 601 при формате дискретизации 4:2:2. При переходе к формату 4:2:0, кото­рый используется для телевизионного вещания "Main Profile / Main Level", скорость передачи двоичных символов сокращается до ве­личины 162 Мбит/с, относительно которой и будем определять степень сжатия.

В технических журналах отмечалось, что на практике для по­лучения студийного качества принятого изображения можно сжи­мать видеоинформацию до скорости передачи 9 Мбит/с, т. е. в 18 раз. Для получения качества изображения, сравнимого с обычным изображением по системе РАL - до 4...5 Мбит/с, т. е. в 30-40 раз. Качество изображения, сопоставимое с получаемым при воспроиз­ведении видеозаписей стандарта VHS, достигается при сжатии до Уровня около 1,5 Мбит/с, т. е. более чем в 100 раз.