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MPEG-4-Video Standard
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Technische Informatik
10.10.2003
2.2
MPEG-2
[Pach02] Im November 1994 erschien der internationale Standard MPEG-2 (ISO 13818)
unter dem Titel Generische Kodierung von bewegten Bildern und synchronisiertem
Audio. MPEG-2 ist im technischen Sinne keine Weiterentwicklung von MPEG-1
sondern enthält nur eine komplexere und umfassendere Kodierung, die für ein anderes
Anwenderprofil geschaffen wurde. Die Mechanismen sind die gleichen, es werden nur
hardwaretechnische Neuerungen und Erfordernisse mitberücksichtigt. Besonders ist
hierbei die neu hinzugefügte Funktionalität der Scalability zu erwähnen, die ähnlich
dem ODA-Standard (Open Document Architecture), ein der Hardware angepasstes
Konsumieren von Videos ermöglicht. Folgende grundlegende Anforderungen werden
durch das Format erfüllt:
Wie MPEG-1 besteht MPEG-2 aus drei Hauptteilen: Video, Audio, System.
Der Videoteil der Kodierung muss eine erhebliche Flexibilität aufweisen. Unter
anderem müssen verschiedene Bildformate, eine wahlfreie Bildqualität, flexible
Bitraten, wahlfreier Zugriff auf verschiedene Videokanäle (Channel Hopping),
eine nachträgliche einfache Editierung des kodierten Bitstreams und
verschiedenste Trick Modes (z.B. effektreiche Überblendung) garantiert werden.
Ziel dabei ist es Anwendungen, wie Videokonferenzen ein QoS (Quality of
Service) zu garantieren. Eine Wiederholung des Kodier-/Dekodiervorgangs mit
den selben Parametern, darf zum Beispiel nicht zu Qualitätsverlusten führen.
Der Audioteil der Kodierung muss mehrere multilinguale Kanäle und niedrige
Samplingfrequenzen unterstützen.
Für Bereiche wie Satellite Broadcast, Electronic Cinema (Video on Demand) und
Digital Home Television wird eine angepasste Bandbreite < 3 MBits/s geboten.
Im Gegensatz zum MPEG-1 schafft MPEG-2 durch seine Interlaced-
Kompression (Kodierung von Halbbilderfolgen des Fernsehbildes) auch höhere
Auflösungen (TV-Voll-Zeilen). Die Datenrate nach der Komprimierung (etwa
1:100 bis 1:10) bei MPEG-2 Video ist variabel und schwankt zwischen 1,5 MBit/s
und 10 MBit/s, je nach Bildsignal und gewünschter Qualität.
Die grundlegenden Unterschiede der Kodierungsmethoden zwischen MPEG-1 und
MPEG-2 liegen in der Erweiterung um Profiles, Levels, Scalability und die Verwendung
neuer Kodierungstechniken:
Profile und Level
Diese schränken die zur Verfügung stehenden Parameter der Kodierung ein, um
diese Einschränkungen dann in den Kompressionsalgorithmus ausnutzen zu
können. Gleichzeitig standardisieren die Profiles (Komplexität der Kompression)
die mit Levels (Samplerate, Framegröße und Bitrate) verbunden sind auch die
Kodierungsparameter, und lässt dabei immer genug Spielraum für unterschiedliche
Anwendungen (vgl. Kapitel 6).
Skalierbarkeit
Ermöglicht die Nutzung ausgewählter Video- und Audioströme mit skalierbarer
Framerate (bei einer feststehenden Kodierung). Dadurch können alternative
Sprach- und Qualitätsausgaben in einem Datenstrom untergebracht werden.
Zusätzlich sind noch die Kodierung von 3D-Bilder (Stereoscopic View) und die
sichere oder geheime Übertragung von Teilströmen möglich. Weiterhin wird noch
die Makroblock-Scalability definiert. Dabei handelt es sich um einen zusätzlichen
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