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mpeg2视频,mp3格式

张世龙 05-13 03:25 91次浏览

问一下MPEG-2的名称,它比MPEG-1强多了。

MPEG-2是MPEG专家组,从1990年开始研究,是94年完成的第二个视频编码标准。 与MPEG-1相比,不仅继承了MPEG-1,还扩展了MPEG-1所没有的许多功能,如高分辨率视频、大数据速率、多声道环绕、多个视频分辨率、比特率不变、隔行扫描等

可见,这些新功能在三个方面有了很大的提高。1、视音频的质量 2、视音频的传输 3、数字电视的支持

而且,MPEG-2在这些方面有所提高,不仅仅是名字。 正如MPEG-1应用于mp3和VCD一样,MPEG-2广泛应用于DVD电影和广播级质量的数字电视。 例如,美国的ATSC DTV、欧洲的DVB、日本的ISDB。

不仅如此,为了达到广播水平的质量水平,即视频的实时传输,MPEG-2还制定了两种数据流形式,即PS流和TS流,其中MPEG2-TS流是至今仍常见的TS

那么,让我们来看一下。 为了加深理解,首先来看看MPEG-2内容的构成要素。 这一共由11个部分组成,但前三个部分就足够了。

MPEG-2标准的构成要素

表中前面的13818是ISO/IEC 13818,是MPEG-2的标准编号。 系统模型也与MPEG-1相同,由编码系统和解码系统两大部分构成。 编码和解码是相反的两个步骤,所以让我们集中讨论编码部分。

1、MPEG-2编码系统MPEG-2编码系统由两部分组成。

(1)视频编码和语音编码)2)数据分组和复用数据复合的第一部分是必需的,第二部分是MPEG-2的特点。

MPEG-2编码系统

从上图可知,图中虚线的左侧是影像声音编码部分,第二部分是数据包化部分。 打包数据时,MPEG-2会将视频数据、音频数据和其他数据组合在一起,生成适合存储或传输的基本数据流。 我们使用的存储和传输两个词,即数据流两种。

(1) PS流(节目数据流)是通过将一个或多个经打包的基本数据流(PES )组合生成的数据流,例如,用于DVD存储系统。 (2) TS流(传输流)数据传输流)也包括通过组合一个或多个PES产生的数据流,用于数字电视广播或因特网传输等传输系统。 看到这里你可能会怀疑,PS流和TS流看着也没什么区别。 为什么应用不一样呢? 实际上,他们是PES流的重新打包,但打包结构不同。

PS流的分组结构是可变长度的,而TS流的分组结构是固定长度的。 这导致它们的抗干扰性能的差异,例如,PS流如果丢失了位于传输信道上的同步信息,则接收端不能同步,从而导致严重的信息丢失,因此,PS流未被应用于传输领域。

相对于此,TS是固定长度的分组结构,即使丢失某个分组,也可以根据后面包的同步信息来恢复同步。 它的MPEG2-TS流格式很有名,可以独立于视频流的任何片段进行解码。 所以它被用于传输系统。

当然,本文的主角是MPEG-2,而不是TS和PS。 关于那些有更多的内容。 稍后打开另一篇文章。

2、MPEG-2的视频编码器看完了编码系统的视频音频编码器和数据包,我们来看看它的视频编码器部分,也就是视频图像的编码。

据了解,MPEG-1从空间冗馀和时间冗馀方面去除了冗馀数据。 MPEG-2在去除时间冗馀数据方面有了新的提高。 去除时间冗馀数据的主要目标是b帧和p帧,因此编码这两种帧数据的主要工作是找到最佳的匹配宏块。 关于找到最佳宏块,有两个重要的概念:

(1)运动估计(ME )这实际上是计算运动向量的过程,运动向量的计算精度越高,参考图像宏块与预测图像宏块之间的差越小。 (2)计算当前编码宏块与参考图像宏块之间像素值的差的过程(也是运动补偿) (MC )。 之所以称为补偿,是因为在编码时使用的运动向量和像素值之差在重构当前帧块时实际上相当于补偿量。 与MPEG-1不同的情况下,这次不要分别看I、b、p帧的编码原理。 这是因为在MPEG-1中已经定义了。 在MPEG-2中,我们来看看视频编码器的结构图。 这在原理上与MPEG-1的结构基本一致。

MPEG-2视频编码器

图:

q是量化,反量化是逆量化,DCT是离散馀弦变换,IDCT是离散馀弦变换,MCP (移动补偿预测器)是移动补偿预测器,ME是移动估计器,VLE是可能的

所以看图,不能说不知道哪个词。 其中,DCT、量化、VLE在上一篇中介绍过,这个结构图只是将I、b、p帧的编码放在一起。 因此,当在图中分别找到I帧、b帧和p帧的编码路径时,可以看到以上的视图。

比如最上面那条线,从视像输入到DCT、Q、VLE不就是I帧的编码嘛。

而I帧同时也可以作为B帧和P帧的参考图像,所以在经过DCT、Q量化后,在量化DCT系数那一步,进入到内置解码器,如下图:


内置解码器输入输出

可以看到这个解码器,是用于产生预测图像的,也即左上角输出的那个箭头。而箭头向里的输入箭头有三个,分别为:最下方的移动适量,上面的量化DCT系数,右侧的用于控制数据速率的量化参数控制信号。

我们都知道B帧和P帧都属于预测图像,这里先不管具体是B帧还是P帧,因为它们两个的操作都差不多,所以我们先当成输出为预测图像P来考虑。

通过下图可以看到,预测图像是由当前图像,与存储在FS(帧存储器)中的先前图像,经过ME(移动估算)得到移动矢量,然后再由移动矢量和先前图像,经过MCP(移动补偿预测器)来生成。


生成预测图像

而FS里的先前图像,则是由量化DCT系数,经过IQ逆量化和IDCT逆离散余弦变换后,与先前预测图像生成的重构图像。


生成FS先前图像

而这里的量化DCT系数,就不一定是I帧啦,因为I帧无需与其他图像比较,自己本身就可以直接存在FS里。所以这里的量化DCT系数,也会来源于编码过程中产生的预测误差。

也即左上角视像输入和预测图像,经过加法器(+)产生预测误差,然后经过DCT、量化产生量化DCT系数,进而经过IQ、IDCT与预测图像重构,产生重构图像存储在FS里。

另一方面,视像输入和预测图像产生的预测误差,也会经过编码和复合后,作为数据输出送到传输或存储媒体。


输出数据流

其中预测误差在VLE(行程长度编码)阶段,与移动矢量一起复合和编码后,输出出去。

而图中的量化参数控制,是用来改变视像质量和数据速率的。这也是目前的各种码率(单位时间内传输的位数,一般单位为kbps,即千位每秒,其实就是数据传输率)控制算法控制码率的方法,它们主要是通过调整量化参数,来控制码率的。关于这部分,内容深入的都可以写论文了,不过好在我们不需要这么深入,至少现在不是~

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