H262

MPEG-2 ist ein generischer MPEG-Standard zur Videodekodierung mit Videokompression und Audiokodierung mit Audiokompression. In beiden Fällen ist es eine verlustbehaftete Kompression/Datenreduktion.

Einführung

MPEG-2 wurde 1994 eingeführt und ist Ergänzung zu und Nachfolger von MPEG-1. Generisch heißt in diesem Zusammenhang, dass ein Datenformat und ein Dekodierungsverfahren festgelegt wird, ohne Parameter wie z. B. Auflösung festzulegen, welche die Qualität bestimmen.

Der MPEG-2-Codec verwendet insgesamt 818 Patente, die zum großen Teil weltweit gelten. Davon sind bislang 30 Patente abgelaufen (Stand: 16. April 2007). ^[1]

Große Verbreitung hat der Standard durch die DVD gewonnen: Diese sind in MPEG-2 (Video) kodiert. Der Audioteil der DVD kann auch als MPEG-2 Audio Layer-2 (ISO/IEC 13818-3) kodiert sein, was aber in der Praxis kaum genutzt wird; fast immer ist das Audiosignal auf DVDs in Dolby Digital (AC-3) und manchmal zusätzlich in DTS abgespeichert. Auch auf SVCDs wird MPEG-2 verwendet, allerdings mit - im Vergleich zur DVD - geringerer Auflösung und niedrigerer Datenrate.

Auch die verschiedenen Varianten (DVB-S, DVB-C, DVB-T) des digitalen Fernsehens benutzen noch bevorzugt das MPEG-2 Format.

Übersicht

MPEG-2 besteht aus mehreren Teilen, die in ISO/IEC 13818 definiert sind:

Part 1

Systeme - beschreibt die Synchronisation und das Multiplexen von Audio und Video.

Part 2

Video - Codec

Part 3

Audio - Codec. Eine Mehrkanalerweiterung von MPEG-1 Audio.

Part 4

beschreibt die Testprozeduren für Konformität.

Part 5

beschreibt die Software-Simulation.

Part 6

Erweiterungen für DSM-CC (Digital Storage Media Command and Control.)

Part 7

Advanced Audio Coding (AAC)

Part 9

Erweiterungen für Echtzeitanwendungen.

Part 10

Konformitätserweiterungen für DSM-CC.

(Part 8: 10-bit Erweiterung des Videos, war gedacht für Fernsehstudios und wurde mangels Interesse der Industrie zurückgezogen)

MPEG-2 Video

Die wesentlichen Merkmale von MPEG-1 blieben in MPEG-2 erhalten: Abtrennung der Farbinformation vom Schwarz-Weiß-Bild und Vergröberung derselben, da auch das menschliche Auge Farbunterschiede gröber wahrnimmt als Helligkeitsunterschiede; Aufteilung des Bildes in 8x8 Pixel große Blöcke, deren Datenbedarf mittels Diskreter Kosinustransformation und anschließender Quantisierung stark verkleinert wird; Zusammenfassung von je vier Blöcken zu 16x16 Pixel großen sog. Makroblöcken, deren Ähnlichkeit zu Makroblöcken in vorigen und/oder folgenden Bildern ebenfalls datenreduzierend genutzt wird; und Verwendung von Binärcodes mit variabler Länge, um häufigere Bitfolgen kürzer darstellen zu können als seltenere.

Auf der Videoseite zielt der MPEG-2-Standard auf höhere Qualitäten und damit verbundene Datenraten als der Vorgänger MPEG-1 – bis 15 Mbit/s beziehungsweise bei höherer Chrominanz (Farb)-Auflösung auch bis 50 Mbit/s – und unterstützt im Gegensatz zu MPEG-1 auch das sog. Zeilensprungverfahren. MPEG-2 wurde ursprünglich für digitale Fernsehübertragungen und Studioanwendungen festgelegt. MPEG-1 wurde dabei nicht komplett abgelöst, für niedrige Datenraten ist es weiterhin eine bessere Wahl als MPEG-2.

MPEG-2 Profile

Abk.	Name	Frames	YUV	Streams	Kommentar
SP	Simple Profile	P, I	4:2:0	1	kein Interlacing
MP	Main Profile	P, I, B	4:2:0	1
422P	4:2:2 Profile	P, I, B	4:2:2	1
SNR	SNR Profile	P, I, B	4:2:0	1-2	SNR: Signal-to-Noise-Ratio
SP	Spatial Profile	P, I, B	4:2:0	1-3	Decodierung in niedriger, mittlerer und hoher Qualität
HP	High Profile	P, I, B	4:2:2	1-3

MPEG-2 Level

Abk.	Name	Pixel/Zeile	Zeilen	Framerate (Hz)	Bitrate (Mbit/s)
LL	Low Level	352	288	30	4
ML	Main Level	720	576	30	15
H-14	High 1440	1440	1152	30	60
HL	High Level	1920	1080	30	80

Profil @ Level	Auflösung (px)	max. Framerate (Hz)	Sampling	Bitrate (Mbit/s)	Beispiel-Anwendung
SP@LL	176 × 144	15	4:2:0	0.096	mobile Anwendungen
SP@ML	352 × 288	15	4:2:0	0.384	PDAs
	320 × 240	24
MP@LL	352 × 288	30	4:2:0	4	SetTop-Boxen (STB)
MP@ML	720 × 480	30	4:2:0	15 (DVD: 9.8)	DVD, SD-DVB
	720 × 576	25
MP@H-14	1440 × 1080	30	4:2:0	60 (HDV: 25)	HDV
	1280 × 720	30
MP@HL	1920 × 1080	30	4:2:0	80	ATSC 1080i, 720p60, HD-DVB (HDTV)
	1280 × 720	60
422P@LL			4:2:2
422P@ML	720 × 480	30	4:2:2	50	Sony IMX (I-Frame only), Broadcast Video (nur I- und P-Frames)
	720 × 576	25
422P@H-14	1440 × 1080	30	4:2:2	80	möglicherweise für zukünftige MPEG-2-basierte HD-Produkte von Sony und Panasonic
	1280 × 720	60
422P@HL	1920 × 1080	30	4:2:2	300	möglicherweise für zukünftige MPEG-2-basierte HD-Produkte von Sony und Panasonic
	1280 × 720	60

MPEG-2 Audio

Auf der Audioseite ist eine Erweiterung aller drei Layer zu niedrigeren Datenraten sowie auf mehr Kanäle (5.1 oder 7.1) enthalten. Es gibt zwei Varianten der Multikanalkodierung: die rückwärtskompatible, bei der MPEG-1 Dekoder den erzeugten Bitstrom sinnvoll nutzen können, und eine nicht rückwärtskompatible Variante (engl. non backward compatible – NBC). Die NBC-Variante steht im Teil 7 des MPEG-2-Standards unter dem Namen AAC (Advanced Audio Coding)

MPEG-2 Dateiformate

Zur Verschränkung von Video und Audio definiert MPEG-2 die Videostreaming-Formate Programmstrom (PS) und Transportstrom (TS). Im Laufe der Zeit wurde MPEG-2 aber in einer Vielzahl von Dateiformaten verwendet. Nachfolgend eine Übersicht, wo MPEG-2 Dateien typischerweise anzutreffen sind:

• .mpg (kann auch MPEG-1 oder MPEG-4 sein)
• .mpeg (kann auch MPEG-1 oder MPEG-4 sein)
• .m2v (MPEG-2 Elementary Video Stream)
• .m2a (MPEG-2 Elementary Audio Stream)
• .m2s (MPEG-2 Elementary Data Stream)
• .ts (MPEG-2 Transport Stream)
• .ps (MPEG-2 Program Stream)
• .vob (DVD Video Object)
• .vro (Video Recording Object)
• .mod (MPEG-2 mit AC3-Audio z.B. bei JVC- oder Panasonic-Videokameras)

Literatur

• Roland Enders: Das Homerecording Handbuch. 3. Auflage, Carstensen Verlag, München, 2003, ISBN 3-910098-25-8
• Thomas Görne: Tontechnik. 1. Auflage, Carl Hanser Verlag, Leipzig, 2006, ISBN 3-446-40198-9

Siehe auch

• Moving Picture Experts Group
• MPEG-1
• MPEG-4
• MPEG-7
• Group of Pictures (GOP)

Weblinks

Beispiele für MPEG-2 Encoder:

• Qualitätsvergleiche mit Fotos

Externe Quellen

1. ↑ Liste aller Patente mit entsprechender Patentnummer, die vom MPEG2-Codec verwendet werden (PDF, englisch) – Dokument bei MPEG LA