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MPEG-2 se utiliza en la transmisión de video digital y DVD. El flujo de transporte MPEG , TS, y el flujo de programa MPEG , PS, son formatos de contenedor .

MPEG-2 (también conocido como H.222 / H.262 como lo definió la UIT ) es un estándar para "la codificación genérica de imágenes en movimiento e información de audio asociada". [1] Describe una combinación de compresión de video con pérdida y métodos de compresión de datos de audio con pérdida , que permiten el almacenamiento y la transmisión de películas utilizando los medios de almacenamiento y el ancho de banda de transmisión disponibles actualmente. Si bien MPEG-2 no es tan eficiente como los estándares más nuevos como H.264 / AVC y H.265 / HEVC , la compatibilidad con versiones anteriores del hardware y software existentes significa que todavía se usa ampliamente, por ejemplo, en la televisión digital por aire.radiodifusión y en el estándar DVD-Video .

Características principales [ editar ]

MPEG-2 se utiliza ampliamente como formato de señales de televisión digital que se emiten por sistemas de televisión por satélite , por cable y por vía terrestre (por aire) . También especifica el formato de películas y otros programas que se distribuyen en DVD y discos similares. Las estaciones de televisión , los receptores de televisión , los reproductores de DVD y otros equipos suelen estar diseñados de acuerdo con este estándar. MPEG-2 fue el segundo de varios estándares desarrollados por Moving Pictures Expert Group ( MPEG ) y es un estándar internacional ( ISO / IEC 13818). Las partes 1 y 2 de MPEG-2 se desarrollaron en colaboración con el UIT-T y tienen un número de catálogo respectivo en la serie de recomendaciones del UIT-T.

Si bien MPEG-2 es el núcleo de la mayoría de los formatos de televisión digital y DVD, no los especifica completamente. Las instituciones regionales pueden adaptarlo a sus necesidades restringiendo y aumentando aspectos del estándar. Consulte Perfiles y niveles de video .

Sistemas [ editar ]

MPEG-2 incluye una sección de Sistemas, parte 1, que define dos formatos de contenedor distintos, pero relacionados . Uno es el flujo de transporte , un formato de paquete de datos diseñado para transmitir un paquete de datos en cuatro paquetes de datos ATM para la transmisión de video y audio digital a través de medios de transmisión fijos o móviles, donde el comienzo y el final del flujo pueden no identificarse, como medios de grabación de radiofrecuencia , cable y lineal, ejemplos de los cuales incluyen la transmisión ATSC / DVB / ISDB / SBTVD y la grabación HDV en cinta. El otro es el flujo del programa., una versión extendida del formato de contenedor MPEG-1 con menos gastos generales que el flujo de transporte . El flujo del programa está diseñado para medios de almacenamiento de acceso aleatorio, como unidades de disco duro , discos ópticos y memoria flash .

Los formatos de archivo de flujo de transporte incluyen M2TS , que se utiliza en discos Blu-ray , AVCHD en DVD regrabables y HDV en tarjetas Compact Flash . Los archivos de flujo de programas incluyen VOB en DVD y VOB mejorado en el HD DVD de corta duración . El flujo de transporte estándar MPEG-2 contiene paquetes de 188 bytes. M2TS antepone a cada paquete 4 bytes que contienen un indicador de permiso de copia de 2 bits y una marca de tiempo de 30 bits.

Los sistemas MPEG-2 se conocen formalmente como ISO / IEC 13818-1 y como Rec. UIT-T. H.222.0. [2] [3] ISO autorizó a la " SMPTE Registration Authority, LLC" como la autoridad de registro para los identificadores de formato MPEG-2. El descriptor de registro de transporte MPEG-2 es proporcionado por ISO / IEC 13818-1 para permitir a los usuarios del estándar transportar datos sin ambigüedades cuando su formato no es necesariamente un estándar internacional reconocido. Esta disposición permitirá que el estándar de transporte MPEG-2 transporte todo tipo de datos al tiempo que proporciona un método de identificación inequívoca de las características de los datos privados subyacentes. [4]

Video [ editar ]

La sección de Video, parte 2 de MPEG-2, es similar al estándar anterior MPEG-1 , pero también brinda soporte para video entrelazado , el formato utilizado por los sistemas de transmisión de TV analógica. El video MPEG-2 no está optimizado para velocidades de bits bajas , especialmente menos de 1 Mbit / s en resoluciones de definición estándar . Todos los decodificadores de video MPEG-2 que cumplen con los estándares son totalmente capaces de reproducir secuencias de video MPEG-1 de acuerdo con la sintaxis Bitstream de parámetros restringidos. MPEG-2 / Video se conoce formalmente como ISO / IEC 13818-2 y como Rec. UIT-T. H.262 . [5]

Con algunas mejoras, los sistemas y vídeo MPEG-2 también se utilizan en algunos sistemas de transmisión de HDTV y es el formato estándar para la televisión digital ATSC por aire .

Audio [ editar ]

MPEG-2 presenta nuevos métodos de codificación de audio en comparación con MPEG-1: [6]

MPEG-2 Parte 3 [ editar ]

La sección de audio MPEG-2, definida en la Parte 3 (ISO / IEC 13818-3) del estándar, mejora el audio de MPEG-1 al permitir la codificación de programas de audio con más de dos canales , hasta 5.1 multicanal. Este método es compatible con versiones anteriores (también conocido como MPEG-2 BC [7] [8] [9] [10] ), lo que permite que los decodificadores de audio MPEG-1 decodifiquen los dos componentes estéreo principales de la presentación. [11] MPEG-2 parte 3 también definió velocidades de bits y frecuencias de muestreo adicionales para MPEG-1 Audio Layer I , II y III . [12]

MPEG-2 BC (retrocompatible con formatos de audio MPEG-1) [7] [8] [11]

  • codificación de baja tasa de bits con tasa de muestreo reducido a la mitad (MPEG-1 Capa 1 / 2 / 3 LSF - aka MPEG-2 LSF - "Low frecuencias de muestreo")
  • codificación multicanal con hasta 5.1 canales, también conocido como MPEG multicanal

MPEG-2 Parte 7 [ editar ]

La Parte 7 (ISO / IEC 13818-7) del estándar MPEG-2 especifica un formato de audio bastante diferente, no compatible con versiones anteriores [9] (también conocido como MPEG-2 NBC [7] [8] [13] ). La parte 7 se conoce como MPEG-2 AAC . AAC es más eficiente que los estándares de audio MPEG anteriores y, de alguna manera, es menos complicado que su predecesor, MPEG-1 Audio, Layer 3, ya que no tiene el banco de filtros híbrido. Admite de 1 a 48 canales a frecuencias de muestreo de 8 a 96 kHz, con capacidades multicanal, multilingüe y multiprograma. [6] El audio avanzado también se define en la Parte 3 del estándar MPEG-4 .

MPEG-2 NBC (no compatible con versiones anteriores) [7] [8]

  • MPEG-2 AAC
  • codificación multicanal con hasta 48 canales

ISO / IEC 13818 [ editar ]

Los estándares MPEG-2 se publican como partes de ISO / IEC 13818. Cada parte cubre un cierto aspecto de la especificación completa.

Parte 1
Sistemas: describe la sincronización y multiplexación de video y audio. (También se conoce como Rec. UIT-T H.222.0. [2] ) Ver flujo de transporte MPEG y flujo de programa MPEG .
Parte 2
Vídeo: formato de codificación de vídeo para señales de vídeo entrelazadas y no entrelazadas (también conocida como Rec. UIT-T H.262 ).
Parte 3
Audio: formato de codificación de audio para la codificación perceptual de señales de audio. Una extensión multicanal habilitada y una extensión de velocidades de bits y frecuencias de muestreo para MPEG-1 Audio Layer I, II y III.
Parte 4
Describe los procedimientos para probar el cumplimiento.
Parte 5
Describe sistemas para simulación de software.
Parte 6
Describe extensiones para DSM-CC (comando y control de medios de almacenamiento digital).
Parte 7
Codificación de audio avanzada (AAC).
Parte 8
Extensión de video de 10 bits. La aplicación principal fue el video de estudio, que permite un procesamiento sin artefactos sin renunciar a la compresión. La parte 8 se ha retirado debido a la falta de interés de la industria.
Parte 9
Extensión para interfaces en tiempo real.
Parte 10
Extensiones de conformidad para DSM-CC.
Parte 11
Gestión de propiedad intelectual (IPMP)

Historia [ editar ]

MPEG-2 evolucionó a partir de las deficiencias de MPEG-1.

Debilidades conocidas de MPEG-1:

  • Un sistema de compresión de audio limitado a dos canales (estéreo).
  • No hay soporte estandarizado para video entrelazado con baja compresión cuando se usa para video entrelazado
  • Solo un "perfil" estandarizado (flujo de bits de parámetros restringidos), que no era adecuado para videos de mayor resolución. MPEG-1 podía admitir video 4k, pero no había una manera fácil de codificar video para resoluciones más altas e identificar el hardware capaz de admitirlo, ya que las limitaciones de dicho hardware no estaban definidas.
  • Soporte para un solo submuestreo de croma , 4: 2: 0.

Sakae Okubo de NTT fue el coordinador de ITU-T para desarrollar el estándar de codificación de video H.262 / MPEG-2 Parte 2 y el presidente de requisitos en MPEG para el conjunto de estándares MPEG-2. [27] La mayoría de las patentes subyacentes a la tecnología MPEG-2 pertenecen a tres empresas: Sony (311 patentes), Thomson (198 patentes) y Mitsubishi Electric (119 patentes). [28] Hyundai Electronics (ahora SK Hynix ) desarrolló el primer decodificador MPEG-2 SAVI (Sistema / Audio / Video) en 1995. [29]

Extensiones de nombre de archivo [ editar ]

.mpg, .mpeg, .m2v, .mp2, .mp3 son algunas de las extensiones de nombre de archivo que se utilizan para los formatos de archivo de audio y video MPEG-1 o MPEG-2.

Aplicaciones [ editar ]

DVD-Video [ editar ]

El estándar DVD-Video usa video MPEG-2, pero impone algunas restricciones:

  • Dimensiones permitidas
    • 720 × 480, 704 × 480, 352 × 480, 352 × 240 píxeles (NTSC)
    • 720 × 576, 704 × 576, 352 × 576, 352 × 288 píxeles (PAL)
  • Relaciones de aspecto permitidas (AR de pantalla)
    • 4: 3 (para letterboxed de pantalla ancha y tramas no pantalla ancha)
    • 16: 9 (para pantalla ancha anamórfica [dvdaspect 1] )
  1. ^ 1.85: 1 y 2.35: 1, entre otros, a menudo se enumeran como relaciones de aspecto de DVD válidas, pero son aspectos de película más amplios con relleno de estilo buzón para crear una imagen de 16: 9
  • Velocidades de fotogramas permitidas
    • 29,97 fotogramas entrelazados (NTSC)
    • 23,978 fotogramas progresivos / s (para NTSC 2: 3 desplegable a 29,97 [tasas de DVD 1] )
    • 25 fotogramas entrelazados (PAL)
  1. ^ Mediante el uso de un patrón de indicadores REPEAT_FIRST_FIELD en los encabezados de las imágenes codificadas, las imágenes se pueden mostrar para dos o tres campos y se puede lograr casi cualquier velocidad de visualización de imágenes (mínimo ⅔ de la velocidad de fotogramas). Esto se usa con mayor frecuencia para mostrar 23,976 (aproximadamente velocidad de película) de video en NTSC. Consulte telecine para obtener más información sobre cómo funciona.
  • Tasa de bits de audio + video
    • Pico de video 9,8 Mbit / s
    • Pico total 10.08 Mbit / s
    • Mínimo 300 kbit / s
  • YUV 4: 2: 0
  • Posibilidad de subtítulos adicionales
  • Subtítulos cerrados (solo NTSC)
  • Audio
    • Modulación de código de pulso lineal (LPCM): 48 kHz o 96 kHz; 16 o 24 bits; hasta seis canales (no todas las combinaciones son posibles debido a restricciones de velocidad de bits)
    • MPEG Layer 2 (MP2): 48 kHz, hasta 5.1 canales (requerido solo en reproductores PAL)
    • Dolby Digital (DD, también conocido como AC-3): 48 kHz, 32–448 kbit / s, hasta 5.1 canales
    • Sistemas de cine digital (DTS): 754 kbit / so 1510 kbit / s (no se requiere para el cumplimiento del reproductor de DVD)
    • Los DVD NTSC deben contener al menos una pista de audio LPCM o Dolby Digital.
    • Los DVD PAL deben contener al menos una pista de audio MPEG Layer 2, LPCM o Dolby Digital.
    • Los reproductores no están obligados a reproducir audio con más de dos canales, pero deben poder mezclar audio multicanal en dos canales.
  • Estructura GOP (grupo de imágenes)
    • El encabezado de la secuencia debe estar presente al comienzo de cada GOP
    • Fotogramas máximos por GOP: 18 (NTSC) / 15 (PAL), es decir, 0,6 segundos ambos
    • Se requiere GOP cerrado para DVD de múltiples ángulos

HDV [ editar ]

HDV es un formato para grabar y reproducir video MPEG-2 de alta definición en una cinta de casete DV.

MOD y TOD [ editar ]

MOD y TOD son formatos de grabación para usar en videocámaras de consumo basadas en archivos digitales.

XDCAM [ editar ]

XDCAM es un formato de grabación de video profesional basado en archivos.

DVB [ editar ]

Restricciones específicas de la aplicación en video MPEG-2 en el estándar DVB :

Resoluciones permitidas para SDTV :

  • 720, 640, 544, 528, 480 o 352 × 480 píxeles, 24 / 1.001, 24, 30 / 1.001 o 30 fotogramas / s
  • 352 × 240 píxeles, 24 / 1.001, 24, 30 / 1.001 o 30 fotogramas / s
  • 720, 704, 544, 528, 480 o 352 × 576 píxeles, 25 fotogramas / s
  • 352 × 288 píxeles, 25 fotogramas / s

Para HDTV:

  • 720 x 576 x 50 fotogramas / s progresivo (576p50)
  • 1280 x 720 x 25 o 50 fotogramas / s progresivo (720p50)
  • 1440 o 1920 x 1080 x 25 fotogramas / s progresivos (1080p25 = modo de película)
  • 1440 o 1920 x 1080 x 25 fotogramas / s entrelazados (1080i50)

ATSC [ editar ]

El estándar ATSC A / 53 utilizado en los Estados Unidos utiliza video MPEG-2 en el perfil principal a nivel alto (MP @ HL), con restricciones adicionales como la tasa de bits máxima de 19,39 Mbit / s para transmisión de televisión y 38,8 Mbit / s para televisión por cable, formato de submuestreo de croma 4: 2: 0 e información de colorimetría obligatoria.

ATSC permite las siguientes resoluciones de video, relaciones de aspecto y velocidades de cuadro / campo:

  • 1920 × 1080 píxeles (16: 9, píxeles cuadrados), a 30p, 29,97p, 24p, 23,976p, 60i, 59,94i.
  • 1280 × 720 píxeles (16: 9, píxeles cuadrados), a 60p, 59,94p, 30p, 29,97p, 24p o 23,976p
  • 704 × 480 píxeles (4: 3 o 16: 9, píxeles no cuadrados), a 60p, 59,94p, 30p, 29,97p, 24p, 23,976p, 60i o 59,94i
  • 640 × 480 píxeles (4: 3, píxeles cuadrados), a 60p, 59,94p, 30p, 29,97p, 24p, 23,976p, 60i o 59,94i

El estándar ATSC A / 63 define resoluciones y tasas de aspecto adicionales para la señal de 50 Hz (PAL).

La especificación ATSC y MPEG-2 permiten el uso de cuadros progresivos, incluso dentro de una secuencia de video entrelazada. Por ejemplo, una estación que transmite una secuencia de video 1080i60 puede usar un método de codificación en el que esos 60 campos se codifican con 24 cuadros progresivos y los metadatos indican al decodificador que los entrelace y realice un pulldown 3: 2 antes de la visualización. Esto permite a las emisoras cambiar entre contenido entrelazado de 60 Hz (noticias, telenovelas) y contenido progresivo de 24 Hz (horario de máxima audiencia) sin finalizar la secuencia MPEG-2 e introducir varios segundos de retraso a medida que el televisor cambia de formato. Esta es la razón por la que las secuencias de 1080p30 y 1080p24 permitidas por la especificación ATSC no se utilizan en la práctica.

Los formatos de 1080 líneas están codificados con matrices de luminancia de 1920 × 1088 píxeles y matrices de crominancia de 960 × 540, pero el proceso de decodificación y visualización MPEG-2 descarta las últimas 8 líneas.

ATSC A / 72 es la revisión más reciente de los estándares ATSC para televisión digital, que permite el uso de formato de codificación de video H.264 / AVC y señal 1080p60.

El audio MPEG-2 fue un competidor para el estándar ATSC durante el tiroteo de DTV " Grand Alliance ", pero perdió ante Dolby AC-3 .

ISDB-T [ editar ]

Las características técnicas de MPEG-2 en ATSC también son válidas para ISDB-T , excepto que en el TS principal se ha agregado un segundo programa para dispositivos móviles comprimido en MPEG-4 H.264 AVC para video y AAC -LC para audio, principalmente conocido como 1seg .

Blu-ray [ editar ]

MPEG-2 es uno de los tres formatos de codificación de video admitidos por Blu-ray Disc. Los primeros lanzamientos de Blu-ray generalmente usaban video MPEG-2, pero los lanzamientos recientes casi siempre están en H.264 u ocasionalmente en VC-1 . Solo se admite video MPEG-2 (MPEG-2 parte 2), Blu-ray no es compatible con audio MPEG-2 (partes 3 y 7). Además, el formato contenedor utilizado en los discos Blu-ray es un flujo de transporte MPEG-2, independientemente de los códecs de audio y vídeo que se utilicen.

Fondo común de patentes [ editar ]

Al 14 de febrero de 2020, solo Malasia todavía tiene patentes activas que cubren MPEG-2. Las patentes en el resto del mundo han expirado y la última patente de EE. UU. Expiró el 23 de febrero de 2018. [30]

MPEG LA , una organización privada de licencias de patentes, ha adquirido derechos de más de 20 corporaciones y una universidad para otorgar licencias a un grupo de patentes de aproximadamente 640 patentes en todo el mundo, que afirma son "esenciales" para el uso de la tecnología MPEG-2. Los titulares de patentes incluyen Sony , Mitsubishi Electric , Fujitsu , Panasonic , Scientific Atlanta , Columbia University , Philips , General Instrument , Canon , Hitachi , JVC Kenwood , LG Electronics , NTT , Samsung, Sanyo , Sharp y Toshiba . [31] [32] Cuando se mantiene la patentabilidad del software y las patentes no han expirado, el uso de MPEG-2 requiere el pago de derechos de licencia a los titulares de las patentes. Otras patentes tienen licencia de Audio MPEG, Inc. [33] El desarrollo del estándar en sí tomó menos tiempo que las negociaciones de patentes. [34] La agrupación de patentes entre los titulares de patentes esenciales y periféricas en la agrupación MPEG-2 fue objeto de un estudio de la Universidad de Wisconsin. [35]

Según el acuerdo de licencia MPEG-2, cualquier uso de la tecnología MPEG-2 en países con patentes activas está sujeto a regalías . [36] Los codificadores y decodificadores MPEG-2 están sujetos a $ 0.35 por unidad. [36] Además, cualquier medio empaquetado (DVD / flujos de datos) está sujeto a derechos de licencia según la duración de la grabación / transmisión. Anteriormente, las regalías tenían un precio más alto, pero se redujeron en varios puntos, más recientemente el 1 de enero de 2018. [36] Una crítica anterior al grupo de patentes MPEG-2 fue que, aunque el número de patentes disminuirá de 1.048 a 416 en junio de 2013 la tarifa de la licencia no había disminuido con la tasa de expiración de las patentes MPEG-2. [37] [38] [39]

Titulares de patentes [ editar ]

Las siguientes organizaciones tienen patentes para MPEG-2, como se enumeran en MPEG LA .

Patentes (solo EE. UU.) [ Editar ]

La última patente de los Estados Unidos expiró el 13 de febrero de 2018. [40]

Ver también [ editar ]

  • Codificación MPEG
  • MPEG-1 Audio Layer II (MP2)
  • MPEG-1 Audio Layer III (MP3)
  • DVD
  • DVB-S2
  • ISO / IEC JTC 1 / SC 29

Referencias [ editar ]

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  40. ^ Richard Chirgwin (15 de febrero de 2018). "¿Waddawewant? ¡Códecs de video gratis! Cuando dowe ... oh, mira, ¡la última patente MPEG-2 expiró!" . El registro . Archivado desde el original el 15 de febrero de 2018.

Enlaces externos [ editar ]

  • Una guía para principiantes del estándar MPEG-2
  • Descripción general de MPEG-2 (las cifras se pierden)
  • Compresión de video MPEG-2
  • MIT 6.344 : diapositivas de conferencias sobre compresión de video en el MIT.
  • Un tutorial de transformación de coseno discreto
  • IPTV MPEG y pruebas de calidad de experiencia
  • OpenIPMP: Proyecto DRM de código abierto para MPEG-2
  • ISO / IEC 13818 - MPEG-2 en la tienda ISO.
  • Libros MPEG : una lista de libros de referencia MPEG.
  • [1] - Práctica recomendada: Guía para el uso de la norma de televisión digital ATSC, incluido el Corrigendum No. 1