1、MPEG_2(PSI/SI)内容简介,目录,1、MPEG2的介绍 2、MPEG2减少冗余 2、MPEG2的预测编码 3、MPEG2的3类帧 4、MPEG2基本流程 5、MPEG2系统层 6、MPEG2的传送 7、数字电视专有信息PSI业务信息SI 8、PSI/SI各表的联系 9、其他的压缩编码方式,MPEG2简介,（1）MPEG是运动图像专家组(Moving Picture Experts Group)的简称，其任务是制定世界通用的视音频编码标准。 （2）为什么制定视音频编码标准？ 因为，广播电视数字化所产生的海量数据对存储容量、传输带宽、处理能力及频谱资源利用率提出了不切合实际的要求，使数字
2、化难以实现。为此，该专家组基于帧内图像相邻像素间及相邻行间的空间相关性（Intra)和相邻帧间运动图像的时间相关性(Inter)，采用压缩编码技术，将那些对人眼视觉图像和人耳听觉声音不太重要的东西及冗余成分抛弃，从而缩减了存储、传输和处理的数据量，提高了频谱资源利用率 。 （3）MPEG-2系统是将视频、音频及其它数据基本流组合成一个或多个适宜于存储或传输的数据流的规范 。,（4）为了把数字信号庞大的数据量进行压缩，MPEG2主要采用了两种手段：1.消除一些人眼不敏感的数据（减少冗余）2.利用预测编码，传输相对基准数据的差值，大量减少数据的传送量。,MPEG2减少冗余,MPEG2的核心就是压缩
3、，而压缩就是将视频中的冗余减少的过程。 （1）DCT变换去除空间冗余 DCT变换是一个可逆的无信号损失的变换算法，它将空间变换的程度转变成重现空间分布所需的频率带宽，视频经过DCT变换后，较高的空间频率系数变的非常细小，而根据人眼的视觉特性，较高的空间频率系数可以用少量的比特来表示，或者完全去掉而不影响图像的质量 （2）运动补偿去除时间冗余 对应活动的图像，多数情况下只是其中很少的一部分图像在运动，即使有大范围的活动部分，前后帧尽管有很大的区别，但大多数情况下移动的动物体本身是相同的。因此只需要找到图像中某一部分运动了多少就可以再前一帧找到相应图像的内容，这个查找的过程称为运动估值，其表达方式
4、是运动矢量，而把前一帧相应运动部分补过来，得到其剩余的不同部分的过程称为运动补偿。就这样，采用运动补偿可以有效的去除视频信号在时间方向上的重复信息了,MPEG2的预测编码,预测编码概述：预测编码是数字电视信号信源编码的主要方式。,在预测编码系统中不是把信号X传送出去，而是把X与预测值X的差值传送出去。 预测值X是用于X空间上和时间上相关性强的若干数据的线性组合产生的。（就是预测算法）和X空间上相关：帧内预测 和X时间上相关：帧间预测,MPEG2的3类帧,1）I帧:I帧是帧内编码帧，其编码不依赖于其他B,P帧，同时它是B,P帧编码解码的参考图像。 2）P帧和B帧： P帧是向前预测编码图像，像素的
5、预测值取为前面与其相临的I帧或P帧中相应像素的值，即采用帧间运动补偿前值预测。 B帧是双向预测编码图像，像素的预测值取为前后与其距离近的I帧或P帧相应像素的加权平均，即采用帧间运动补偿前后平均预测。需要指出B帧不能作为其他B帧或P帧编码的参考图像 3）编码顺序：传输流中编码图像的顺序称为编码顺序，与显示顺序不同。 4）显示顺序：在解码输出端重建图像的顺序称为显示顺序。.,图像组的显示顺序（一个图像组是由12帧组成）,一个视频图像，是由图像组（Grop）组成的。每个图像组有1个I帧和3个P帧8个B帧构成。 图像组的显示顺序：1I,2B,3B,4P,5B,6B,7P,8B,9B,10P,11B,1
6、2B,13I 图像组的编码顺序：1I,4P,2B,3B,7P,5B,6B,10P,8B,9B,13I,11B,12B,MPEG2基本流程,根据上述3种相互间有预测与生成关系不同的数据帧，I帧、P帧与B帧按照不同的组合组成图像组GOP，再加上序列起始码和序列头等数据组成图像序列或基本码流（ES），ES再打包成PES，PES再按188B的固定长度加上各种参数组成传送码流TS。,MPEG2系统层,在MPEG2标准中，有两种不同类型的码流输出到信道： （1）一种是节目码流（PS），适用于没有误差产生的媒体存储 （2）一种是传输流（TS），适用于信道噪音产生的传输， 这里我们主要介绍TS流 （1）TS流
7、的速率是由节目参数时钟PCR字段的位置与数值决定，通常每个节目都有自己的PCR字段 （2）TS包由包头、自适应区和包数据3部分组成。每个包长度为固定的188 B，包头长度占4 B，自适应区和包数据长度占184 B。184 B为有用信息空间， 用于传送已编码的视音频数据流。 （3）TS包的包头由如图所示的同步字节、传输误码指示符、有效载荷单元起始指示符、传输优先、包识别（PID-Packet Identification）、传输加扰控制、自适应区控制和连续计数器8个部分组成 .,MPEG2的传送,MPEG2的TS流中净荷所传送的信息主要包括4种类型： （1）视频、音频的PES包以及辅助数据。 （
8、2）描述单路节目信息的节目映射表（PMT）与描述多路节目复用信息的节目关联表（PAT）以及对CA系统所要求的条件访问表（CAT） （3）各种业务信息表（SI），包括网络信息表（NIT）、业务描述表（SDT）节目段信息表（EIT）时间日期表（TDT），还有可选的业务组表（BAT）、运行状态表（RST）和时间偏移表（TOT）等。 （4）DVB数据广播信息，包括数据管道、异步数据报、同步、被同步数据流、多协议封装、循环数据、循环对象。,音频 视频 数据,188B,188B,188B,188B,188B,包头 （4B）,调整字段（可选）,有效载荷,MUX,188B,包头： PID 加扰控制 差错指示器
9、 连续计算器 ,调整字段包括节目时钟PCR,有效载荷可以包括： 打包的原始流PES 节目专有信息PSI DVB业务信息SI,MPEG2的传送,数字电视专用信息PSI与业务信息SI,PSI的概念： (Program Specific Information)在MPEG-2中，专门定义了PSI节目信息（由4个表组成）。其作用是自动设置和引导接收机，在TS流中找到需要的码流进行解码。PSI信息通过复用器 插入到TS流中，并用特定的PID（包标识符）进行标识 SI的概念： (Sevice Information)DVB对MPEG-2的PSI进行了扩充，定义了许多辅助信息，在PSI四个表的基础上再增加了
10、九个表，形成业务信息 SI 。业务信息（SI）是对整个系统所有码流的描述。,几类重要的表,PSI/SI各表的联系,PAT,SDT,PID=0X00,PID=0X0011,TS流,Network ID,Program Number=0,NIT,PMT,EIT,Service ID,Service ID=Program Number,传输流号,频率,调制方式,符号率,业务号,业务类型,业务名称,PCRPID,音频PID,视频PID,节目名称,节目简介,开始时间,播放时长,观看等级,锁定频点,输出节目,节目信息,频道信息,其他的压缩编码方式,1、MPEG_1的视频压缩算法依赖于两个基本技术，一是基于
11、16*16（像素*行）块的运动补偿，二是基于变换域的压缩技术来减少空域冗余度，对运动不激烈的视频信号可获得较好的图像质量，但当运动激烈时，图像会产生马赛克现象。 MPEG-1以1.5Mbps的数据率传 输视音频信号，MPEG-1在视频图像质量方面相当于VHS录像机的图像质量，视频录像的清晰度的彩色模式240TVL,两路立体声伴音的质量接近CD 的声音质量。 MPEG-1是前后帧多帧预测的压缩算法，具有很大的压缩灵活性，能变速率压缩视频，可视不同的录像环境，设置不同的压缩质量，从每小时 80MB至400MB不等，但数据量和带宽还是比较大。 2、MPEG-4是为移动通信设备在Internet网实时
12、传输视音频信号而制定的低速率、高压 缩比的视音频编码标准。 MPEG-4标准是面向对象的压缩方式，不是像MPEG-1和MPEG-2那样简单地将图像分为一些像块，而是根据图像的内容， 其中的对象（物体、人物、背景）分离出来，分别进行帧内、帧间编码，并允许在不同的对象之间灵活分配码率，对重要的对象分配较多的字节，对次要的对象分配 较少的字节，从而大大提高了压缩比，在较低的码率下获得较好的效果， MPEG-4支持MPEG-1、MPEG-2中大多数功能，提供不同的视频标准源格 式、码率、帧频下矩形图形图像的有效编码。,其他压缩编码方式,总之，MPEG-4有三个方面的优势： 、具有很好的兼容性； 、MP
13、EG-4比其他算法提供更好的压缩比，最高达200：1； 、MPEG-4在提供高压缩比的同时，对数据的损失很小。所以，MPEG-4的应用能大幅度的降低录像存储容量，获得较高的录像清晰度，特别适用于长时间实时录像的需求，同时具备在低带宽上优良的网络传输能力 3 、H.264标准中有多个闪光之处，如统一的VLC符号编码，高精度、多模式的位移估计，基于44块的整数变换、分层的编码语法等。这些措施使得 H.264算法具有很的高编码效率，在相同的重建图像质量下，能够比H.263节约50左右的码率。H.264的码流结构网络适应性强，增加了差错恢复 能力，能够很好地适应IP和无线网络的应用。 其实现在多数的什么H.264都是H.263通过改进后的算法，是压缩率变的小了点（包括现在有个别的生产厂家，我同事都看到过他们的源代码）！如果是从单个画面清晰度比较，MPEG4有优势；从动作连贯性上的清晰度，H.264有优势！,Thank you ！,
