MPEG-2 视频

MPEG-2 Video 是由 ISO/IEC 运动图像专家组与 ITU-T 联合制定的视频压缩标准，正式编号为 ISO/IEC 13818-2 和 ITU-T H.262。第一版在 1995 年完成，目标是以同一套解码语法覆盖数字电视、存储介质和通信等不同分辨率、码率及扫描方式。

“MPEG-2”是一组标准，不只指视频编码。

Part 1（ISO/IEC 13818-1、ITU-T H.222.0）规定节目流、传输流和系统复用，Part 2 规定视频，Part 3 与 Part 7 涉及不同音频编码。MPEG-2 Video 因而不是文件容器，也不自动包含 MPEG 音频；扩展名为 .mpg、.vob 或 .ts 的文件需要分别检查其中的视频、音频和系统层。

编码图像按序列、图像组、图像、切片、宏块和块等层次组织。常见 4:2:0 视频的一个宏块覆盖 16×16 个亮度采样及相应色度采样，并进一步分为 8×8 块进行离散余弦变换。变换把空间像素转换为不同频率的系数，量化再降低这些系数的精度；较强量化通常减少码率，也更容易产生方块、振铃和细节损失。量化矩阵可以针对帧内与非帧内块调整不同频率的保留程度。MPEG-2 Video 使用 I、P、B 三类主要图像。I 图像不依赖其他图像的运动补偿，可作为随机访问和错误恢复的基础；P 图像从先前的 I 或 P 图像预测；B 图像可以同时利用前向与后向参考。图像组规定一段码流中的典型排列，但标准并不要求固定长度。由于 B 图像所引用的后向参考需要先解码，码流中的解码顺序可能不同于显示顺序。封闭图像组与开放图像组对跨边界参考的处理也不同。

运动补偿通常以 16×16 宏块或相应分区为单位，用运动矢量指出参考画面中的预测位置。编码器怎样搜索运动矢量、判断场景切换或分配比特不属于标准强制算法，只要输出码流能按规定解码即可。MPEG-2 视频一般使用半像素运动补偿，不具备后续 AVC、HEVC 那样更细的分区体系，因此复杂运动和边缘在较低码率下可能需要更多残差数据。

该标准从设计上兼顾逐行与隔行视频。图像可以作为完整帧或单独的场编码，帧图像中的宏块还可选择帧预测、场预测以及帧或场离散余弦变换。码流使用 progressive_sequence、progressive_frame、top_field_first 和 repeat_first_field 等标志描述扫描与显示时序。电影来源节目可用逐行图像配合重复场标志形成 3:2 下拉，也可在制作阶段转换为真正的隔行画面；只看容器报告的输出帧率，未必能判断原始运动结构。

配置文件限定编码工具与色度能力，级别限定分辨率、采样率、码率和缓冲资源。Simple Profile 不使用 B 图像，Main Profile 是广播和消费发行最常见的基础；后续还包括面向可伸缩编码、高色度或专业制作的配置。Main Level 常用于标准清晰度数字电视和 DVD，High-1440 与 High Level 扩展到高清参数，4:2:2 Profile 则服务于较高色度精度的节目制作与传输。配置文件与级别的组合必须整体判断，不能只看到“Main”便确定画面尺寸。

视频缓冲验证器模型规定假想解码器怎样按码流时序接收和移除数据，用于约束峰值数据量和缓冲占用。编码器可以生成恒定码率或可变码率节目，但必须使合规解码器的缓冲既不溢出也不下溢。码率控制的具体方法不在规范内，因而相同平均码率的两个 MPEG-2 编码可能具有不同的瞬时分配和画面质量。

DVD-Video 主要使用 MPEG-2 Video：面向 525/60 系统的完整画面通常为 720×480，面向 625/50 系统通常为 720×576，并与音轨、字幕和导航包一起封装在 VOB 中。数字电视更常把视频基本流置于 MPEG-2 Transport Stream，以适应连续广播和多节目复用。节目流、传输流和视频基本流各有不同边界，不能把 TS 或 VOB 本身称为一种视频编码。MPEG-2 Video 也用于卫星、有线与地面数字电视、早期高清广播、专业节目交换、SVCD，以及部分 Blu-ray 和 HD DVD。Blu-ray 允许 MPEG-2 作为视频编码，但较大的盘片容量与高清标志不会改变其基本压缩工具；实际码率通常高于 DVD。此后 H.264 / AVC 与 HEVC 在许多新系统中以更复杂的预测和分区换取更高压缩效率，MPEG-2 仍因既有节目、广播基础设施和设备兼容性继续被解码与保存。

MPEG-2 Video 标识只说明码流遵循 H.262 / ISO/IEC 13818-2，不能单独确定清晰度、扫描方式、画面比例或质量。标准允许多种参数组合，最终结果还取决于源素材、制式转换、去噪、量化矩阵、图像组结构、编码器实现和可用码率。