MPEG-2 視像

MPEG-2 Video 是由 ISO/IEC 運動圖像專家組與 ITU-T 聯合制定的視頻壓縮標準，正式編號為 ISO/IEC 13818-2 和 ITU-T H.262。第一版在 1995 年完成，目標是以同一套解碼語法覆蓋數字電視、存儲介質和通信等不同分辨率、碼率及掃描方式。

“MPEG-2”是一組標準，不只指視頻編碼。

Part 1（ISO/IEC 13818-1、ITU-T H.222.0）規定節目流、傳輸流和系統複用，Part 2 規定視頻，Part 3 與 Part 7 涉及不同音頻編碼。MPEG-2 Video 因而不是文件容器，也不自動包含 MPEG 音頻；擴展名為。mpg、.vob 或。ts 的文件需要分別檢查其中的視頻、音頻和系統層。

編碼圖像按序列、圖像組、圖像、切片、宏塊和塊等層次組織。常見 4:2:0 視頻的一個宏塊覆蓋 16×16 個亮度採樣及相應色度採樣，並進一步分為 8×8 塊進行離散餘弦變換。變換把空間像素轉換為不同頻率的係數，量化再降低這些係數的精度；較強量化通常減少碼率，也更容易產生方塊、振鈴和細節損失。量化矩陣可以針對幀內與非幀內塊調整不同頻率的保留程度。MPEG-2 Video 使用 I、P、B 三類主要圖像。I 圖像不依賴其他圖像的運動補償，可作為隨機訪問和錯誤恢復的基礎；P 圖像從先前的 I 或 P 圖像預測；B 圖像可以同時利用前向與後向參考。圖像組規定一段碼流中的典型排列，但標準並不要求固定長度。由於 B 圖像所引用的後向參考需要先解碼，碼流中的解碼順序可能不同於顯示順序。封閉圖像組與開放圖像組對跨邊界參考的處理也不同。

運動補償通常以 16×16 宏塊或相應分區為單位，用運動矢量指出參考畫面中的預測位置。編碼器怎樣搜索運動矢量、判斷場景切換或分配比特不屬於標準強制算法，只要輸出碼流能按規定解碼即可。MPEG-2 視頻一般使用半像素運動補償，不具備後續 AVC、HEVC 那樣更細的分區體系，因此複雜運動和邊緣在較低碼率下可能需要更多殘差數據。

該標準從設計上兼顧逐行與隔行視頻。圖像可以作為完整幀或單獨的場編碼，幀圖像中的宏塊還可選擇幀預測、場預測以及幀或場離散餘弦變換。碼流使用 progressive_sequence、progressive_frame、top_field_first 和 repeat_first_field 等標誌描述掃描與顯示時序。電影來源節目可用逐行圖像配合重複場標誌形成 3:2 下拉，也可在製作階段轉換為真正的隔行畫面；只看容器報告的輸出幀率，未必能判斷原始運動結構。

配置文件限定編碼工具與色度能力，級別限定分辨率、採樣率、碼率和緩衝資源。Simple Profile 不使用 B 圖像，Main Profile 是廣播和消費發行最常見的基礎；後續還包括面向可伸縮編碼、高色度或專業製作的配置。Main Level 常用於標準清晰度數字電視和 DVD，High-1440 與 High Level 擴展到高清參數，4:2:2 Profile 則服務於較高色度精度的節目製作與傳輸。配置文件與級別的組合必須整體判斷，不能只看到“Main”便確定畫面尺寸。

視頻緩衝驗證器模型規定假想解碼器怎樣按碼流時序接收和移除數據，用於約束峯值數據量和緩衝佔用。編碼器可以生成恆定碼率或可變碼率節目，但必須使合規解碼器的緩衝既不溢出也不下溢。碼率控制的具體方法不在規範內，因而相同平均碼率的兩個 MPEG-2 編碼可能具有不同的瞬時分配和畫面質量。

DVD-Video 主要使用 MPEG-2 Video：面向 525/60 系統的完整畫面通常為 720×480，面向 625/50 系統通常為 720×576，並與音軌、字幕和導航包一起封裝在 VOB 中。數字電視更常把視頻基本流置於 MPEG-2 Transport Stream，以適應連續廣播和多節目複用。節目流、傳輸流和視頻基本流各有不同邊界，不能把 TS 或 VOB 本身稱為一種視頻編碼。MPEG-2 Video 也用於衞星、有線與地面數字電視、早期高清廣播、專業節目交換、SVCD，以及部分 Blu-ray 和 HD DVD。Blu-ray 允許 MPEG-2 作為視頻編碼，但較大的盤片容量與高清標誌不會改變其基本壓縮工具；實際碼率通常高於 DVD。此後 H.264 / AVC 與 HEVC 在許多新系統中以更復雜的預測和分區換取更高壓縮效率，MPEG-2 仍因既有節目、廣播基礎設施和設備兼容性繼續被解碼與保存。

MPEG-2 Video 標識只説明碼流遵循 H.262 / ISO/IEC 13818-2，不能單獨確定清晰度、掃描方式、畫面比例或質量。標準允許多種參數組合，最終結果還取決於源素材、制式轉換、去噪、量化矩陣、圖像組結構、編碼器實現和可用碼率。