El estándar MPEG-2

El estándar MPEG-2 es genérico, esto significa que sus especificaciones no están orientadas a una aplicación en concreto sino que contiene un conjunto de herramientas que permiten su uso en una gran variedad de aplicaciones de uso muy diferente, además permite diferentes condiciones de operaciones tales como diferentes bitrates, diferentes canales de transmisión, etc. Esta característica hace que el MPEG-2 sea un estándar flexible y que puede ser usado en un gran número de aplicaciones digitales a la vez que también aumenta su complejidad.

necesidades de las diferentes aplicaciones a usar, a parte de para poder permitir la continua optimización y mejora de los codificadores. A pesar de ser un estándar ya completo y cerrado, su aplicación aún no ha encontrado límites.

Para poder hacerse una idea del rango de aplicaciones en las que se puede aplicar el estándar, podemos ver la siguiente lista, en la que encontramos aplicaciones que se tuvieron en cuenta para que el estándar facilitara su implementación.

• Televisión – Por radiodifusión terrestre, satélite y cable.

• Televisión de alta definición – Por radiodifusión terrestre, satélite y cable. Así como el Cine electrónico.

• Video en sistemas de almacenamiento digital (DSM): CD-ROM, DVD… • Video en computadoras – Video e-mail, sistemas de información multimedia. • Video bajo demanda (VoD) – Películas, eventos en directo…

• Videocomunicación – Video multipunto.

• Network Video – Video sobre diferentes redes: ATM, LAN… • Video Profesional – Edición no lineal, post-producción.

La amplia gama de aplicaciones del MPEG-2 sea seguramente la clave de su éxito. Ya que su desarrollo ha provocado que en el campo de la multimedia digital pase de ser una industria donde todos avanzaban por libre, a un industria dinámica y unificada, con estándares que fomentan la interoperabilidad de los productos, y sobretodo una industria competitiva.

3.3.1 Organización de la norma ISO/IEC 13818

El documento que describe el estándar MPEG-2 es la norma/recomendación ISO/IEC 13818 y está dividido en 9 capas o partes. Las tres primeras partes de MPEG-2 son las más importantes.

• ISO/IEC 13818-1:2000. Systems.

• ISO/IEC 13818-2:2000. Video.

• ISO/IEC 13818-3:1998. Audio.

• ISO/IEC TR 13818-5: 1997. Software simulation. • ISO/IEC 13818-6: 1998. Extensions for DSM-CC.

• ISO/IEC 13818-7: 1997. Advanced Audio Coding (AAC).

• ISO/IEC 13818-9: 1996. Extension for real time interface for systems decoders. • ISO/IEC 13818-10: 1999. Conformance extensions for Digital Storage Media

Command and Control (DSM-CC).

Además de estos documentos, se han publicado otras correcciones y ampliaciones.

Como hemos dicho, las más importantes son las siguientes:

• 13818-1 Sistema: Especifica como combinar o multiplexar diferentes tipos de información multimedia en un único stream para que pueda ser o bien transmitido o bien almacenado. Existen dos formatos, cada uno óptimo en diferentes aplicaciones, Flujo de Programa (Program Stream) y Flujo de Transporte (Transport Stream). El esquema general de esta capa se muestra en la figura 3.1.

• 13818-3 Audio: Especifica la codificación de la señal de audio.

3.3.2 Perfiles y Nivles

La Especificación anterior está destinada a ser genérica en el sentido de que sirva para una gran gama de aplicaciones, velocidades binarias, resoluciones, calidades y servicios. Las aplicaciones deben abarcar, entre otras cosas, medios de almacenamiento digital, radiodifusión de televisión y comunicaciones. En la elaboración de la especificación de vídeo se han considerado diversas exigencias de aplicaciones típicas, se han formulado los elementos algorítmicos necesarios y se han integrado en una sola sintaxis.

Sin embargo, considerando la aplicación práctica de toda la sintaxis, se ha estipulado también un número limitado de subconjuntos de la sintaxis por medio de "perfil" y "nivel".

Perfil

Un "perfil" es un subconjunto definido de toda la sintaxis de tren de bits definida. Dentro de los límites impuestos por la sintaxis de un perfil dado, es posible aún requerir una variación muy grande en el funcionamiento de los codificadores y decodificadores según los valores tomados por los parámetros en el bitstream.

Por ejemplo, es posible especificar tamaños de trama de hasta (aproximadamente) 214 de anchura de muestra por 214 de altura de línea. Actualmente no es práctico ni económico utilizar un decodificador capaz de implementar todos los tamaños de tramas posibles.

Nivel

Para tratar este problema se definen "niveles" dentro de cada perfil. Un nivel es un conjunto definido de constricciones impuestas a los parámetros en el tren de bits. Estas constricciones pueden ser simples límites de números. Como otra posibilidad, pueden adoptar la forma de constricciones en combinaciones aritméticas de los parámetros (por ejemplo, la anchura de trama multiplicada por la altura de trama multiplicada por la velocidad de trama).

Las principales características de estos perfiles y niveles se detallan en las tablas siguientes.

Perfil Características

Simple Muestreo 4:2:0, solo cuadros I y P, no codificación escalable

Main Como arriba, incluyendo cuadros B

SNR Como arriba, incluyendo escalabilidad SNR

Spatial Como arriba, incluyendo escalabilidad espacial

High Como arriba, incluyendo muestreo 4:2:2

Tabla 3.1 Características de los perfiles de MPEG-2

Nivel Resolución máxima

Low 352x288 (luminancia), 30 Hz

Main 720x576 (luminancia), 30 Hz

High-1440 1440x1152 (luminancia), 60 Hz

Low 1920x1152 (luminancia), 60 Hz

Tabla 3.2 Resoluciones máximas de los niveles de MPEG-2

Perfiles

Simple Main SNR Esc. Spat. Esc. High

High

80

100

High 1440

60

60

80

Main

15

15

15

20

Niveles _Low

4

4

Tabla 3.3 Combinaciones recomendadas Perfil/Nivel y Máximo bitrate (Mbps)