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Standard MPEG2 La structure fondamentale et les algorithmes de codage MPEG2 sont les mêmes que pour MPEG1 (*) - architecture I,B,P (**)- codage du mouvement.

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1 Standard MPEG2 La structure fondamentale et les algorithmes de codage MPEG2 sont les mêmes que pour MPEG1 (*) - architecture I,B,P (**)- codage du mouvement par macro-bloc (***)- TCD intra-frame et inter-frame Pourquoi MPEG2 ? – pour répondre aux besoins - de résolution et de qualité supérieures; - de compatibilité avec le parc déquipement ( TV) et les canaux de transmission hétérogènes - de protection contre les erreurs de transmission dans des canaux bruités …

2 Applications MPEG2 Télévision numérique SD et HD; DVB ( satellite), DTTB(TNT), Production et archivage de la vidéo HD VOD Digital Cinéma via satellite, Internet large bande Qualité de télédiffusion SD est associé à un débit à 6Mbit/s pour un seul programme vidéo Qualité HD >15 (19 et plus) Mbit/sec.

3 Décodeur vidéo MPEG simplifié Vecteurs de déplacement V Train binaire codé Compens. MvT Mémoire- image TCD Inverse Balayage inverse et déquantif Décodage LV pels + Daprès ISO/IEC, MPEG2 Test Model 5, Avril, 1993

4 Spécificités technologiques du MPEG2 (1) MPEG2 traite les images vidéo progressives et entrelacées Moyens du standard : - field/frame prediction modes - field/frame DCT (2) MPEG2 permet dassurer une meilleure qualité visuelle à la résolution spatiale et temporelle égale Moyens du standard : - matrice de quantification propriétaire, un mode de balayage supplémentaire (alternative scan order vs. Zig-zag). (3) Compatibilité et adaptation aux moyens matériels de visionnage et de la transmission Moyens du standard - scalabilité - chroma supporté 4:2:0, 4:2:2, 4:4:4 (4) Orientation vers la transmission plutôt que vers le stockage Moyens du standard - mécanismes de récupération de lerreur « error concealment », ex. « concealment motion vectors ».

5 Modes de prédiction image/trame Image - frame Trame supérieure « Top field » Trame inférieure « Bottom field »

6 Modes de prédiction image/trame (II) Image PréditeImage de référence Mode Field : Chaque trame peut être prédite -soit par la trame de la même parité -soit par la trame de la parité opposée -Ainsi dans les images P pour le mode « field » deux vecteurs du mouvement sont possibles.

7 Field/frame prediction (III) Image de référence Image Prédite Mode Frame : un seul vecteur de déplacement par macro-bloc, les deux trames sont considérées comme une image

8 Sélection des modes de prédiction par le mouvement Critère de sélection : minimisation du critère de la mise en correspondance ( MAD ou EQM). Quelques indications : - Si le mouvement est fort, le mode de prédiction « field » sera la meilleure ; - Si le mouvement est faible alors le codage progressif ( frame ) conviendrait. Un mode supplémentaire : « dual prime prédiction » - permet de coder les vecteurs de déplacement de façon différentiel en économisant le débit pour le codage de vecteurs de déplacement des trames;

9 Support du mode entrelacé field/frame DCT (I) MacroblockFrame DCT Mode image (frame) pour le codage des blocs (DCT) : Chaque bloc 8x8 contient les pixels de deux trames (supérieure et inférieure) et la transformée DCT est appliquée à un tel bloc;

10 Support du mode entrelacé field/frame DCT (II) MacroblockFrame DCT Mode field DCT : chaque bloc 8x8 contient les pixels dune seule trame et la transformée DCT est appliquée à un tel bloc; Lintérêt : quand le mouvement est fort, le décalage spatial entre les trames est important ; cela peut amener à une variation importante de la luminance, donc à laugmentation de la haute fréquence.

11 Balayage alternatif Zig-zag: plus convenable pour la vidéo aux formats progressifs Balayage alternatif : a été proposé pour le mode frame DCT: Statistiquement, lénergie savère plus forte dans les hautes fréquences. RLC est donc plus efficace

12 Support du mode entrelacé Field DCT(I) Macroblock Exemple du mouvement fort nécessitant le mode « field DCT »

13 Scalabilité Scalabilité : capacité davoir dans le même train binaire plusieurs versions de la source. Dans le train binaire scalable on peut omettre des parties spécifiées et décoder une image complète avec la qualité correspondante au débit utilisé Scalabilité en MPEG2 Spatiale : le décodeur peut décoder les images de plusieurs résolutions Temporelle : une vidéo peut être décodée à la cadence temporelle différente SNR : la qualité différente dune même source vidéo déterminée par le pas de quantification. Les trains binaires scalables contiennent toujours le « niveau de base » - la version « minimale » de la source.

14 Scalabilité spatiale Source HD Filtrage spatial et sous- échantillonnage SD Codage MPEG2 Décodage et sur- échantillonnage Encodeur MPEG2 Base layer Enhancement layer Prédiction Le niveau de base est encodé indépendamment des niveaux damélioration

15 Scalabilité temporelle Source Décodage Encodeur MPEG2 Base layer Enhancement layer Encodage

16 Profils et niveaux (I) La diversité des résolutions et des qualités dencodage est formalisée en MPEG2 à laide des profils et niveaux. Profil : est défini comme un sous-ensemble de la syntaxe complète du train binaire Niveau : des niveaux sont définis à lintérieur de chaque profil. Le niveau (level) est défini comme lensemble des contraintes imposées sur les paramètres du train binaire (par exemple, la résolution spatiale des images) Notation : Ex. signifie main level

17 Profils et niveaux (II) ProfileLevelCommentaire Simplemain Mainlow,main, High-1440, High SNRLow, mainscalable SpatialHigh-1440 ( base layer + SNR), High-1440(Base layer + spatial)… scalable High ProfileMain (Base layer + SNR), Main (Base Layer + spatial)… Scalable

18 Profils et niveaux. Exemples (III) ProfileLevelRésolution max, Nbr niveaux Simplemain720/576/30 Mainlow, main, High-1440, High 352/288/30 720/576/ /1152/ /1152/60 SNRlow, main 352/288/30, 2 niveaux 720/576/30, 2 niveaux SpatialHigh-1440 ( base layer + SNR), High-1440(Base layer + spatial)… 2 niveaux : base 720/576/30 ou 352/288/30 ou 768/576/30 Etc.. Enh. 1440/1152/30 Etc..

19 MPEG 2 System Flux de programme (program stream) Flux de transport (transport stream). Le flux de transport est conçu pour communiquer ou enregistrer un ou plusieurs programmes audio, vidéo ou autre. Avant quun flux vidéo puisse être décodé, il doit être extrait du transport stream. Décodeur du canal Démulti- plexeur du TS Horloge Décodeur vidéo Décodeur audio Canal TS contenant 1 ou plusieurs programmes


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