MPEG-2 (también conocido como H.222/H.262, según la definición de la UIT ) es un estándar para la " codificación genérica de imágenes en movimiento e información de audio asociada". [1] Describe una combinación de métodos de compresión de vídeo con pérdida y de compresión de datos de audio con pérdida , que permiten el almacenamiento y la transmisión de películas utilizando los medios de almacenamiento y el ancho de banda de transmisión disponibles actualmente. Si bien MPEG-2 no es tan eficiente como estándares más nuevos, como H.264/AVC y H.265/HEVC , la compatibilidad con hardware y software existentes significa que aún se usa ampliamente, por ejemplo, en la transmisión de televisión digital por aire y en el estándar DVD-Video .
El formato MPEG-2 se utiliza ampliamente para las señales de televisión digital que se transmiten por sistemas de televisión terrestre (por aire), por cable y por satélite . También especifica el formato de películas y otros programas que se distribuyen en DVD y discos similares. Las estaciones de televisión , los receptores de televisión , los reproductores de DVD y otros equipos suelen estar diseñados según este estándar. El MPEG-2 fue el segundo de varios estándares desarrollados por el Grupo de expertos en imágenes en movimiento ( MPEG ) y es un estándar internacional ( ISO / IEC 13818 , titulado Tecnología de la información: codificación genérica de imágenes en movimiento e información de audio asociada ). Las partes 1 y 2 del MPEG-2 se desarrollaron en colaboración con la UIT-T y tienen un número de catálogo respectivo en la serie de recomendaciones de la UIT-T.
Si bien MPEG-2 es el núcleo de la mayoría de los formatos de televisión digital y DVD, no los especifica por completo. Las instituciones regionales pueden adaptarlo a sus necesidades restringiendo y ampliando aspectos del estándar. Consulte Perfiles y niveles de video .
MPEG-2 Parte 1 (ISO/IEC 13818-1 y ITU-T Rec. H.222.0 [2] [3] ), titulada Sistemas , define dos formatos contenedores distintos, pero relacionados . Uno es el flujo de transporte , un formato de paquete de datos diseñado para transmitir un paquete de datos en cuatro paquetes de datos ATM para transmitir video y audio digital por medios de transmisión fijos o móviles, donde el comienzo y el final del flujo pueden no identificarse, como radiofrecuencia , cable y medios de grabación lineal, ejemplos de los cuales incluyen transmisión ATSC / DVB / ISDB / SBTVD y grabación HDV en cinta. El otro es el flujo de programa , una versión extendida del formato contenedor MPEG-1 con menos sobrecarga que el flujo de transporte . El flujo de programa está diseñado para medios de almacenamiento de acceso aleatorio como unidades de disco duro , discos ópticos y memoria flash .
Los formatos de archivo de flujo de transporte incluyen M2TS , que se utiliza en discos Blu-ray , AVCHD en DVD regrabables y HDV en tarjetas flash compactas . Los archivos de flujo de programa incluyen VOB en DVD y Enhanced VOB en el efímero HD DVD . El flujo de transporte estándar MPEG-2 contiene paquetes de 188 bytes. M2TS antepone cada paquete con 4 bytes que contienen un indicador de permiso de copia de 2 bits y una marca de tiempo de 30 bits.
La ISO autorizó a la " SMPTE Registration Authority, LLC" como autoridad de registro para los identificadores de formato MPEG-2. El descriptor de registro del transporte MPEG-2 lo proporciona la norma ISO/IEC 13818-1 para permitir a los usuarios de la norma transportar datos de forma inequívoca cuando su formato no sea necesariamente un estándar internacional reconocido. Esta disposición permitirá que la norma de transporte MPEG-2 transporte todo tipo de datos, al tiempo que proporciona un método de identificación inequívoca de las características de los datos privados subyacentes. [4]
MPEG-2 Parte 2 (ISO/IEC 13818-2 y ITU-T Rec. H.262), titulada Video , es similar al estándar anterior MPEG-1 Parte 2 , pero agrega soporte para video entrelazado , el formato utilizado por los sistemas de transmisión de TV analógica. El video MPEG-2 no está optimizado para velocidades de bits bajas , especialmente inferiores a 1 Mbit/s en resoluciones de definición estándar . Todos los decodificadores de video MPEG-2 compatibles con estándares son totalmente capaces de reproducir secuencias de video MPEG-1 que se ajusten a los límites de flujo de bits de parámetros restringidos (CPB).
Con algunas mejoras, el vídeo y los sistemas MPEG-2 también se utilizan en algunos sistemas de transmisión HDTV y es el formato estándar para la televisión digital ATSC por aire . [5]
MPEG-2 introduce nuevos métodos de codificación de audio en comparación con MPEG-1: [6]
La parte 3 de MPEG-2 (ISO/IEC 13818-3), denominada Audio , mejora el audio de MPEG-1 al permitir la codificación de programas de audio con más de dos canales , hasta multicanal 5.1. Este método es compatible con versiones anteriores de MPEG-1, lo que permite que los decodificadores de audio MPEG-1 decodifiquen los dos componentes estéreo principales de la presentación. [7] Esta extensión se denomina MPEG Multicanal o MPEG-2 BC (compatible con versiones anteriores). [8] [9] [10] [11]
La Parte 3 de MPEG-2 también define velocidades de bits y frecuencias de muestreo adicionales para las capas de audio I, II y III de MPEG-1. [12] Esta extensión se conoce como MPEG-2 LSF (frecuencias de muestreo bajas), ya que las nuevas frecuencias de muestreo son múltiplos de la mitad (16, 22,05 y 24 kHz) de las frecuencias de muestreo definidas en MPEG-1 (32, 44,1 y 48 kHz).
La Parte 7 del MPEG-2 (ISO/IEC 13818-7), denominada Advanced Audio Coding (AAC), especifica un formato de audio bastante diferente y no compatible con versiones anteriores. [10] Este formato se denomina comúnmente Advanced Audio Coding (AAC), pero originalmente se denominaba MPEG-2 NBC (no compatible con versiones anteriores). [8] [9] [13]
El formato AAC es más eficiente que los estándares de audio MPEG anteriores y, en algunos aspectos, es menos complicado que su predecesor, el formato MPEG-1 Parte 3 Audio Layer 3 , ya que no tiene el banco de filtros híbridos. Admite de 1 a 48 canales a frecuencias de muestreo de 8 a 96 kHz, con capacidades multicanal, multilingüe y multiprograma. [6]
El formato AAC también se define en MPEG-4 Parte 3. [ cita requerida ]
Las normas MPEG-2 se publican como "partes". Cada parte cubre un aspecto determinado de la especificación completa.
MPEG-2 evolucionó a partir de las deficiencias de MPEG-1.
Debilidades conocidas del formato MPEG-1:
Sakae Okubo de NTT fue el coordinador de la UIT-T para el desarrollo del estándar de codificación de vídeo H.262/MPEG-2 Parte 2 y el presidente de requisitos en MPEG para el conjunto de estándares MPEG-2. [27] La mayoría de las patentes que sustentan la tecnología MPEG-2 son propiedad de tres empresas: Sony (311 patentes), Thomson (198 patentes) y Mitsubishi Electric (119 patentes). [28] Hyundai Electronics (ahora SK Hynix ) desarrolló el primer decodificador MPEG-2 SAVI (sistema/audio/vídeo) en 1995. [29]
.mpg, .mpeg, .m2v, .mp2, .mp3 son algunas de las extensiones de nombre de archivo utilizadas para los formatos de archivos de audio y vídeo MPEG-1 o MPEG-2.
La extensión de archivo MP3 (formalmente MPEG-1 Audio Layer III o MPEG-2 Audio Layer III ) es un formato de codificación para audio digital desarrollado en gran parte por la Sociedad Fraunhofer en Alemania, con el apoyo de otros científicos digitales en los Estados Unidos y otros lugares.
El estándar DVD-Video utiliza vídeo MPEG-2, pero impone algunas restricciones:
HDV es un formato para grabar y reproducir vídeo MPEG-2 de alta definición en una cinta de casete DV.
MOD y TOD son formatos de grabación para uso en videocámaras de consumo basadas en archivos digitales.
XDCAM es un formato de grabación de vídeo profesional basado en archivos.
Restricciones específicas de la aplicación en vídeo MPEG-2 en el estándar DVB :
Resoluciones permitidas para SDTV :
Para HDTV:
El estándar ATSC A/53 utilizado en Estados Unidos utiliza video MPEG-2 en el Perfil Principal @ Alto Nivel (MP@HL), con restricciones adicionales como la tasa de bits máxima de 19,39 Mbit/s para televisión abierta y 38,8 Mbit/s para televisión por cable, formato de submuestreo de croma 4:2:0 e información de colorimetría obligatoria.
ATSC permite las siguientes resoluciones de video, relaciones de aspecto y velocidades de cuadro/campo:
El estándar ATSC A/63 define resoluciones y velocidades de aspecto adicionales para la señal de 50 Hz (PAL).
La especificación ATSC y MPEG-2 permiten el uso de cuadros progresivos, incluso dentro de una secuencia de vídeo entrelazada. Por ejemplo, una estación que transmite una secuencia de vídeo 1080i60 puede utilizar un método de codificación en el que esos 60 campos se codifican con 24 cuadros progresivos y los metadatos indican al decodificador que los entrelace y realice una conversión 3:2 antes de la visualización. Esto permite a las emisoras cambiar entre contenido entrelazado de 60 Hz (noticias, telenovelas) y progresivo de 24 Hz (horario de máxima audiencia) sin finalizar la secuencia MPEG-2 e introducir varios segundos de retraso a medida que el televisor cambia de formato. Esta es la razón por la que las secuencias 1080p30 y 1080p24 permitidas por la especificación ATSC no se utilizan en la práctica.
Los formatos de 1080 líneas están codificados con matrices de luminancia de 1920 × 1088 píxeles y matrices de croma de 960 × 540, pero las últimas 8 líneas son descartadas por el proceso de decodificación y visualización MPEG-2.
ATSC A/72 es la revisión más reciente de los estándares ATSC para televisión digital, que permite el uso del formato de codificación de vídeo H.264/AVC y la señal 1080p60.
El audio MPEG-2 fue un contendiente para el estándar ATSC durante la " Gran Alianza " de DTV , pero perdió frente a Dolby AC-3 .
Las características técnicas del MPEG-2 en ATSC son también válidas para el ISDB-T , salvo que en el principal TS ha agregado un segundo programa para dispositivos móviles comprimido en MPEG-4 H.264 AVC para vídeo y AAC -LC para audio, conocido principalmente como 1seg .
MPEG-2 es uno de los tres formatos de codificación de vídeo compatibles con Blu-ray Disc. Los primeros lanzamientos de Blu-ray solían utilizar vídeo MPEG-2, pero los lanzamientos más recientes casi siempre están en H.264 o, ocasionalmente, en VC-1 . Solo se admite vídeo MPEG-2 (MPEG-2 parte 2), Blu-ray no admite audio MPEG-2 (partes 3 y 7). Además, el formato contenedor utilizado en los discos Blu-ray es un flujo de transporte MPEG-2, independientemente de los códecs de audio y vídeo que se utilicen.
A partir del 3 de enero de 2024, las patentes MPEG-2 han expirado en todo el mundo, con la única excepción de Malasia, donde se espera que la última patente expire en 2035. [30] La última patente estadounidense expiró el 23 de febrero de 2018. [31] [32]
MPEG LA , una organización privada de licencias de patentes, había adquirido derechos de más de 20 corporaciones y una universidad para licenciar un fondo de patentes de aproximadamente 640 patentes en todo el mundo, que afirmaba que eran "esenciales" para el uso de la tecnología MPEG-2. Los titulares de patentes incluían a Sony , Mitsubishi Electric , Fujitsu , Panasonic , Scientific Atlanta , Columbia University , Philips , General Instrument , Canon , Hitachi , JVC Kenwood , LG Electronics , NTT , Samsung , Sanyo , Sharp y Toshiba . [33] [34] Cuando se mantiene la patentabilidad del software y las patentes no han expirado (solo Malasia), el uso de MPEG-2 requiere el pago de tarifas de licencia a los titulares de patentes. Otras patentes fueron licenciadas por Audio MPEG, Inc. [35] El desarrollo del estándar en sí tomó menos tiempo que las negociaciones de patentes. [36] La agrupación de patentes entre los titulares de patentes esenciales y periféricos en el fondo MPEG-2 fue el tema de un estudio de la Universidad de Wisconsin. [37]
Según el acuerdo de licencia MPEG-2, cualquier uso de la tecnología MPEG-2 en países con patentes activas (Malasia) está sujeto a regalías . [38] Los codificadores y decodificadores MPEG-2 están sujetos a 0,35 dólares por unidad. [38] Además, cualquier medio empaquetado (DVD/flujos de datos) está sujeto a tarifas de licencia según la duración de la grabación/transmisión. Las regalías tenían un precio más alto anteriormente, pero se redujeron en varios puntos, el más reciente el 1 de enero de 2018. [38] Una crítica anterior al fondo de patentes MPEG-2 fue que, aunque el número de patentes había disminuido de 1.048 a 416 en junio de 2013, la tarifa de licencia no había disminuido con la tasa de expiración de las patentes MPEG-2. [39] [40] [41]
Las siguientes organizaciones han sido titulares de patentes para MPEG-2, como se indica en MPEG LA . Consulte también Lista de patentes de MPEG-2 de Estados Unidos .
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