MPEG2 표준이란 무엇입니까

멀티미디어 신호 전송에서 오디오 및 비디오 신호를 효과적으로 인코딩해야 고품질의 사운드 및 이미지를 최종적으로 확인할 수 있습니다. 이 문서에서는 MPEG2 표준의 압축 계층화 및 인코딩 원리에 대해 설명하고 칩에 MPEG2 오디오 인코딩을 구현하는 방법에 대해 설명합니다.

MPEG2 는 오늘날 가장 널리 사용되는 AV 압축 표준으로서 비디오, 오디오 및 디지털 정보 저장에 사용할 수 있습니다. 완벽한 MPEG2 표준은 STB 와 같은 방송 및 DVD 또는 D-VHS 와 같은 멀티미디어 어플리케이션에 적합합니다. MPEG2 는 MPEG2 인코더를 표준화하는 것이 아니라 MPEG2 로 인코딩된 비트 스트림에 대한 표준화된 형식을 제공하고 MPEG2 디코더에 대한 표준 모드를 제공합니다.

MPEG2 표준의 오디오 부분은 대체로 MPEG1 표준을 기반으로 하므로 호환성이 뛰어납니다. 이를 통해 기존 MPEG1 장치는 MPEG2 신호에서 MPEG1 호환 신호 중 일부를 디코딩할 수 있으며 MPEG2 장치는 MPEG1 신호를 디코딩하여 정방향 호환성을 제공합니다.

압축 계층화

MPEG2 및 MPEG1 오디오 압축은 세 가지 계층으로 나눌 수 있습니다. 레이어 수가 높을수록 압축 정도, 필요한 CPU 처리 능력 및 사운드 품질도 그에 따라 증가합니다. 전송에 필요한 대역폭은 그에 따라 감소합니다. 따라서 계층 1 은 압축률이 가장 낮고 필요한 CPU 처리 능력이 가장 낮으며 지연 시간도 가장 적습니다. 압축률이 가장 낮고 사운드 품질이 가장 낮기 때문에 필요한 전송 대역폭이 가장 큽니다. 3 층은 음질이 가장 좋고 압축률이 1: 10 에 달합니다. 처리 시간도 1 층의 거의 3 배에 달한다. 표 1 은 이 점을 잘 보여줍니다.

압축은 필요에 따라, 일부는 역사적인 이유로 세 개의 계층으로 나뉩니다.

첫째, 압축된 신호가 사용될 애플리케이션에 따라 크게 달라집니다. 예를 들어, 주로 고품질의 사운드를 재현하고 처리 능력/비용에 초점을 맞추려면 3 층을 선택해야 합니다. 처리 능력과 비용을 주로 고려하는 경우 1 층 또는 2 층을 선택할 수 있습니다. 그러나 세 번째 레이어를 선택하지 않으면 사운드가 재현될 때 부족할 수 있으므로 사용자는 자신의 특수 어플리케이션에 적합한 레이어를 선택하는 것을 고려해야 합니다.

둘째, 압축 레이어의 개념은 점차 발전해 왔습니다. 3 층 규범은 1, 2 층보다 늦게 정해졌다. 3 층 규격이 유행하기 시작했을 때, 1 층, 2 층 규격을 채택한 설비는 이미 매우 보편화되어 소비자들도 매우 익숙해졌다. 따라서 소비자들이 자신의 응용에 적합한 그 규범을 자유롭게 선택할 수 있도록 해야 한다.

MPEG2 오디오 압축 및 인코딩

3 계층 사양의 오디오 압축 및 인코딩 프로세스는 그림 1 에 나와 있습니다. 필터 뱅크는 고속 푸리에 변환 (FFT) 을 사용하여 시간 영역 샘플링을 같은 수의 주파수 영역 샘플링으로 변환합니다. 출력은 대역폭이 같은 일련의 하위 밴드입니다. 심리 음향 모드 프로세스는 각 하위 밴드의 SMR (신호 마스킹 비율) 을 계산하여 각 하위 밴드가 인코딩에 사용할 수 있는 신호 자릿수를 결정합니다. 신호 비트 또는 노이즈 할당 중에 각 하위 밴드가 견딜 수 있는 정량화된 노이즈는 필터 뱅크의 출력과 SMR 정보를 통해 결정됩니다. 정량화 소음이 높을수록 이 하위 밴드에 할당된 신호 자릿수가 낮아집니다. 내부 스트리밍 형식 모듈에서 하위 밴드 주파수 샘플링은 해당 레이어에 할당된 신호 비트 및 기타 정보와 결합되어 신호 헤더 및 기타 정보 세그먼트가 포함된 오디오 프레임을 형성합니다.

MPEG2 오디오 향상

MPEG1 에 비해 MPEG2 는 다음과 같은 면에서 향상되었습니다.

1. 절반 샘플링 속도

MPEG2 에서는 MPEG1 의 절반 샘플링 속도만 사용하면 우수한 사운드 품질을 유지할 수 있습니다. 이 기능은 20Hz ~ 20kHz 주파수 범위에서 거의 사용되지 않는 리뷰 채널, 다국어 채널 및 멀티미디어와 같은 어플리케이션에 특히 유용합니다.

2. 멀티 채널 확장

MPEG2 는 5 개의 오디오 채널을 지원하며, * * * 보다 사실적인 스테레오를 위한 "서라운드" 스테레오 효과를 제공합니다.

이 5 개 채널은 각각 왼쪽 채널 (L), 오른쪽 채널 (R), 중앙 채널 (C), 왼쪽 후면 서라운드 채널 (Ls) 및 오른쪽 후면 서라운드 채널 (Rs) 입니다. 이 경우 앞에 고음 스피커 3 개, 뒤에 스피커 2 개를 배치하여 3/2 스테레오라고도 합니다. 그림 2 와 같이.

칩에 MPEG2 오디오 인코딩 구현

MPEG2 오디오 인코딩은 단독으로 또는 MPEG2 비디오 인코딩과 함께 하드웨어에서 구현될 수 있습니다. 후자의 경우 적절한 인코딩 또는 디코딩을 위해 멀티플렉서 또는 멀티플렉서 출력 선택기를 추가해야 합니다. 하나의 코덱을 사용하여 두 가지 기능을 수행할 수도 있습니다. 일반적으로 MPEG2 오디오 인코딩은 DSP 를 통해 이루어지는데, 이 방식은 비용이 저렴하고 유연성이 뛰어납니다. MPEG2 오디오 디코더 칩 회로 블록 다이어그램이 그림 3 에 나와 있습니다.

이 시스템은 MPEG2 오디오 레이어 3 디코더와 함께 많은 전자 장비 제조업체에서 제조한 MP3 플레이어에서 사용할 수 있습니다. 일부 MP3 플레이어는 약 1 ~ 2 시간의 음악을 저장할 수 있으며, 이 경우 일반적으로 메모리 스틱 또는 플래시 메모리에 저장됩니다. 하드 드라이브가 장착된 플레이어는 더 많은 정보를 저장할 수 있습니다.

MPEG2 오디오와 비디오 인코딩을 모두 구현하려면 두 데이터 스트림 멀티플렉싱이 중요한 문제입니다. 같은 칩에서 오디오 및 비디오 신호를 인코딩하거나 다른 칩을 사용할 수 있습니다. 이 프로세스는 ITU 13818-3 표준에 의해 제어되며 프로그램 스트림 (program stream) 또는 전송 스트림 (transport stream) 을 사용할 수 있습니다. 멀티플렉싱의 경우 MPEG2 오디오 및 비디오 신호 * * * 는 대역폭을 사용합니다. 오디오 및 비디오 신호 외에도 데이터 스트림에는 두 신호에 대한 합성 정보가 들어 있습니다. 이 경우 총 비트율 (시스템 비트율이라고도 함) 은 오디오 및 비디오 신호 비트율과 데이터 헤더 및 바이트 채우기의 합계입니다. 분명히 비디오 부분은 대역폭의 대부분을 차지합니다. 시스템 비트율이 높으면 오디오 신호의 비트율이 비디오 신호 또는 멀티플렉싱 스트림보다 낮습니다. 이 경우 대역폭이 매우 풍부하기 때문에 사용자는 최적의 사운드 품질을 위해 오디오 스트림의 다양한 매개변수를 설정할 수 있습니다. 그러나 비트율이 낮으면 상황이 다르다. 오디오 부분이 대역폭을 약간 낭비하면 비디오 부분의 대역폭이 충분하지 않습니다. 마지막으로 분석된 비디오의 품질은 심각하게 손상될 수 있다. 이 경우 MPEG2 오디오 매개 변수를 신중하게 설정해야 합니다. 오디오 PES 조정을 끄면 오디오 비트율도 192kbps 또는 심지어 128kbps 로 낮춰야 합니다. 이러한 설정은 MPEG2 정보 흐름 분석 품질을 향상시키는 데 매우 효과적입니다.