MPEG-II的編碼流程

MPEG-II的編碼流程：

          從上至下依次爲：視頻序列層(Sequence)，圖像組層(GOP：GroupofPicture)，圖像層(Picture)，像條層(Slice)，宏塊層(MacroBlock)和像塊層(Block)。從圖1中可以看到，除宏塊層和像塊層外，上面四層中都有相應的起始碼(SC：StartCode)，可用於因誤碼或其他原因收發兩端失步時，解碼器重新捕捉同步。因此一次失步將至少丟失一個像條的資料。

     　序列指構成某路節目的圖像序列，序列起始碼後的序列頭中包含了圖像尺寸，寬高比，圖像速率等資訊。序列擴展中包含了一些附加資料。爲保證能隨時進入圖像序列，序列頭是重復發送的。

     　序列層下是圖像組層，一個圖像組由相互間有預測和生成關係的一組I、P、B圖像構成，但頭一幀圖像總是I幀。GOP頭中包含了時間資訊。

     　圖像組層下是圖像層，分爲I、P、B三類。PIC頭中包含了圖像編碼的類型和時間參考資訊。
     　圖像層下是像條層，一個像條包括一定數量的巨集塊，其順序與掃描順序一致。MP@ML中一個像條必須在同一宏塊行內。

　     像條層下是宏塊層。MPEG-2中定義了三種巨集塊結構：4:2:0宏塊4:2:2宏塊和4:4:4巨集塊，分別代表構成一個宏塊的亮度像塊和色差像塊的數量關係。

     　4:2:0宏塊中包含四個亮度像塊，一個Cb色差像塊和一個Cr色差像塊；4:2:2宏塊中包含四個亮度像塊，二個Cb色差像塊和二個Cr色差像塊；4:4:4宏塊中包含四個亮度像塊，四個Cb色差像塊和四個Cr色差像塊。這三種巨集塊結構實際上對應於三種亮度和色度的抽樣方式。

         在進行視頻編碼前，分量信號R、G、B被變換爲亮度信號Y和色差信號Cb、Cr的形式。4:2:2格式中亮度信號的抽樣頻率爲13.5MHz，兩個色差信號的抽樣頻率均爲6.75MHz，這樣空間的抽樣結構中亮度信號爲每幀720x576樣值，Cb，Cr都爲360x576樣值，即每行中每隔一個圖元對色差信號抽一次樣，如圖3所示，○代表Y信號的抽樣點，×代表Cb，Cr信號的抽樣點。

    　4:4:4格式中，亮度和色差信號的抽樣頻率都是13.5MHz，因此空間的抽樣結構中亮度和色差信號都爲每幀720x576樣值。而4:2:0格式中，亮度信號的抽樣頻率13.5MHz，空間的抽樣結構中亮度信號爲每幀720x576樣值，Cb，Cr都爲360x288樣值，即每隔一行對兩個色差信號抽一次樣，每抽樣行中每隔一個圖元對兩個色差信號抽一次樣。

        通過上述分析不難計算出，4:2:0格式中，每四個Y信號的像塊空間內的Cb，Cr樣值分別構成一個Cb，Cr像塊；4:2:2格式中，每四個Y信號的像塊空間內的Cb，Cr樣值分別構成兩個Cb，Cr像塊；而4:4:4格式中，每四個Y信號的像塊空間內的Cb，Cr樣值分別構成四個Cb，Cr像塊。相應的巨集塊結構正是以此基礎構成的。

    　宏塊層之下是像塊層，像塊是MPEG-2碼流的最底層，是DCT變換的基本單元。MP  ML中一個像塊由8x8個抽樣值構成，同一像塊內的抽樣值必須全部是Y信號樣值，或全部是Cb信號樣值，或全部是Cr信號樣值。另外，像塊也用於表示8x8個抽樣值經DCT變換後所生成的8x8個DCT係數。

   　在幀內編碼的情況下，編碼圖像僅經過DCT，量化器和位元流編碼器即生成編碼位元流，而不經過預測環處理。DCT直接應用於原始的圖像資料。

   　在幀間編碼的情況下，原始圖像首先與幀記憶體中的預測圖像進行比較，計算出運動向量，由此運動向量和參考幀生成原始圖像的預測圖像。而後，將原始圖像與預測圖元差值所生成的差分圖像資料進行DCT變換，再經過量化器和位元流編碼器生成輸出的編碼位元流。

   　可見，幀內編碼與幀間編碼流程的區別在於是否經過預測環的處理。