Codificação de fonte - MPEG-2 e MPEG-4
Como já foi referido, os sistemas de televisão digital utilizam como norma de codificação de fonte (áudio e vídeo) o MPEG-2, sendo, posteriormente, adoptado para codificação de vídeo o MPEG-4 AVC.
A
norma MPEG-2, desenvolvida pela
Moving Pictures Expert Group, foi introduzida em 1995 para
compressão e transmissão de sinal digital de televisão [9].
O MPEG-2 sucedeu à norma MPEG-1, cujo objectivo consistia no armazenamento de vídeo digital a uma qualidade semelhante à do formato VHS. A norma MPEG-2 surgiu com o propósito de estabelecer as técnicas de compressão e codificação associadas à difusão de televisão.
As principais características do MPEG-2 resumem-se a:
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Compressão de vídeo compatível com MPEG-1 (esquema básico do codificador encontra-se na Fig.9.)
Fig. 9. Esquema básico do MPEG-2. Retirado de [10]
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Apresentação da imagem na forma entrelaçada ou progressiva, com diferentes resoluções e níveis de qualidade.
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Vários modos de codificação de áudio (Alta-qualidade, Estéreo, Mono)
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Multiplexagem – permite a junção de vários fluxos de MPEG num único
A norma MPEG-2 é dividida em três partes principais:
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Parte 1 – Especificar como é efectuada a multiplexagem dos sinais de áudio, vídeo e dados, num único bitstream.
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Parte 2 – Estabelecer as técnicas de codificação e compressão do sinal de vídeo.
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A norma MPEG-2 – parte 2 suporta uma gama elevada de perfis e níveis. A cada perfil é atribuído um grau de qualidade (Simple, Main, SNR Scalable, Spatially Scalable, High) que depende do tipo de tramas utilizadas (I, P ou B) e do formato de crominância (4:2:2 ou 4:2:0).
A cada nível corresponde uma determinada resolução de imagem e uma gama de frequências de refrescamento. Cada sistema MPEG-2 é utilizado num conjunto de perfis com diferentes níveis.
Uma transmissão HDTV utiliza o formato MP@H-14 (Perfil: Main Profile; Nível: High 1440) ou MP@HL (Perfil: Main Profile; Nível: High Level) dependendo da capacidade do suporte de transmissão.
O MPEG-2 – parte 3 permite uma codificação de baixo débito binário de um sistema de áudio multicanal. No total a norma codifica 5 canais de som na banda total, um 6º para frequências baixas, com a possibilidade de adicionar um 7º canal codificado noutra língua.
Em
2003, surge a norma MPEG-4 – AVC / H.264 [11] para compressão e
codificação de vídeo que vem substituir o MPEG-2 – parte 2 nos
principais sistemas de transmissão de televisão digital. Devido a uma
eficiência de compressão bastante melhorada em relação ao MPEG-2 – parte
2, esta norma permite a transmissão de televisão de alta-definição a
débitos mais baixos, sem perda de qualidade [4].
Pode-se dizer que a norma H.264 é uma “família de normas” [11], na medida em que é constituída por um conjunto de perfis, não sendo implícito que um descodificador “entenda” todos os perfis. A cada perfil podem estar associados diversos níveis. A cada nível corresponde uma gama de resoluções e débitos binários diferentes. No caso do HDTV utiliza-se, tipicamente, o perfil High no nível 4 (high profile @ level 4).
Para um sinal HDTV com uma resolução de 1920×1080, varrimento entrelaçado e frequência de refrescamento de 25Hz, o MPEG-2 apresenta um débito binário de 12 Mbits/s para uma qualidade da luminância de 35dB, por sua vez o MPEG-4 AVC apresenta um débito binário de 6,5 Mbits/s para uma qualidade semelhante.