ГОСТ Р 54998-2012 Цифровая система телевидения высокой четкости. Кодирование цифровых телевизионных сигналов для сжатия цифрового потока
5.1 Рекомендуемые профили и уровни стандартов (методов) сжатия цифрового потока ТВЧ
Кодирование цифровых сигналов телевидения высокой четкости выполняют с использованием стандартов (методов) сжатия MPEG-2 (ИСО/МЭК 13818-2/МСЭ-Т Н.262), AVC (ИСО/МЭК 14496-10/МСЭ-Т Н.264), MPEG-4 (ИСО/МЭК 14496-2), VC-1 (SMPTE 421M), EVC. Применение иных (альтернативных) методов сжатия допускается при условии соблюдения требований 5.2, 5.3 настоящего стандарта.
5.1.1 Профили и уровни MPEG-2 (ИСО/МЭК 13818-2/ МСЭ-Т Н.262)
При сжатии сигналов ЦТВЧ-2 и ЦТВЧ-3 по стандарту MPEG-2 рекомендуется использовать профили и уровни, параметры которых приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Основные параметры профилей и уровней MPEG-2 для систем ЦТВЧ-2, 3
Параметр | Уровень | Профиль | ||||
Основной | Простран- | Высокий | 4:2:2 | Много- | ||
Число активных отсчетов в строке | "В" | 1920 | - | 1920 | 1920 | 1920 |
"В1440" | 1440 | 1440 | 1440 | - | 1440 | |
Число активных строк | "В" | 1152 или 1080 | - | 1152 или 1080 | 1152 или 1080 | 1152 или 1080 |
"В1440" | 1152 или 1080 | 1152 или 1080 | 1152 или 1080 | - | 1152 или 1080 | |
Формат субдискретизации цвета | "В" и "В1440" | 4:2:0 | 4:2:0 | 4:2:0 и 4:2:2 | 4:2:0 и 4:2:2 | 4:2:0 |
Идентификатор формата кадра | "В" | '0001' | '0001' | '0001' | '0001' | '0001' |
Максимальная скорость сжатого потока, Мбит/с | "В1440" | '0001', '0010' и '0101' | '0001', '0010' и '0101' | '0001', '0010' и '0101' | '0001', '0010' и '0101' | '0001', '0010' и '0101' |
"В" | 80 | - | 100 | 300 | 130 (стерео) | |
Максимальный объем сжатых данных макроблока, бит | "В" | 60 | 60 | 80 | - | 100 (стерео) |
"В" и "В1440" | 4608 | 4608 | 4608 (4:2:0) 6144 (4:2:2) | 4608 (4:2:0) не ограничен (4:2:2) | 4608 | |
Диапазон значений векторов движения | "В" и "В1440" | от -128 до 127,5 | от -128 до 127,5 | от -128 до 127,5 | от -128 до 127,5 | от -128 до 127,5 |
Разрядность постоянной составляющей, бит | "В" и "В1440" | от 8 до 10 | от 8 до 10 | от 8 до 11 | от 8 до 11 | от 8 до 10 |
Примечания 1 Обозначение уровней: "В" - "Высокий", "В1440" - "Высокий 1440". 2 Значение числа строк (1152) увеличено по сравнению с рекомендованным значением 1088 стандарта ИСО/МЭК 13818-2/МСЭ-Т Н.262. 3 Идентификатор формата кадра "0001" соответствует передаче любого формата кадра при условии сохранения формата элемента изображения 1:1 (квадратного пикселя). Идентификатор "0010" используется при формате изображения 4:3. Идентификатор формата кадра "0101", используемый в настоящем стандарте для уровня "Высокий 1440" и означающий соотношение сторон изображения 15:9, в ИСО/МЭК 13818-2/МСЭ-Т Н.262 не рассматривается. 4 Максимальный объем данных макроблока, приведенный в таблице, может быть превышен, но не более чем для двух макроблоков в слайсе. 5 Для многоракурсного профиля базовый поток данных (от левой камеры) использует параметры основного профиля. Дополнительный поток (от правой камеры) кодируется с применением масштабирования во времени и гибридного предсказания движения. | ||||||
Для целей вещания предпочтительно использование профилей "Основной", "Пространственно масштабируемый", "Высокий" и "Многоракурсный" с уровнями "Высокий" и "Высокий 1440".
Синтаксис элементарного потока MPEG-2 должен соответствовать требованиям стандарта ИСО/МЭК 13818-2/ МСЭ-Т Н.262 [2].
Обзор принципов кодирования цифровых телевизионных сигналов ЦТВЧ-2, 3 по стандарту MPEG-2 приведен в приложении А.
5.1.2 Профили и уровни MPEG-4
Для кодирования естественных сцен могут использоваться 2 профиля: основной (Main) и повышенной степени сжатия (Advanced Coding Efficiency) уровня 4. Максимальная скорость сжатого элементарного потока - 38,4 Мбит/с.
Для кодирования синтетических и смешанных сцен могут применяться несколько профилей и уровней, параметры которых приведены в таблице 4.
Таблица 4 - Основные параметры профилей и уровней MPEG-4 при кодировании синтетических и смешанных сцен для систем ЦТВЧ-2, 3
Параметр | Профиль | Уровень | Значение |
Максимальное число декомпозиций вейвлет-анализа | Масштабируемый текстурный и расширенный масштабируемый текстурный | L2 | 10 |
L3 | 8 | ||
Максимальное число битовых плоскостей для постоянной составляющей | Масштабируемый текстурный и расширенный масштабируемый текстурный | L2 | 18 |
L3 | 16 | ||
Максимальная скорость сжатого потока, кбит/с | Простая анимация лиц | L2 | 32 |
Простая анимация лиц и фигур | L2 | 64 | |
Основная анимация текстур | L2 | 128 |
Синтаксис элементарного потока MPEG-4 должен соответствовать требованиям стандарта ИСО/МЭК 14496-2 [3].
5.1.3 Профили и уровни AVC
При сжатии сигналов ЦТВЧ-2 и ЦТВЧ-3 рекомендуется использовать уровни стандарта AVC (ИСО/МЭК 14496-10/ МСЭ-Т Н.264 [4]), параметры которых с уточнениями, принятыми в ETSI TS 101154 [11] и в настоящем стандарте, приведены в таблице 5.
Таблица 5 - Основные параметры уровней AVC для систем ЦТВЧ-2, 3
Параметр | Уровень | ||||
4 | 4.1 | 4.2 | 5 | 5.1 | |
Число активных отсчетов в кадре | 2211840 (для формата кадра 15:9) или 2073600 (для 16:9) | ||||
Максимальное число активных отсчетов в кадре по ИСО/МЭК 14496-10/МСЭ-Т Н.264 | 2097152 | 2097152 | 2228224 | 5652480 | 9437184 |
Скорость входного потока, элементов изображения в секунду | 55296000 (для формата кадра 15:9) или 51840000 (для 16:9) | ||||
Максимальная скорость входного потока элементов изображения в секунду по ИСО/МЭК 14496-10/МСЭ-Т Н.264 | 62914560 | 62914560 | 133693440 | 150994944 | 251658240 |
Число активных отсчетов в строке | 1920 | 1920 | 1920 | 1920 | 1920 |
Максимальное число активных отсчетов в строке по ИСО/МЭК 14496-10/МСЭ-Т Н.264 | 4096 | 4096 | 4222 | 6724 | 8688 |
Число активных строк | 1152 (для формата кадра 15:9) или 1080 (для 16:9) | ||||
Максимальное число активных строк по ИСО/МЭК 14496-10/МСЭ-Т Н.264 | 4096 | 4096 | 4222 | 6724 | 8688 |
Диапазон значений векторов движения в вертикальном направлении | от -512 до 511,75 | ||||
Примечания 1 В соответствии с ИСО/МЭК 14496-10/МСЭ-Т Н.264 [4] произведение максимального числа активных отсчетов в строке на число активных строк должно быть меньше или равно максимальному числу активных отсчетов в кадре. Значение числа активных отсчетов в кадре для уровней 4 и 4.1 увеличено по сравнению с максимально допустимым, рекомендованным стандартом ИСО/МЭК 14496-10/МСЭ-Т Н.264, поскольку соответствующая скорость входного потока меньше максимально возможной для этих уровней. 2 Значения векторов движения в горизонтальном направлении для всех профилей и уровней не должны быть меньше - 2048 и больше 2047,75. Вектор, указывающий на опорный фрагмент, находящийся за пределами изображения, продлевается с противоположной стороны кадра. | |||||
Параметры рекомендуемых к применению профилей AVC приведены в таблице 6.
Таблица 6 - Основные параметры профилей AVC для систем ЦТВЧ-2, 3
Профиль | Параметр | ||||||
Тип слайсов | Энтро- | Раздельное кодирование полей | Формат субдискре- | Число слайсов в кадре | Размеры преобра- | Разряд- | |
Базовый | I и P | CAVLC | нет | 4:2:0 | от 1 до 8 | 4x4 | 8 |
Базовый ограниченный | I, P | CAVLC | нет | 4:2:0 | 1 | 4x4 | 8 |
Масштабируемый базовый | I, P EI, EP, EB | CAVLC | нет | 4:2:0 | от 1 до 8 | 4x4 | 8 |
Основной | I, B, P | CAVLC, CABAC | есть | 4:2:0 | 1 | 4x4 | 8 |
Расширенный | I, B, P, SI, SP | CAVLC | есть | 4:2:0 | от 1 до 8 | 4x4 | 8 |
Высокий | I, B, P | CAVLC, CABAC | есть | 4:2:0 и 4:0:0 | 1 | 4x4, 8x8 | 8 |
Масштабируемый высокий | I, B, P, EI, EP, EB | CAVLC, CABAC | для уровней 4 и 4.1 | 4:2:0 | 1 | 4x4, 8x8 | 8 |
Масштабируемый высокий внутрикадровый | I, EI | CAVLC, CABAC | для уровней 4 и 4.1 | 4:2:0 | 1 | 4x4, 8x8 | 8 |
Высокий 10 | I, B, P | CAVLC, CABAC | для уровней 4 и 4.1 | 4:2:0 и 4:0:0 | 1 | 4x4, 8x8 | от 8 до 10 |
Высокий 4:2:2 | I, B, P | CAVLC, CABAC | для уровней 4 и 4.1 | 4:2:0, 4:2:2 и 4:0:0 | 1 | 4x4, 8x8 | от 8 до 10 |
Высокий 4:4:4 с предсказанием | I, B, P | CAVLC, CABAC | для уровней 4 и 4.1 | 4:2:0, 4:2:2, 4:4:4 и 4:0:0 | 1 | 4x4, 8x8 | от 8 до 14 |
Высокий 10 внутрикадровый | I | CAVLC, CABAC | для уровней 4 и 4.1 | 4:2:0 и 4:0:0 | 1 | 4x4, 8x8 | от 8 до 10 |
Высокий 4:2:2 внутрикадровый | I | CAVLC, CABAC | для уровней 4 и 4.1 | 4:2:0, 4:2:2 и 4:0:0 | 1 | 4x4, 8x8 | от 8 до 10 |
Высокий 4:4:4 внутрикадровый | I | CAVLC, CABAC | для уровней 4 и 4.1 | 4:2:0, 4:2:2, 4:4:4 и 4:0:0 | 1 | 4x4, 8x8 | от 8 до 14 |
CAVLC 4:4:4 внутрикадровый | I | CAVLC | для уровней 4 и 4.1 | 4:2:0, 4:2:2, 4:4:4 и 4:0:0 | 1 | 4x4, 8x8 | от 8 до 14 |
Многоракурсный высокий | I, B, P | CAVLC, CABAC | нет | 4:2:0 и 4:0:0 | 1 | 4x4, 8x8 | 8 |
Базовый | I и P | CAVLC | нет | 4:2:0 | от 1 до 8 | 4x4 | 8 |
Базовый ограниченный | I, P | CAVLC | нет | 4:2:0 | 1 | 4x4 | 8 |
Базовый ограниченный | I, P | CAVLC | нет | 4:2:0 | 1 | 4x4 | 8 |
Масштабируемый базовый | I, P, EI, EP, EB | CAVLC | нет | 4:2:0 | от 1 до 8 | 4x4 | 8 |
Основной | I, B, P | CAVLC, CABAC | есть | 4:2:0 | 1 | 4x4 | 8 |
Расширенный | I, B, P, SI, SP | CAVLC | есть | 4:2:0 | от 1 до 8 | 4x4 | 8 |
Высокий | I, B, P | CAVLC, CABAC | есть | 4:2:0 и 4:0:0 | 1 | 4x4, 8x8 | 8 |
Масштабируемый высокий | I, B, P, EI, EP, EB | CAVLC, CABAC | для уровней 4 и 4.1 | 4:2:0 | 1 | 4x4, 8x8 | 8 |
Масштабируемый высокий внутрикадровый | I, EI | CAVLC, CABAC | для уровней 4 и 4.1 | 4:2:0 | 1 | 4x4, 8x8 | 8 |
Высокий 10 | I, B, P | CAVLC, CABAC | для уровней 4 и 4.1 | 4:2:0 и 4:0:0 | 1 | 4x4, 8x8 | от 8 до 10 |
Высокий 4:2:2 | I, B, P | CAVLC, CABAC | для уровней 4 и 4.1 | 4:2:0, 4:2:2 и 4:0:0 | 1 | 4x4, 8x8 | от 8 до 10 |
Высокий 4:4:4 с предсказанием | I, B, P | CAVLC, CABAC | для уровней 4 и 4.1 | 4:2:0, 4:2:2, 4:4:4 и 4:0:0 | 1 | 4x4, 8x8 | от 8 до 14 |
Высокий 10 внутрикадровый | I | CAVLC, CABAC | для уровней 4 и 4.1 | 4:2:0 и 4:0:0 | 1 | 4x4, 8x8 | от 8 до 10 |
Высокий 4:2:2 внутрикадровый | I | CAVLC, CABAC | для уровней 4 и 4.1 | 4:2:0, 4:2:2 и 4:0:0 | 1 | 4x4, 8x8 | от 8 до 10 |
Высокий 4:4:4 внутрикадровый | I | CAVLC, CABAC | для уровней 4 и 4.1 | 4:2:0, 4:2:2, 4:4:4 и 4:0:0 | 1 | 4x4, 8x8 | от 8 до 14 |
CAVLC 4:4:4 внутрикадровый | I | CAVLC | для уровней 4 и 4.1 | 4:2:0, 4:2:2, 4:4:4 и 4:0:0 | 1 | 4x4, 8x8 | от 8 до 14 |
Многоракурсный высокий | I, B, P | CAVLC, CABAC | нет | 4:2:0 и 4:0:0 | 1 | 4x4, 8x8 | 8 |
Стерео высокий | I, B, P | CAVLC, CABAC | для уровней 4 и 4.1 | 4:2:0 и 4:0:0 | 1 | 4x4, 8x8 | 8 |
Примечания 1 Для базового, базового ограниченного и масштабируемого базового слоев взвешенное предсказание не используется. 2 При чересстрочном разложении для некоторых профилей может применяться раздельное кодирование полей. Основным вариантом кодирования является покадровое. | |||||||