Sequence GOP Picture Slice Macroblock Block 8 pixel 8 pixel 16 pixel
Hình vẽ:Cấu trúc phân lớp video MPEG-2.
Cấu trúc dòng bit Video MPEG-2 có dạng phân lớp, gồm 6 lớp (tương hợp với MPEG-1) bao gồm :
Ớ Lớp Block
Ớ Lớp macroblock
Ớ Lớp Slice
Ớ Lớp ảnh
Ớ Lớp nhóm ảnh: GOP là ựơn vị cơ bản của mã hoá theo miền thời gian, mô tả nhóm các ảnh tổ hợp từ các kiểu ảnh I, P, B.
Trong tiêu chuẩn MPEG-2( ISO/IEC-138182) ựộ dài GOP mặc ựịnh là 12 ảnh có cấu trúc: I-B-B-P-B-B-P-B-B-P-B-B, khoảng thời gian 1GOP là 480ms
Với tốc ựộ bit 4~6Mbit/s ảnh I có dung lượng khoảng ~ 1000Kbit ảnh P ~ 300Kbit, và ảnh B ~ 100Kbit
Ớ Lớp Sequence (chuỗi hình ảnh): Gồm nhiều GOP kết hợp lại, là lớp biểu thị chuỗi dữ liệu Video , nó bao gồm các thông tin như : tỷ số nén, số lượng ựiểm ảnh theo chiều ngang, dọc, số ảnh /giây, kắch thước cần thiết cho bộ nhớ ựệm ở giải mã, tốc ựộ bit. Chuỗi video bắt ựầu với mã khởi ựộng (start code) tiếp theo là các header (ựầu gói ) và kết thúc chuỗi với mã kết thúc (End Code).Chuỗi header chỉ rõ : Kắch thước hình ảnh theo chiều ngang và dọc, tỷ lệ khung hình,
ựịnh dạng lấy mẫu tắn hiệu màu, tốc ựộ ảnh, quét liên tục hay quét xen kẽ, Profile, Level, tốc ựộ bit, ma trận lượng tử sử dụng trong nén liên ảnh, trong ảnh.
Dòng cơ sở & dòng cơ sở ựóng gói
ạ Dòng cơ sở
Dòng cơ sở về cơ bản là dòng ựầu ra thô của bộ mã hoá, chỉ chứa những thông tin cần thiết giúp bộ giải mã tái tạo lại hình ảnh hoặc âm thanh ban ựầụ Một chương trình truyền hình có thể có vài dòng cơ sở, ựó bao gồm: Dòng Video cơ sở (Video ES ), dòng Audio cơ sở (Audio ES) và dòng cơ sở dữ liệu (Data ES).
Dòng cơ sở là dòng rất gần với thời gian thực của tắn hiệụ
b. Dòng cơ sở ựóng gói
để thuận tiện cho quá trình truyền dẫn, dòng cơ sở ựược ựóng gói thành các khối dữ liệụ Những khối dữ liệu này cần những thông tin xác ựịnh ựiểm bắt ựầu của gói và bao gồm cả thông tin thời gian nhịp lên các gói bởi vì quá trình ựóng gói ựã làm cho không thể nhận diện gói theo trục thời gian. Các thông tin nhận dạng này nằm trong Header của góị
Các dòng cơ sở của video, audio, và dữ liệu số ựược chuyển ựổi thành các dòng cơ sở ựóng gói PES (Packet Element Stream) qua quá trình ựóng góị Gói dữ liệu video (PES) mang các thông tin của ảnh ựã ựược nén có kắch thước phù hợp theo các ứng dụng. độ dài lớn nhất = 216 - 1= 65.535byte . Mỗi PES ựược bắt ựầu bằng các bit ựầu gói ( header) có ựộ dài qui ước là 6 byte, 3 byte ựầu tiên dùng cho mã khởi ựầu gói dữ liệu, 1 byte tiếp theo ựể nhận diện xem dòng ựó là Audio hay Video, và 2 byte tiếp theo ựể chỉ thị ựộ dài góị Hai tham số ựầu là rất quan trọng ựể không nhầm lẫn gói trong cùng 1 PES với rất nhiều gói nhỏ hơn ựược sử dụng trong dòng truyền tảị
Trong hệ thống truyền hình số, dòng MPEG ựược truyền dưới dạng dòng truyền tải, các gói PES ựược ựưa qua bộ ghép kênh dòng truyền tảị Trong trường hợp này các PES ựược ựưa vào trong payload của dòng truyền tảị
Dòng chương trình (PS) và dòng truyền tải
ạ Dòng chương trình PS (Stream Program)
Dòng chương trình PS (Stream Program) ựược hình thành bằng cách gộp các dòng dữ liệu Audio và Video ựã ựóng gói cùng các gói dữ liệu khác, chi tiết chương trình, xung chuẩn ựồng hồ chương trình PCR (program clock reference) hay ựồng hồ thời gian thực. Các gói dữ liệu PES ựược ghép lại tạo thành dòng chương trình PS ( Program Stream ) gồm sự nối tiếp các gói có ựộ dài thay ựổị Mỗi gói bắt ựầu bằng một Header. Một lỗi xảy ra trong phần Header có thể làm mất thông tin của toàn góị Việc mất thông tin của một gói có thể làm mất hoặc gián ựoạn cả một khung ảnh. Dòng Chương trình có ựộ dài lớn hơn dòng cơ sở (do cần có các bit ựánh dấu ựầu mỗi gói)
b. Dòng truyền tải TS (Transport Stream)
Dòng truyền tải ựược thiết kế cho truyền dữ liệu ở môi trường có can nhiễụ Dòng truyền tải khác với dòng chương trình ở chỗ các gói PES ựược chia nhỏ với kắch thước ngắn cố ựịnh( 188byte) trong ựó các chương trình ựược ghép lại với các xung nhịp khác nhaụ điều này có thể thực hiện ựược vì dòng truyền tải ựược gắn xung nhịp chương trình (PCR - program clock reference) và xung nhịp gốc (OPCR) ựược thông báo cho phắa giải mã ựể tái tạo gốc thời gian ở phắa mã hoá. Do vậy, dòng truyền tải sử dụng chuẩn ựồng hồ chương chình (PCR) còn dòng chương trình thì không có nhu cầu về chuẩn ựồng hồ chương trình.
Sử dụng các gói ngắn có ựộ dài không ựổi, làm cho dòng truyền tải có khả năng chống lỗi cao hơn nhiều so với dòng PS.
Mỗi dòng truyền tải ựơn chương trình (SPTS) sẽ có 1 ựồng hồ chương trình giúp bộ giải mã tái tạo cả Audio và Videọ
Dòng truyền tải của nhiều chương trình khác nhau có thể ựược tổng hợp qua bộ ghép kênh dòng truyền tải, cho phép cùng một lúc truyền ựược nhiều chương trình. Trong dòng truyền tải, các chương trình khác nhau bắt ựầu từ các nguồn khác nhau,
nhưng bắt buộc phải ựược ựồng bộ hoá. Như vậy dòng truyền tải phải cung cấp tắn hiệu ựồng bộ riêng biệt cho mỗi chương trình (PCR1...PCRn). Hơn nữa dòng truyền tải cần phải chứa thêm các dữ liệu ựể tái tạo ựồng hồ ổn ựịnh giống như ở nguồn phát.
để tăng khả năng chịu ựựng khi truyền dẫn trong môi trường can nhiễu có thể gây ra sai lỗi, dòng truyền tải ựược ựóng gói cố ựịnh là 188bytẹ Gói dòng TS bắt ựầu với tối thiểu là 4 byte ựầu gói (TS Header) và 184 byte thông tin cần truyền. Nội dung của mỗi gói và bản chất của dữ liệu tải ựược nhận dạng bằng các Header. Cấu trúc Header ựược biểu diễn bằng một lớp ựiều khiển có ựộ dài cố ựịnh và 1 vùng thắch nghi có ựộ dài thay ựổị
Cấu trúc gói truyền tải MPEG-2 ựược trình bày ở hình vẽ dưới .
- Vùng ựiều khiển: ở vùng ựầu gói gồm tối thiểu 4 bytẹ Byte ựầu tiên trong gói là byte ựồng bộ (Sync-byte). Byte ựồng bộ có cùng giá trị ựược xác ựịnh trước cho cả dòng bit MPEG-2. Vùng nhận dạng gói PID ( Packet Identification) mã hoá 13 bit dùng ựể phân biệt các loại gói khác nhaụ Vì vị trắ của vùng PID trong Header là cố ựịnh, nên có thể tách các gói theo một dòng bit ES riêng bằng thông tin nhận dạng góị
định dạng dòng truyền cho phép xáo trộn dữ liệu trong các gói và mỗi dòng ES trong hệ thống có thể xáo trộn ựộc lập. Thông tin Header ựiều khiển trong gói luôn ựược truyền không bị xáo trộn. Số lượng dữ liệu ựược xáo trộn trong gói có thể thay ựổi phụ thuộc vào ựộ dài của Header thắch nghị
4 Byte Tải dữ liệu video
188 byte
đầu gói đầu gói có ựộ dài thắch nghi
Audio Video Audio Gói PES
Gói PES
Data
Header gói PES
Audio Video Data Video Audio Video
Header gói PES Gói PES 188 byte
a) Dòng chương trình
b) Dòng truyền tải
Hình 2.14Dòng chương trình và dòngtruyền tải
- Vùng thắch nghi: Trong môi trường truyền dẫn và phát sóng, sử dụng vùng có ựộ dài thắch nghi trong header . Sự xuất hiện của nó ựược báo hiệu trong vùng ựiều khiển thắch nghi (Adaptation-field-control) của lớp ựiều khiển. Header thắch nghi chứa thông tin hữu ắch cho các chức năng phục vụ việc giải mã mức cao hơn và sử dụng cờ hiệu ựể chỉ thị vùng mở rộng .