MPEG-2

MPEG-2 wurde 1994 eingeführt und ist Ergänzung zu und Nachfolger von MPEG-1. Die Patente werden von der MPEG Licensing Administration verwaltet. Zum Zeitpunkt Ende 2020 waren noch 3 Patente aktiv und 1079 bereits ausgelaufen.^[1] Da diese Patente nur noch in Malaysia aktiv sind, ist mit dem Ende der Patente in den USA und Europa MPEG-2 de facto patentfrei.^[2]

Große Verbreitung hat der Standard durch die DVD gewonnen: Diese sind in MPEG-2 (Video) kodiert. Der Audioteil der DVD kann auch als MPEG-2 Audio Layer-2 (ISO/IEC 13818-3) kodiert sein, was aber in der Praxis kaum genutzt wird; fast immer ist das Audiosignal auf DVDs in Dolby Digital (AC-3) und manchmal zusätzlich in DTS gespeichert. Auch auf SVCDs wird MPEG-2 verwendet, allerdings mit – im Vergleich zur DVD – geringerer Auflösung und niedrigerer Datenrate.

Auch die verschiedenen Varianten (DVB-S, DVB-C, DVB-T) des digitalen Fernsehens benutzen noch bevorzugt das MPEG-2-Format.

Der MPEG-2-Standard besteht aus mehreren Teilen, die in ISO/IEC 13818 definiert sind^[3]:

Part 1

Systeme – beschreibt die Synchronisation und das Multiplexen von Audio und Video. Enthält die Beschreibungen von Programmstrom und Transportstrom

Part 2

Video – Codec. Auch unter der Bezeichnung H.262 bekannt

Part 3

Audio – Codec. Eine Mehrkanalerweiterung von MPEG-1 Audio. Enthält die Beschreibungen von MP1, MP2 und MP3

Part 4

Part 4 beschreibt die Testprozeduren für Konformität.

Part 5

Part 5 beschreibt die Software-Simulation.

Part 6

Erweiterungen für DSM-CC (Digital Storage Media Command and Control)

Part 7

Advanced Audio Coding (AAC)

Part 8

Der Teil 8 „10-bit-Erweiterung des Videos“ wurde verworfen.^[4]

Part 9

Erweiterungen für Echtzeitanwendungen

Part 10

Konformitätserweiterungen für DSM-CC

Part 11

IPMP (Intellectual Property Management and Protection) auf MPEG-2-Systemen.

Die wesentlichen Merkmale von MPEG-1 blieben in MPEG-2 erhalten: Abtrennung der Farbinformation vom Schwarz-Weiß-Bild und Vergröberung derselben, da auch das menschliche Auge Farbunterschiede gröber wahrnimmt als Helligkeitsunterschiede; Aufteilung des Bildes in 8 × 8 Pixel große Blöcke, deren Datenbedarf mittels Diskreter Kosinustransformation und anschließender Quantisierung stark verkleinert wird; Zusammenfassung von je vier Blöcken zu 16 × 16 Pixel großen Makroblöcken, deren Ähnlichkeit zu Makroblöcken in vorigen und/oder folgenden Bildern ebenfalls datenreduzierend genutzt wird; und Verwendung von Binärcodes mit variabler Länge, um häufigere Bitfolgen kürzer darstellen zu können als seltenere.

Auf der Videoseite zielt der MPEG-2-Standard auf höhere Qualitäten und damit verbundene Datenraten als der Vorgänger MPEG-1 – bis 15 Mbit/s beziehungsweise bei höherer Chrominanz (Farb)-Auflösung auch bis 50 Mbit/s – und unterstützt im Gegensatz zu MPEG-1 auch das Zeilensprungverfahren. MPEG-2 wurde ursprünglich für digitale Fernsehübertragungen und Studioanwendungen festgelegt. MPEG-1 wurde dabei nicht komplett abgelöst, für niedrige Datenraten ist es weiterhin eine bessere Wahl als MPEG-2.

Auf der Audioseite ist eine Erweiterung aller drei Layer zu niedrigeren Datenraten sowie auf mehr Kanäle (5.1 oder 7.1) enthalten. Es gibt zwei Varianten der Multikanalkodierung: die rückwärtskompatible, bei der MPEG-1-Dekoder den erzeugten Bitstrom sinnvoll nutzen können, und eine nicht rückwärtskompatible Variante (englisch non backward compatible, NBC). Die NBC-Variante steht im Teil 7 des MPEG-2-Standards unter dem Namen AAC (Advanced Audio Coding).

Zur Verschränkung von Video und Audio definiert MPEG-2 die Videostreaming-Formate Programmstrom (PS) und Transportstrom (TS). Im Laufe der Zeit wurde MPEG-2 aber in einer Vielzahl von Dateiformaten verwendet. Nachfolgend eine Übersicht, wo MPEG-2-Dateien typischerweise anzutreffen sind:

• .mpg (kann auch MPEG-1 oder MPEG-4 sein)
• .mpeg (kann auch MPEG-1 oder MPEG-4 sein)
• .m2v (MPEG-2 Elementary Video Stream)
• .m2a (MPEG-2 Elementary Audio Stream)
• .m2s (MPEG-2 Elementary Data Stream)
• .ts (MPEG-2 Transport Stream)
• .ps (MPEG-2 Program Stream)
• .vob (DVD Video Object)
• .vro (Video Recording Object)
• .mod (MPEG-2 mit AC3-Audio z. B. bei JVC- oder Panasonic-Videokameras)
• .m2t (MPEG-2-Transport z. B. auf Sony HD-Kameras)

• Moving Picture Experts Group
• MPEG-1
• MPEG-4
• MPEG-7
• Group of Pictures (GOP)

• Tilo Strutz: Bilddatenkompression. Grundlagen, Codierung, Wavelets, JPEG, MPEG, H.264. 4. überarbeitete und ergänzte Auflage, Vieweg + Teubner, Wiesbaden 2009, ISBN 978-3-8348-0472-3.