2010年12月12日 星期日

MPEG-2的優與劣

MPEG-2(ITU-T Rec. H.262)是從MPEG-1演進而來的,主要設計針對了數位電視與數位播放媒體(如:DVD),並不是針對製作而設計喔!
(圖片來源:維基百科)
然而,在過去H.264尚未成熟之前,被廠商開發成攝影機的紀錄格式,實在情非得已。


對於電視廣播來說;以往的類比式發射機,傳送的是類比式的大量電子訊號資料。每個頻道需要6 MHz作為區隔,以避免訊號互相干擾,因此頻道與頻道之間就佔據了12 MHz。數位時代來臨,利用壓縮的技術可以傳輸高畫質卻無需大的頻寬,HDTV、DTV、DBTV都採用這樣的設計,同樣的頻寬卻可以容納下更多的頻道。數位電視與數位衛星電視就是取代類比電視的熱門選項,然而在MPEG-1設計上有許多缺陷,畫質也無法滿足市場需求,於是MEPG-2孕育而生。然而,當時的製作業市場上缺乏有效的數位儲存格式,而錄影帶已經漸露疲態,腦筋動得快的廠商就將MPEG-2拿來應用。


MPEG-2的優勢在於播放長時間、高倍壓縮,它的設計基礎是以降低資料流量卻保存高畫質為出發點。而這項技術稱之為GOP,它的高明之處,就是將影像拆解成I-Frame、P-Frame、B-Frame、D-Frame;


  • I-Frame:(I-picture或intra coded picture)含有完整的影像畫素,存在於每一段GOP頭,作為壓縮資料的標準。
  • P-Frame:(P-picture或predictive ceded picture)含有與I-Frame之間的畫面動態資訊。
  • B-Frame:(B-picture或bidirectionally predictive coded picture)含有I、P兩畫面之間變化的影像資料。
  • D-Frame:(D-picture或DC direct coded picture)快速解碼處理等進階功能。


講得白話文一點;MPEG-2的工作原理是把畫面拆解成像是IBBPBBPBBPBB(I)這樣的編碼,每一個I-Frame作為壓縮的起點,透過其他資料參數,只壓縮畫面有變動的部份,而不是將整個畫面壓縮。相對於M-JPEG把畫面整張壓縮成為一組畫面的作法,MPEG-2就可以將資料量縮小很多。舉例來說:我們假設在黑暗中拍攝一根蠟燭燃燒,這組畫面中大部分是黑。若是M-JPEG這組畫面就一張、一張都壓縮起來成為一個影片檔。MPEG-2則是將黑的部份當做固定的參數,只壓縮畫面中蠟燭火光跳動的影像。這麼一來黑色的部份只有一份資料,蠟燭與火光跳動才需要較多的畫素,如此一來MPEG-2的資料量非常小,卻可以保留高畫質。


無論你用電腦或是DVD放影機打開MPEG-2的檔案,機器一定會經過一個等待的時間。這就是MPEG-2的特性,它必須被載入記憶體做分析,然後才可以解析出畫面。當然,這對於播放長時間影片的電視台或者是DVD非常適合,但是對於製作影片的環境,就非常的不方便了。製作影片往往需要採用最高的畫質,資料量常常會長得很大。就高階的影像工作來說(像是:電影、廣告),保持畫質、方便作業才是工作的重點,資料量可以壓縮得比較小,反而是次要的問題。


在拍攝的環境下來比較H.264當然要比H.262的MPEG-2來的好用,這是無庸置疑的。舉例來說:攝影師在按下快門鈕(或者是錄影鈕)之後,使用MPEG-2必須要等機器,反觀H.264的機器則立即就開始記錄影像。此外,錄影的檔案MPEG-2必須透過可以解析的軟體,才能看到影像。H.264則會產生一個Proxy檔案,直接可以檢視。雖然等一下不會怎麼樣,可是一整天的拍攝所累積的時間就非常累人了。

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