DVB (англ. Digital Video Broadcasting) — семейство стандартов цифрового телевидения, разработанных консорциумом DVB и стандартизированных Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (описание всех стандартов на официальном сайте организации DVB Project). Стандарты охватывают все уровни модели взаимодействия открытых систем OSI с разной степенью детализации для различных способов передачи цифрового сигнала: наземного (фиксированного и мобильного), спутникового, кабельного (как классического, так и IPTV). На более высоких уровнях OSI стандартизируются системы условного доступа, способы организации информации для передачи в среде IP, различные метаданные и др. Некоторые стандарты DVB в высокой степени связаны со стандартами MPEG-1, MPEG-2 и ITU H.264, которые определяют тип используемого транспорта и способ компрессии изображений в цифровом телевидении. В то же время стандарты DVB предлагают расширения этих стандартов, особенно MPEG-2.
В основе стандартов DVB (в том числе и стандарта DVB-C) лежит стандарт кодирования движущихся изображений и звукового сопровождения MPEG-2. В настоящее время используется основной профиль без масштабирования, описание стандарта DVB-C находится на официальном сайте организации DVB Project.
MPEG-2 — название группы стандартов цифрового кодирования видео и аудио сигналов, организации транспортных потоков видео и аудио информации, передачи сопутствующей информации. Стандарты MPEG одобрены ISO — Международной Организацией по стандартизации/IEC Motion Picture Experts Group (MPEG).
Стандарт MPEG 2 это ISO/IEC 13818 (описание всех частей во всех редакциях на официальном сайте [3])
Табл.1. ISO/IEC 13818
| Part 1: Systems | Описывает синхронизацию и мультиплексирование видео и аудио. |
| Part 2: Video | Сжатие чересстрочного и прогрессивного видео. |
| Part 3: Audio | Сжатие аудио сигнала (многоканальное расширение для MPEG-1 audio). |
| Part 4 | Описывает процедуру тестирования совместимости. |
| Part 5 | Описывает систему программной эмуляции. |
| Part 6 | Описывает расширение для DSM-CC (Digital Storage Media Command and Control.) |
| Part 7: Advanced Audio Coding (AAC) | Расширенное сжатие аудио. |
| Part 8 | Расширение видео на 10-битный цвет. Изначально планировалось для студийного видео. Part 8 была заброшена из-за отсутствия интереса в индустрии. |
| Part 9 | Расширения для использования в реальном времени. |
| Part 10 | Расширение для совместимости с DSM-CC. |
Стандарт содержит несколько подразделов (parts). Например, MPEG-2 part 1 определяет тип контейнера, например, может использоваться Transport Stream, который позволяет корректировать ошибки оборудования, принимающего сигнал. Part 2 - структуру компрессированного изображения (элементарный поток MPEG-2). Стандарт MPEG-2 намеренно не определяет способы компрессии изображения (звука), он лишь указывает, как должно быть оформлено сжатое изображение (звук). Стандарт не определяет, каким образом должен быть реализован кодер или декодер MPEG-2, он определяет только структуру данных. Это даёт возможность участникам рынка конкурировать друг с другом за создание более качественных устройств и алгоритмов.
MPEG-2 используется для «общего сжатия движущихся изображений и звука» и определяет формат видеопотока, который может быть представлен как три типа кадра — независимо сжатые кадры (I-кадры), кадры, сжатые с использованием предсказания движения в одном направлении (P-кадры) и кадры, сжатые с использованием предсказания движения в двух направлениях (B-кадры). Соответствующие группы кадров от одного I-кадра до другого образуют GOP — Group Of Pictures — группу кадров. Существуют разные стандарты на частоту, с которой должны следовать I кадры, приблизительно 1-2 в секунду, соответствующие стандарты есть и для P кадров (каждый 3 кадр должен быть P кадром). Существуют разные относительные разрешения Y, Cb, Cr плоскостей (где Y - яркостная плоскость, Cb и Cr - цветовые плоскости), обычно Cb и Cr кодируются с меньшим разрешением чем Y.
Табл. 2. Форматы MPEG-2
| Вид Формата | Отношения разрешений по горизонтали (Cb/Y): | Отношение разрешений по вертикали (Cb/Y): |
| 4:4:4 | 1:1 | 1:1 |
| 4:2:2 | 1:2 | 1:1 |
| 4:2:0 | 1:2 | 1:2 |
| 4:1:1 | 1:4 | 1:1 |
| 4:1:0 | 1:4 | 1:4 |
Табл.3. Профили MPEG-2
| Аббр. | Имя | Кадры | YUV | Потоки |
| SP | Simple Profile | P, I | 4:2:0 | |
| MP | Main Profile | P, I, B | 4:2:0 | |
| 422P | 4:2:2 Profile | P, I, B | 4:2:2 | |
| SNR | SNR Profile | P, I, B | 4:2:0 | 1-2 |
| SP | Spatial Profile | P, I, B | 4:2:0 | 1-3 |
| HP | High Profile | P, I, B | 4:2:2 | 1-3 |
Табл.4. Уровни MPEG-2
| Аббр. | Имя | Пикселей/строку | Строк | Кадров/c (Гц) | Битрейт (Мбит/с) |
| LL | Low Level | ||||
| ML | Main Level | ||||
| H-14 | High 1440 | ||||
| HL | High Level |
Табл.5. Стандарт MPEG-2 (в основе DVB-C)
| Профиль @ уровень | Разрешение (px) | Макс. фреймрейт (Гц) | Семплинг | Битрейт (Мбит/с) | Применение |
| SP@LL | 176 × 144 | 4:2:0 | 0.096 | беспроводные устройства | |
| SP@ML | 352 × 288 | 4:2:0 | 0.384 | КПК | |
| 320 × 240 | |||||
| MP@LL | 352 × 288 | 4:2:0 | Set-top boxes (STB) | ||
| MP@ML | 720 × 480 | 4:2:0 | 15 (DVD: 9.8) | DVD, SD-DVB | |
| 720 × 576 | |||||
| MP@H-14 | 1440 × 1080 | 4:2:0 | 60 (HDV: 25) | HDV | |
| 1280 × 720 | |||||
| MP@HL | 1920 × 1080 | 4:2:0 | ATSC 1080i, 720p60, HD-DVB (HDTV) | ||
| 1280 × 720 | |||||
| 422P@LL | 4:2:2 | ||||
| 422P@ML | 720 × 480 | 4:2:2 | Только Sony IMX с I-frame, Broadcast «contribution» video (I&P only) | ||
| 720 × 576 | |||||
| 422P@H-14 | 1440 × 1080 | 4:2:2 | Будущие продукты Panasonic и Sony на основе MPEG-2 HD | ||
| 1280 × 720 | |||||
| 422P@HL | 1920 × 1080 | 4:2:2 | Будущие продукты Panasonic на основе MPEG-2 HD | ||
| 1280 × 720 |
Уровень High-1440 (1440×1152 элементов) соответствует телевидению высокого разрешения (высокой четкости) с форматом экрана 4:3 (стандартный экран), а уровень High (1920×1152 элементов) - телевидению высокого разрешения (HDTV) с форматом экрана 16:9 (широкоформатное изображение). С переходом на более высокие профили увеличивается количество используемых методов кодирования, появляются новые свойства телевизионной системы, но, естественно, усложняется аппаратура и алгоритмы обработки сигналов.
Как видно из таблицы 4, на главном уровне (Main), соответствующем телевидению обычного разрешения, скорость передачи двоичных символов в канале связи достигает 15 Мбит/с. Режим “Main Profile@Main Level (MP@ML)” в настоящее время широко используется в системах DVB (Стандарт DVB-C).
На более высоких уровнях главного профиля, соответствующих HDTV, скорость передачи в канале связи возрастает до 60 или 80 Мбит/с. Следует подчеркнуть, что для всех уровней разрешения данного профиля используется один и тот же набор методов кодирования. В этом заключается совместимость разных уровней. На более высоких уровнях кодеры и декодеры должны иметь большее быстродействие и больший объем ЗУ. Аппаратура более высоких уровней разрешения может работать на более низких уровнях разрешения.
Высшие профили стандарта MPEG-2 характеризуются наличием масштабируемости, которая была упомянута выше. Кроме того, на высших профилях возможно применение компонентного кодирования сигналов не только через строку (4:2:0), но и в каждой строке (4:2:2). Предусмотрен также специальный профиль (4:2:2), предназначенный для студийного оборудования, в частности для видеомонтажа.