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  一個MPEG-2系統流一般包括兩個基本元素:

  MPEG-2影象壓縮的原理是利用了影象中的兩種特性:空間相關性和時間相關性。這兩種相關性使得影象中存在大量的冗餘資訊。如果我們能將這些冗餘資訊去除,只保留少量非相關資訊進行傳輸,就可以大大節省傳輸頻帶。而接收機利用這些非相關資訊,按照一定的解碼演算法,可以在保證一定的影象質量的前提下恢復原始影象。  MPEG-2視訊通常包含多個GOP(Group Of Pictures),每一個GOP包含多個幀(frame)。幀的幀類(frame type)通常包括I-幀(I-frame)、P-幀(P-frame)和B-幀(B-frame)。其中I-幀採用幀內編碼,P-幀採用前向估計,B-幀採用雙向估計。  I幀影象採用幀內編碼方式,即只利用了單幀影象內的空間相關性,而沒有利用時間相關性。I幀使用幀內壓縮,不使用運動補償,由於I幀不依賴其它幀,所以是隨機存取的入點,同時是解碼的基準幀。I幀主要用於接收機的初始化和通道的獲取,以及節目的切換和插入,I幀影象的壓縮倍數相對較低。I幀影象是週期性出現在影象序列中的,出現頻率可由編碼器選擇。  P幀和B幀影象採用幀間編碼方式,即同時利用了空間和時間上的相關性。P幀影象只採用前向時間預測,可以提高壓縮效率和影象質量。P幀影象中可以包含幀內編碼的部分,即P幀中的每一個巨集塊可以是前向預測,也可以是幀內編碼。  B幀影象採用雙向時間預測,可以大大提高壓縮倍數。值得注意的是,由於B幀影象採用了未來幀作為參考,因此MPEG-2編碼碼流中影象幀的傳輸順序和顯示順序是不同的。  MPEG-2的編碼碼流分為六個層次。為更好地表示編碼資料,MPEG-2用句法規定了一個層次性結構。它分為六層,從上至下依次為:視訊序列層(Sequence),影象組層(GOP: Group of Picture),影象層(Picture),像條層(Slice),巨集塊層(Macro Block)和像塊層(Block)。可以看到,除巨集塊層和像塊層外,上面四層中都有相應的起始碼(Start Code,SC),可用於因誤碼或其它原因收發兩端失步時,解碼器重新捕捉同步。因此一次失步將至少丟失一個像條的資料。  一般來說輸入視訊格式是25(CCIR標準)或者29.97(FCC)幀/秒。  MPEG-2支援隔行掃描和逐行掃描。在逐行掃描模式下,編碼的基本單元是幀。在隔行掃描模式下,基本編碼可以是幀,也可以是場(field)。  原始輸入影象首先被轉換到YCbCr色彩空間。其中Y是亮度,Cb和Cr是兩個色度通道。對於每一通道,首先採用塊分割,然後形成“巨集塊”(macroblocks),巨集塊構成了編碼的基本單元。每一個巨集塊再分割成8x8的小塊。色度通道分割成小塊的數目取決於初始引數設定。例如,在常用的4:2:0格式下,每個色度巨集塊只取樣出一個小塊,所以三個通道巨集塊能夠分割成的小塊數目是4+1+1=6個。  對於I-幀,整幅影象直接進入編碼過程。對於P-幀和B-幀,首先做運動補償。通常來說,由於相鄰幀之間的相關性很強,巨集塊可以在前幀和後幀中對應相近的位置找到相似的區域匹配的比較好,這個偏移量作為運動向量被記錄下來,運動估計重構的區域的誤差被送到編碼器中編碼。  對於每一個8×8小塊,離散餘弦變換把影象從空間域轉換到頻域。得到的變換系數被量化並重新組織排列順序,從而增加長零的可能性。之後做遊程編碼(run-length code)。最後作哈夫曼編碼(Huffman Encoding)。  I幀編碼是為了減少空間域冗餘,P幀和B幀是為了減少時間域冗餘。  GOP是由固定模式的一系列I幀、P幀、B幀組成。常用的結構由15個幀組成,具有以下形式IBBPBBPBBPBBPBB。GOP中各個幀的比例的選取和頻寬、影象的質量要求有一定關係。例如因為B幀的壓縮時間可能是I幀的三倍,所以對於計算能力不強的某些實時系統,可能需要減少B幀的比例。  MPEG-2輸出的位元流可以是勻速或者變速的。最大位元率,例如在DVD應用上,可達10.4 Mbit/s。如果要使用固定位元率,量化尺度就需要不斷的調節以產生勻速的位元流。但是,提高量化尺度可能帶來可視的失真效果。比如馬賽克現象。

  MPEG-2的音訊編碼包括:

  DVD中採用了MPEG-2標準並引入如下技術引數限制:

  DVB-MPEG相關技術引數:  注:1080i按1920×1080畫素編碼,但是最後8行在顯示時拋棄。
MPEG-2是MPEG工作組於1994年釋出的視訊和音訊壓縮國際標準。MPEG-2通常用來為廣播訊號提供視訊和音訊編碼,包括衛星電視、有線電視等。MPEG-2經過少量修改後,也成為DVD產品的核心技術。