mpeg2是mpeg1标准（mpeg1介绍请点这里）的扩展，主要增加以下特性：

• 支持interlace视频
• 支持可伸缩编码（由于该特性工作中用不到，没有深入分析）

1.码流结构

Mpeg2的码流语法结构大致与mpeg1一致，只增加了部分扩展元素。

1. 如果第一个sequence_header之后没有紧跟一个sequence_extension结构，则该码流遵循mpeg1标准，否则是mpeg2；
2. 如果第一个sequence_header之后紧跟一个sequence_extension结构，则后续所有sequence_header之后都需要有sequence_extension结构。也就是说，MPEG2标准中sequence_header后需要紧跟sequence_extension，而mpeg1没有这个规定，因此可以用该规则判定码流是否为mpeg1；
3. 两个sequence_header之间至少存在一个picture数据，这也意味着sequence_extension后不能紧跟这sequence_end语法；
4. 如果码流中存在sequence_extension（即该码流为mpeg2），picture_header后需紧跟一个picture_coding_extension，并且picture_coding_extension只能在picture_header之后，不能在其他位置；
5. Group_of_picture_header后的第一帧需要是一个I帧。

2.解码过程

解码流程如下图所示： 按流程图中各个模块可以把解码过程分为以下几个步骤：

2.1 variable length decoding

mpeg2变长编码的解码过程与mpeg1类似，主要解析码流中的存放的DC、AC系数，分为帧内编码宏块DC和其他系数解码。差异主要有以下两点：

1. 帧内编码DC系数重置值，mpeg2会根据picture_coding_extension中的intra_dc_precision值做DC系数重置。
2. 帧内编码宏块VLC解析表不同，mpeg2会根据intra_vlc_format选择使用不同的VLC表。

2.2 inverse scan

上一步解析出来的DC、AC系数是以游程编码方式存放，反扫描这一步主要把系数处理成矩阵格式。Mpeg1/2主要差异在于：mpeg1只支持zigzag扫描，而mpeg2需要通过picture_coding_extension中的alternate_scan选择两种扫描方式。

2.3 inverse quantisation

量化计算过程与量化权重矩阵quant_weight_matrix和量化系数q_scale相关，mpeg1/2主要差异在于：

1. mpeg2标准中的帧内编码宏块DC系数需要乘以intra_dc_mult,该值与intra_dc_precision相关；
2. 量化权重矩阵可以存放在sequence_header中，也可以由quantiser_matrix_extension更新；
3. Mpeg1标准在slice header或mb header中直接编码q_scale，而mpeg2在slice header或mb header中编码q_scale_code，并在picture_coding_extension中编码q_scale_type，再由两者共同决定q_scale；
4. Mismatch control计算公式不一样。
   

2.4 inverse DCT

Mpeg12反DCT变换过程是一样的，不再赘述。

2.5 motion compensation

由于mpeg2支持场格式，运动补偿方式要考虑场预测，因此与mpeg1由较大差异。流程如下图所示：

2.5.1 预测方式

Mpeg2由两种主要的预测方式场预测和帧预测和两种特殊的预测方式16x8块运动补偿和dual-prime方式；

1. 场预测。使用之前解码的场作为参考进行预测；
2. 帧预测。使用之前解码的帧作为参考进行预测；
3. 16x8运动补偿。
4. Dual-prime

一个场图像只用使用场预测，而一个帧图像既可以使用场预测也可以使用帧预测。

2.5.1.1 场预测

场预测需要根据帧类型做不同处理。 P帧中的场预测两个参考场是指最近一次解码的顶场和底场。存在以下几种场景：

1. 当前解码图像为帧格式，则其参考场为同属于上一个重建帧的顶场和底场；
2. 当前解码图像为场格式，并且为重建帧的第二场，因此其中一个参考场为当前帧的第一场。 当前解码图像为顶场，参考场如下图：
   
   当前解码图像为底场，参考场如下图：
   
   B帧中的场预测是用两个最近重建帧中的两场作为参考，如下图
   

2.5.1.2 帧预测

Mpeg2的帧预测与mpeg1没有差异。分为如下两种情况：

1. 当前解码帧为P帧，以最近解码的I/P帧作为参考；
   
2. 当前解码帧为B帧，以最近解码的两个I/P帧作为参考；
   

2.5.2 motion vector

由于相邻块mv具有相关性，编码mv时可以使用相邻块mv做预测，而只编码mv差值可以减少编码数据量。解码mv过程中会使用已解码的相邻块的mv做预测。

2.5.3 forming predictions

生成预测块主要是从参考帧或场中读取参考像素。由于mv是半像素精度，半像素需要通过对相邻像素值线性差值方式获取。 对于场预测，每一个宏块必须从两个可用的参考场中选择一个作为参考。场预测或16x8MC再宏块头中编码选择模式motion_vertical_filed_select。

• motion_vertical_filed_select为0，选择顶场做参考；
• motion_vertical_filed_select为1，选择底场做参考。

根据mv和选定的参考场/帧可以得到当前宏块的预测块。

2.5.4 skipped macroblock

Skipped 宏块是指没有编码数据的宏块。如果当前宏块索引macroblock_addr – prev_macroblock_addr > 1,则当前宏块与上一解码宏块间存在skipped宏块。Skipped宏块重建像素值就等于预测像素值。 B帧和P帧中的skipped宏块处理方式不一样，而且帧格式和场格式skipped宏块处理方式也大相径庭。

2.5.4.1 P filed picture

1）如果filed_motion_type是filed_base，需要做预测； 2）需要以同样类型的场做参考； 3）预测mv（下一宏块做mv预测使用）设为0； 4）mv设为0；

2.5.4.2 P frame picture

1）如果frame_motion_type是framed_base，需要做预测； 2）预测mv（下一宏块做mv预测使用）设为0； 3）mv设为0；

2.5.4.3 B field picture

1）如果filed_motion_type是filed_base，需要做预测； 2）需要以同样类型的场做参考； 3）前向/后向/双向预测方向需要与前一宏块一致； 4）预测mv不变； 5）当前块mv与上一宏块mv一样（直接从mv预测获取）

2.5.4.4 B frame picture

1）如果frame_motion_type是framed_base，需要做预测； 2）前向/后向/双向预测方向需要与前一宏块一致； 3）预测mv不变； 4）当前块mv与上一宏块mv一样（直接从mv预测获取）

2.6 combining predictions

最终的预测块需要融合多个预测结果。B帧融合方式为前向预测和后向预测取均值。

2.7 Adding prediction and coefficient data

宏块最终重建结果等于预测结果和变换结果之和。