MPEG-2标准因其多层次的图像质量和传输速度、具有可分级性、灵活性和广泛的适应性，已成为DVB、HDTV信源编码的公认标准。近年来，除传输外，在电视中心的采集、制作和播出系统中以及多媒体领域里，也得到了广泛的应用。

MPEG数字视频编码技术，是基于视频序列在空间和时间上的像素之间的相关特性这一原理的。利用帧内离散余弦变换编码技术，发掘同一画面邻近像素之间的空间相关性来实现有效的数据压缩；对于邻近帧中的像素的相关性，则采用帧间运动补偿预测技术来实现数据压缩。通常将这两种技术有机地结合起来，从而实现高效的数据压缩，这是实现MPEG的关键。

为了便于对图像序列的随机访问和编辑，MPEG对视频数据流规定了分层的结构如图1所示，并规定了详细的语法和语义，从顶层开始依次为：第一层是图像序列层，它包含序列头、若干个图像组层的数据以及序列终止符。第二层是图像组，它由定义的一组或多组帧内编码帧（I帧）或非帧内编码帧（P帧或B帧）图像组成。每组包括组头和图像层数据。第三层是图像层本身，由图像头和宏块条层数据组成。第四层是宏块条层，它由条层头和若干个连续的宏块组成。第五层是宏块层，由宏块头加块层数据组成，图像以亮度数据矩阵为基准，分为16×16像素的宏块，作为运动补偿的基本单元宏块分为亮度宏块和色度宏块，色度宏块大小与抽样格式有关。第六层是块层由图像数据和块结束符组成，是进行离散余弦变换的单元。在这六层数据结构相应的序列头、图像组头、图像头、宏块条头、宏块头等头部包含了对MPEG码流进行解码所需的起始码、定时、以及其他相关的参数和信息。 

图1 MPEG视频数据流结构

MPEG-2编码算法的基础是混合的DCT/DPCM编码方法与宏块结构、运动补偿的结合，宏块是运动估计和运动补偿的基本单元，宏块分为亮度宏块和两个色度宏块，色度宏块的大小与抽样格式有关，抽样格式为4:2:0，色度宏块大小为8×8，4:4:4格式的色度块大小为16×16，4:2:2格式的色度块大小为8×16，如图2、3、4所示。

图2 4:2:0宏块结构

图3 4:2:2宏块结构

图3 4:2:4宏块结构