|
|
MPEG4 в вопросах и ответах.
||
Фильмы, записанные в формате MPEG-4, уже успели завоевать заслуженную популярность среди широкой аудитории пользователей ПК. Такие фильмы обычно умещаются на одном компакт-диске, а по качеству изображения могут успешно конкурировать с видеокассетами. Не последним фактором, определяющим популярность MPEG-4 дисков, является их цена - 25-30 р. против 200-600 р. за DVD. Поэтому промежуточным этапом на пути массового перехода домашних пользователей с аналоговых VHS-видеомагнитофонов на цифровой стандарт DVD вполне мог бы стать именно MPEG-4.
В русскоязычной части Internet можно найти много материалов, посвященных стандарту MPEG-4, однако большая их часть содержит описание тонкостей процесса компрессии видео в этот формат. Это, безусловно, специфический и требующий подробного исследования вопрос, но для пользователей, выступающих только в роли зрителей, подобные статьи зачастую не могут дать ответ на вопросы, возникающие при желании посмотреть фильмы. Другой крупный источник информации - это конференции. В разделах "Процессоры", "Видео", "Мультимедиа" постоянно поднимаются темы, связанные с быстродействием, качеством, оптимальной конфигурацией и всем тем, что касается MPEG-4, но поступающие ответы зачастую противоречат друг другу. Кто-то заявляет, что всю жизнь смотрел без тормозов MPEG-4 на Pentium 200, другие жалуются на слайд-шоу, имея при этом компьютер с процессором Pentium III.
В настоящей статье предпринята попытка разъяснить вопросы, наиболее часто возникающие у людей, недавно столкнувшихся с этим форматом, а также привлечь к нему внимание тех, кто никогда раньше не сталкивался с MPEG-4. Надеюсь, после прочтения данного материала читатель, не занимающийся редактированием и компрессией видео, сможет уверенно сказать: "Теперь я знаю об этом достаточно".
Что это такое MPEG?
MPEG - аббревиатура, расшифровывающаяся как Moving Picture Experts Group(прежде чем писать письмо,что первая буква расшифровывается не так-сходите на http://www.mpeg.org
Это достаточно большая организация, состоящая из разработчиков аудио, видео и компьютерной техники, а также программистов и специалистов, занимающихся разработкой и внедрением стандартов на алгоритмы компрессии, передачи, хранения и воспроизведения аудио- и видео данных.
Среди разработок этой группы в области цифровой видеозаписи наиболее известными являются:
Стандарт MPEG-1. Был выпущен в 1992 г. Чаще ассоциируется у пользователей с фильмами на VideoCD. Типичный бытовой формат видео для MPEG-1 в стандарте PAL составляет 352*288 пикселов, 25 кадров в секунду. Аудио часть - стереозвук с частотой дискретизации 44,1 кГц, сжатый в MPEG-1 Layer II. Полнометражный фильм, записанный в этом формате, занимает два компакт-диска в стандарте VideoCD. Качество изображения на VideoCD дисках находится на уровне бытовой VHS видеокассеты.
Стандарт MPEG-2. Выпущен в 1995 г. Пользователи сталкиваются с этим форматом копрессии видео главным образом приоберетая DVD диски с фильмами. Типичный размер кадра для DVD фильма в видеостандарте PAL/SECAM составляет 720*576, при 25 кадрах в секунду, или 640*480 при 30 кадрах в секунду в стандарте NTSC. По сравнению с MPEG-1, в аудио части добавлена поддержка многоканального звука (Dolby Digital 5.1, DTS, и т.п.). Увеличение битрейта и применение усовершенствованного алгоритма сжатия видеопотока обеспечило DVD фильмам гораздо лучшее качество изображения, чем на VideoCD. MPEG-2 сегодня применяется также в цифровом спутниковом телевидении. Бытовые проигрыватели DVD-дисков в нашей стране ещё только завоёвывают популярность. Не последнюю роль в этом играет относительно высокая цена фильмов на DVD. Лицензионный диск с одним фильмом стоит 15-25$ (в Москве розничные цены, в том числе в интернет-магазинах, колеблются от $20 до $35 - прим. ред.).
Стандарт MPEG-4. Разрабатывать его начали еще в первой половине 90-х годов прошлого века. В декабре 1999 года был представлен релиз этого формата, получивший официальный статус стандарта ISO/IEC. MPEG-4 задумывался как способ передачи потоковых медиа-данных, в первую очередь видео, по каналам с низкой пропускной способностью. Стандарт неожиданно завоевал популярность у бюджетного пользователя: применение более сложных алгоритмов компрессии позволило размещать полнометражные фильмы длительностью полтора-два часа в приемлемом качестве всего на одном компакт-диске! При одном и том же битрейте и определённых условиях кодирования, качество изображения фильма в MPEG-4 может быть сравнимо или даже лучше, чем в случае применения MPEG-1 или MPEG-2. Однако применение новых алгоритмов сжатия повлекло за собой и существенное увеличение требований к вычислительным ресурсам, необходимым для качественной декомпрессии изображения из этого формата. Так, к примеру, на большинстве компакт-дисков с фильмами в формате MPEG-4 в системных требованиях указан PII-400, в то время как MPEG-1 вполне сносно воспроизводится даже на компьютере с процессором P100.
||
В чём отличие MPEG-4 от MPEG-1 и MPEG-2?
Стандарт MPEG-4 задает принципы работы с контентом (цифровым представлением медиа-данных) для трех областей: собственно интерактивного мультимедиа (включая продукты, распространяемые на оптических дисках и через Сеть), графических приложений (синтетического контента) и цифрового телевидения - DTV; фактически данный формат задает правила организации среды, причем среды объектно ориентированной. Он имеет дело не просто с потоками и массивами медиа-данных, а с медиа-объектами (ключевое понятие стандарта). В MPEG-4 определен двоичный язык описания объектов, классов и сцен - BIFS, который разработчики характеризуют как "расширение Си++".
Стандарт MPEG-4 представляет пользователям гибкие средства работы с мультимедийным контентом. Помимо работы с аудио и видео, формат позволяет работать с естественными и синтезированными компьютером 2D и 3D объектами, производить привязку их взаимного расположения и синхронизацию друг относительно друга, а также указывать их интерактивное взаимодействие с пользователем. Кроме того, формат обеспечивает доступ к мультимедийной информации через каналы различной пропускной способности.
Алгоритм компрессии видео в MPEG-4 работает по той же схеме, что и в предыдущих форматах. При кодировании исходного изображения кодек ищет и сохраняет ключевые кадры, на которых происходит смена сюжета. А вместо сохранения промежуточных кадров прогнозирует и сохраняет лишь информацию об изменениях в текущем кадре по отношению к предыдущему. Полученная таким образом информация сжимается по алгоритмам компрессии, аналогичным тем, что применяются в архиваторах. Компрессия звука чаще всего производится в формат MP3 или WMA. Однако возможно использование любого кодека, вплоть до применяемого в DVD шестиканального AC-3 потока (единственное требование - чтобы данный аудиокодек был установлен в системе).
Кардинальное нововведение при компрессии видео в MPEG-4 заключается в следующем. В отличие от предыдущих форматов, которые делили изображение на прямоугольники, при обработке изображений кодек оперирует объектами с произвольной формой. К примеру, человек, двигающийся по комнате, будет воспринят как отдельный объект, перемещающийся относительно неподвижного объекта - заднего плана. Естественно, алгоритмы поиска и обработки подобных объектов требуют гораздо больше вычислительных ресурсов, нежели в случае MPEG-1/2. Но с учетом быстродействия современных компьютеров последнее обстоятельство нельзя рассматривать сегодня как крупное препятствие на пути широкого распространения формата MPEG4. Для сравнения - во времена выхода MPEG-2, в 1995 году, частота процессора новых PC составляла около 100 МГц. Сегодня эта цифра возросла в десять раз!
Для нас как конечных пользователей наибольший интерес представляет именно хранение и воспроизведение видео на компьютере. Этот формат вполне можно назвать дешевой и как следствие более доступной альтернативой DVD в области развлечений.
||
От чего зависит качество MPEG-4 фильмов?
Качество фильмов в формате MPEG-4 зависит от многих факторов, их можно условно разделить на три группы.
1.Качество исходного материала. К примеру, если фильм с двух VideoCD (MPEG-1) компакт-дисков c разрешением 352*288 сжимается до одного диска в MPEG-4 или, что того хуже, с пиратской видеокассеты, то ни о каком приемлемом качестве не может быть и речи.
2.Параметры сжатия исходного видеоматериала: битрейт (поток данных, который проходит через декодер), размер изображения и другие, менее существенные. Значение этих параметров определяет прежде всего продолжительность фильма. Так, на один CD можно вместить фильм продолжительностью полтора часа, а можно исхитриться впихнуть и трехчасовой. При этом понятно, что в первом случае поток данных оказывается шире, а требуемая степень компрессии меньше. Следовательно, фильм будет сжат и записан на CD с меньшими потерями в качестве изображения. Оптимальный выбор параметров кодирования в MPEG-4 является строго индивидуальным и зависит от конкретного фильма. Поэтому без достаточного опыта в этом деле трудно добиться хорошего результата. Не секрет, что все фильмы в MPEG-4 имеют кустарное изготовление. Зачастую качество изображения очень низкое, а впечатление от просмотра фильма может быть полностью испорчено артефактами и постоянными рывками изображения. В формате DVD, напротив, фактически все диски имеют изображение и звук превосходного студийного качества.
3.Параметры декомпрессии сжатого видео, настройки видеокарты, монитора/телевизора и быстродействие компьютера, используемого для просмотра. Чем меньше быстродействие, тем больше будут заметны рывки изображения, выпадение кадров (особенно в динамичных сценах).
||
Оверлей: что это такое?
Видеопоток в Windows может воспроизводиться через специальный режим DirectDraw, называемый Overlay (оверлей), при этом видеоинформация выводится не в видеобуфер, а в отдельную область локальной памяти видеоплаты, где она дополнительно обрабатывается аппаратными средствами самой видеоплаты (преобразование цветового пространства YUV в RGB, аппаратное масштабирование и фильтрация). Размер кадра оверлея и глубина его цвета не зависят от десктопа. После обработки буфер оверлея может выводиться на десктоп или по отдельному каналу, например, через видеовыход на телевизор, причем многие видеоплаты позволяют производить над содержимым этого буфера гамма-коррекцию, регулировать яркость, контрастность и т.д. независимо от десктопа. На десктоп оверлей выводится по технологии "хромакей". Windows рисует окно, где должен отображаться оверлей, и заполняет его "ключевым цветом"; видеоконтроллер, встречая этот цвет, при выводе на DAC (цифро-аналоговый преобразователь) замещает его данными из буфера оверлея, предварительно производя масштабирование изображения до размера окна или на весь экран. Проверить, работает или нет режим оверлея при воспроизведении видео, очень просто: достаточно попытаться сделать скриншот экрана - если на месте видеоизображения появится черный прямоугольник, значит, видео выводится через оверлей.
||
Что такое DivX и для чего он нужен?
DivX -кодек, производящий компрессию/декомпрессию изображения, сжатого в стандарте MPEG-4. В стремлении вытеснить с рынка потокового видео конкурентов (к примеру Apple c его QuickTime) в Microsoft занялись разработкой кодека, позволяющего компрессировать видеопоток в формат MPEG-4. На одном из этапов отладки нового продукта в "массы" была выпущена бета-версия этого кодека, которая после небольших доработок группой хакеров была переименована в DivX-кодек. По "политическим" мотивам Microsoft позже свернула разработки в этом направлении, выпустив только модуль для воспроизведения уже закодированного видео.
При установке DivX производит регистрацию в системе, для того чтобы к нему могли обращаться программы более высокого уровня - плееры.
||
Можно ли смотреть MPEG-4 видео в ОС, отличных от Windows?
Конечно, можно. К примеру, если сходить по этой ссылке , то http://www.divx-digest.com/software/index.html#players можно найти плееры для Linux и BeOS. Нетрудно устроить поиск или выйти на сайты поддержки вашей ОС, для того чтобы найти соответствующие им плееры.
Как можно измерить быстродействие кодека DivX на моем компьютере?
К сожалению, измерить максимально достижимый fps (кадры/cек) так, как это делается, например в Quake, нельзя. Раздел Статистика в плеерах выдает только текущее число кадров в секунду, которое не может превышать то значение (обычно 24-25), с которым записан MPEG-4 файл. Если для декомпрессии видеопотока не хватает вычислительных ресурсов процессора, то кодеку приходится пропускать некоторые кадры, для того чтобы не потерять синхронизацию видео и звука, при этом начинается подергивание изображения, и, следовательно, падает мгновенное значение fps. Для оценки быстродействия кодека мгновенное значение fps непригодно, так как в случае нехватки вычислительной мощности компьютера оно постоянно изменяется в зависимости от движения объектов в кадре, а при достаточном быстродействии компьютера остается постоянным в пределах номинального (24-25 кадров/сек.).
Косвенной оценкой быстродействия того или иного плеера на различных конфигурациях компьютеров может являться значение загрузки процессора при воспроизведении видео. Если загрузка процессора меньше 100%, скорее всего кодеку хватает вычислительных ресурсов для полного разжатия видеопотока. Если значение загрузки процессора вплотную приближается к 100%, то кодеку, по-видимому, приходится пропускать некоторые кадры, чтобы успеть за звуковым сопровождением фильма.
||
Что можно сделать, если MPEG-4 "тормозит"?
Заикающийся звук, резкое подергивание картинки на динамичных сценах, "выпадение кадров" - верные признаки того, что вашей системе не хватает мощности для нормальной декомпрессии видеопотока. Кстати, статистику работы видеокодека при просмотре фильма можно выяснить в разделе меню Вид/Статистика универсального проигрывателя. Перечисленные выше явления могут возникать не только на откровенно слабых машинах, но и на достаточно мощных компьютерах при неоптимальной настройке. В этом случае начать проверку системы нужно с установок в BIOS SETUP. Особое внимание следует уделить настройке подсистемы памяти, так как именно ее задача - успеть пропустить весь разжатый кодеком поток данных между процессором и видеокартой. Кодек MPEG-4 исполняется почти полностью на программном уровне, поэтому разгон процессора может дать существенный прирост по производительности.
||
Можно ли как-то улучшить качество изображения при просмотре видео?
Если для просмотра MPEG-4 фильмов вы используете проигрыватель WMP 6.4 из состава OS Windows, то, запустив его в меню Файл>Свойства>Дополнительно, выберите свойства MPEG-4 DVD Video decompressor: в этом разделе ползунок CPU Quality можно перемещать от 0 до 4 начиная с единицы. При значении CPU Quality "четыре" достигается наилучшее качество изображения, однако при этом сильно возрастает объем вычислений, необходимых для просчета каждого кадра. В этом разделе также можно подстроить уровень яркости, контрастности, насыщенности и баланса цветов.
Другие плееры, к примеру Sasami2k, иногда содержат дополнительные фильтры, улучшающие качество изображения, но использование их требует наличия достаточно мощного процессора с частотой не ниже 800Мгц.
||
Существуют ли для PC видеокарты с аппаратным ускорителем MPEG-4?
На сегодня таких видеокарт нет в природе и причин тому несколько.
Экономические. MPEG-4 - это обширный стандарт, описывающий работу с мультимедиа. Использование кодеков из его состава для сжатия и хранения фильмов на CD в качестве дешевой альтернативы DVD является лишь одним из его применений. При этом в видеоформате MPEG-4 (так, как он реализован сегодня) и накопителях на CD полностью отсутствует какая бы то ни было аппаратно-программная защита от несанкционированного копирования, так что пиратское тиражирование CD (в частности CD MPEG-4) осуществить гораздо проще, нежели DVD. Поэтому вряд ли стоит ожидать согласия со стороны крупнейших производителей видеопродукции на разработку подобного вида устройств именно как альтернативы DVD.
Технические. Стандарт MPEG-4 на сегодня является достаточно сырым, его постоянно дополняют, изменяют и исправляют. Кроме того, декомпрессия видео в этом стандарте осуществляется по весьма сложным алгоритмам, для достижения качественного результата работы которых требуются значительные вычислительные ресурсы.
||
Какое железо нужно для нормального просмотра MPEG-4 фильмов?
На упаковке CD c записанными в этом формате фильмами в графе системные требования обычно пишут: компьютер не ниже PII-400. Но это далеко не однозначная оценка. Быстродействие программного декодера напрямую зависит от параметров сжатия конкретного фильма, главным образом от битрейта и размера кадра. Фильмы с разрешением 352*288 длительностью в один час вполне прилично смотрятся на Pentium 200MMX, в то время как при разрешении 720*576 фильм длительностью в два часа превращает просмотр в "слайд-шоу" на Pentium II 400 (предполагается, что в обоих случаях фильм занимает один CD). Чтобы узнать основные параметры сжатого видеофайла, нужно в проводнике щелкнуть по нему правой кнопкой мыши и выбрать пункт Свойства, после чего открыть закладку Сведения.
||
Как лучше смотреть фильмы - на телевизоре или на мониторе?
На этот вопрос трудно ответить однозначно. С одной стороны, у компьютерного кинескопа гораздо меньше размер зерна люминофора, за счет чего достигается заметно более высокая четкость изображения, но, с другой стороны, обычно по размеру диагонали экрана мониторы сильно проигрывают телевизорам. А чем больше размер экрана, тем дальше располагается зритель от последнего - в результате повышенная зернистость изображения становится незаметной для человеческого глаза. Исходя из этих соображений, можно посоветовать следующее: если вы являетесь обладателем 17-дюймового монитора и 21-дюймового телевизора, то предпочтительнее все-таки смотреть фильмы на компьютерном мониторе. В случае если ваш телевизор 25 и более дюймов, то лучше использовать для просмотра фильмов телевизор. Естественно, подключить телевизор к компьютеру можно только в том случае, если ваша видеокарта обладает TV выходом. Можно установить вторую PCI видеокарту с TV-OUT, но в этом случае не исключены трудности с софтом, откровенная кривизна которого может свести на нет все преимущества телевизионного просмотра.Качество изображения на экране телевизора зависит также от соединительного кабеля.
И напоследок о самом важном. Возможно, вам приходилось замечать при подключении антенного штекера к работающему телевизору проскакивающую между соединяемыми разъемами искру. Так вот, такая искра практически гарантированно выведет из строя микросхему, отвечающую за TV-OUT. Поэтому перед коммутацией соединительных кабелей не пренебрегайте инструкциями и вынимайте из розетки питающие вилки компьютера и телевизора!
||
MPEG 7 и MPEG 21 – форматы будущего.
В октябре 1996 года группа MPEG приступила к разработке формата сжатия MPEG 7, призванным определить универсальные механизмы описания аудио и видео информации. Этот формат получил название Multimedia Content Description Interface. В отличие от предыдущих форматов сжатия семейства MPEG, MPEG 7 описывает информацию, представленную в любой форме (в том числе в аналоговой) и не зависит от среды передачи данных. Как и его предшественники, формат сжатия MPEG 7 генерирует масштабируемую информацию в рамках одного описания.
Формат сжатия MPEG 7 использует многоуровневую структуру описания аудио и видео информации. На высшем уровне прописываются свойства файла, такие как название, имя создателя, дата создания и т.д. На следующем уровне описания формат сжатия MPEG 7 указывает особенности сжимаемой аудио или видео информации – цвет, текстура, тон или скорость. Одной из отличительных особенностей MPEG 7 является его способность к определению типа сжимаемой информации. Если это аудио или видео файл, то он сначала сжимается с помощью алгоритмов MPEG 1, MPEG 2, MPEG 4, а затем описывается при помощи MPEG 7. Такая гибкость в выборе методов сжатия значительно снижает объем информации и ускоряет процесс сжатия. Основное преимущество формата сжатия MPEG 7 над его предшественниками состоит в применении уникальных дескрипторов и схем описания, которые, помимо всего прочего, делают возможным автоматическое выделение информации как по общим, так и по семантическим признакам, связанным с восприятием информации человеком. Процедура занесения в каталог и поиска данных находятся вне сферы рассмотрения этого формата сжатия.
Разработка формата сжатия MPEG 21 - это долговременный проект, который называется "Система мультимедийных средств" (Multimedia Framework). Над разработкой этого формата сжатия эксперты начали работать в июне 2000 г. На первых этапах планировалось провести расширение, унификацию и объединение форматов MPEG 4 и MPEG 7 в единую обобщающую структуру. Подразумевалось, что она будет обеспечивать глубокую поддержку управления правами и платежными системами, а также качеством предоставляемых услуг.
||
||
|