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 - 60-70 р. против 400-600 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 ).
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.).
От чего зависит качество MPEG-4 фильмов?
Качество фильмов в формате MPEG-4 зависит от многих факторов, их можно условно разделить на три группы.
- 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.
- 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.
- 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).
На факторы первых двух групп по понятным причинам зритель никакого влияния оказать не может, поэтому мы их не будем рассматривать. Здесь остается только посоветовать тщательнее выбирать диски. Факторы третьей группы зависят всецело от пользователя и его компьютера, ниже мы рассмотрим их более подробно.
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?
Для формата DivX необходимо использовать DivX () кодек. Во избежание проблем со звуком и изображением желательно также установить DireсtX не ниже 7-й версии и DXMedia 6.0. Обычно на компакт-дисках с фильмами в формате MPEG-4 есть установка кодека DivX и программы плеера.
Для просмотра подойдёт Windows Media Player 6.4.
Рисунок 2. Windows Media Player 6.4Данный плеер представляет собой приложение, использующее в своей работе компонент ActiveMovie. Собственно, возможностями последнего и определяется набор типов файлов, которые можно проигрывать с помощью этого плеера. Достоинства: относительно низкая загрузка процессора, достаточно удобный, не перегруженный интерфейс, входит в поставку ОС Windows 98, Me, 2000. Недостатки: отсутствует возможность включения/отключения оверлеев, нет поддержки многоканального звука.
Рисунок 4. BSPlayer в стандартном оформлении и со скином DVDУдобный плеер с богатыми функциональными возможностями, среди них:
- Встроенный собственный DirectShow фильтр для улучшения качества изображения;
- Наложение на изображение информации о времени проигрывания и уровне звука;
- Поддержка субтитров;
- Возможность просмотра видео в замедленном 1/2X и ускоренном 2X режиме;
- Поддержка многоканального звука;
- Возможность (с рядом ограничений) включения/отключения вывода изображения через оверлей;
- Многоязычный интерфейс. Есть поддержка русского;
- Эмуляция основного меню DVD диска.
Кроме того, плеер позволяет делать скриншоты с фильма, даже при включенном оверлее. Можно принудительно изменять формат вывода изображения между 4:3, 9:16 и оригинальным. Единственным недостатком плеера является несколько более высокий уровень загрузки процессора по сравнению с WMP 6.4.
Рисунок 5. Sasami2kМощный видеоплеер с удобным интерфейсом, имеющий массу интересных настроек и функций, таких как:
- Доступ к свойствам декомпрессора аудио;
- Вывод на экран в режимах RGB 565 RGB 888 Overlay YUY2 (автовыбор);
- Видеофильтры (применение этих фильтров ведет к значительному увеличению загрузки процессора):
- Светлее;
- Темнее;
- Повысить резкость (фильтр низких частот);
- Размывка (фильтр высоких частот);
- Усреднение блоком;
- Усреднение крестом;
- Mean (большая размывка);
- Чересстрочный режим (не повышает скорости);
- Перевернуть (нужно для старых версий кодека);
- Негатив.
- Pan-and-scan function (плавное масштабирование на лету);
- Supersampling (повышение разрешения интерполяцией). Дает некоторое улучшение изображения в полноэкранном режиме, но опять же ведет к увеличению загрузки процессора;
- Возможность изменения в настройках приоритета, с которым по умолчанию запускается проигрыватель.
Главным достоинством данного плеера является возможность включения режима оверлей при просмотре фильмов с любым разрешением. В случае необходимости плеер "наращивает" разрешение исходного кадра до значения, кратного 16 или 32. Но, с другой стороны, большим минусом проигрывателя является крайне высокая загрузка процессора (начиная с качества 1 в настройках кодека). При отключенном выводе изображения через оверлей включение последнего понижает коэффициент использования процессора примерно до уровня WMP6.4, не работающего через оверлей, в общем, отличный плеер, но только не для "слабых" PC.
Сразу после установки, все пункты меню в данном плеере выводятся на корейском языке. Для того чтобы изменить язык, используемый по умолчанию, на английский, необходимо найти в каталоге с установленным плеером файл sasami2000.enu и переименовать его в sasami2000.rus
Рисунок 6. PlayAОсновное достоинство данного плеера - крайне низкая загрузка CPU, достигнутая, по-видимому, за счет того, что при работе плеер не использует никаких программных фильтров, обрабатывающих видеопоток дополнительно. Регулировок качества, яркости, цветности и прочего попросту нет! Однако даже если отключить эти фильтры в других, рассмотренных ранее проигрывателях, то по показателю быстродействия PlayA все равно уверенно опередит их. Поэтому данный плеер смело можно рекомендовать в качестве замены стандартного проигрывателя на "слабых" машинах.
Рисунок 7. Загрузка процессора при использовании для просмотра различных плееровМожно 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.
Рисунок 13. CPU Quality 0
Рисунок 14. CPU Quality 4Другие 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.
Итак, рассмотрим по порядку компоненты компьютера, от которых зависит плавность и качество воспроизведения MPEG-4 видео.
Процессор . Быстродействие практически всех старых socket 7 систем является недостаточным для качественного воспроизведения большинства фильмов, записанных со сравнительно высокими разрешениями. К примеру, фильм "Матрица", сжатый с параметрами 680 x 312, 24 бит, 196481 кадров, 25,000 кадров/с, 80 кБ/с, длительностью 131 минута, мне так и не удалось нормально посмотреть на компьютере с процессором K6-2+ 500 даже с установкой нулевого качества изображения. А ведь это самый быстрый представитель socket 7 процессоров из когда-либо выпускавшихся! Положение не спасает даже интегрированный в его ядре кэш второго уровня объемом 128Kb (как у процессора более позднего поколения - Celeron). Что уж говорить о процессорах без такого кэша, да еще и работающих на меньших частотах. Узким местом Socket 7 систем является даже не процессор, а пропускная способность шины данных между памятью и процессором. Не хватает производительности и у представителей следующего поколения процессоров - Celeron и первых моделей Pentium II с частотой FSB всего 66 МГц. Для нормального просмотра подобных фильмов желательно иметь процессор с частотой не ниже 600-700 МГц и - самое главное - со 100-, а лучше 133-мегагерцовой системной шиной.
Рисунок 15. Загрузка ЦП в зависимости от процессораВ этом тесте в настройках DivX качество изображения выставлялось на 0. Возможно, индивидуальная настройка каждого из PC несколько изменила бы относительные соотношения производительности кодека на различных компьютерах, но общая картина все равно осталась бы прежней: K6-2 безнадежно тормозит, Celeron 733 из-за своей 66-мегагерцовой внешней шины показывает почти такой же результат, что и Pentium II 400, обладающий большим кэшем L2 и работающий на частоте внешней шины 100Мгц. Среди дешевых процессоров сегодня лучшим выбором для нового компьютера является Duron.
Видеокарта. Видеокарты последних лет выпуска обладают примерно одинаковым набором функций для вывода двухмерного изображения и уровнем производительности в 2D режимах, вполне достаточным для воспроизведения MPEG-4 фильмов. Единственное, на что нужно обратить внимание, это на используемую видеокартой шину. AGP несколько повышает общую производительность в 2D по сравнению с PCI, связано это главным образом с более высокой скоростью доступа к локальной памяти видеокарты через шину PCI. Аппаратно ускорять MPEG-4 не умеет ни один из выпускающихся сегодня видеоконтроллеров, поэтому видеокарты отличаются друг от друга в основном уровнем качества видеосигнала, выдаваемого на монитор (выражается, к примеру, в "замыливании" изображения), и некоторыми различиями в алгоритмах масштабирования и преобразования изображения.
Рисунок 16. Загрузка процессора при различных видеокартахОбъем и параметры работы памяти. 64Mb вполне достаточно для воспроизведения видео. Однако с учетом сегодняшних необычно низких цен на модули памяти в качестве разумного минимума лучше установить 128МБ. Большое значение для быстродействия кодека имеет скорость работы с памятью. Поэтому крайне желательно выставить частоту системной памяти в BIOS SETUP на 133 МГц, а также настроить другие параметры, относящиеся к системной памяти, на максимальное быстродействие (см. рисунок 9).
Звуковая плата . Использование старой звуковой платы ISA или программного звука, интегрированного на системной плате, не способствует повышению производительности компьютера. Лучше использовать полноценную звуковую плату PCI. Что интересно - программный вывод звука через контроллер, встроенный в южный мост 686B чипсета VIA на процессоре Duron 700, и далее через AC"97 кодек занимает даже меньше ресурсов, чем при выводе через старую звуковую плату ISA. Однако многие старые ISA звуковые платы не способны воспроизводить звук с частотой дискретизации 48 кГц, проблема ведет к нарушению естественной скорости воспроизведения видео, теоретически в таких ситуациях можно поступиться качеством и перекодировать звуковой поток с меньшей частотой дискретизации, практически проще и лучше заменить звуковую карту.
Рисунок 17. Загрузка процессора в зависимости от типа звуковой картыHDD, CD-ROM . Скорость этих устройств при достаточно сильном процессоре почти не влияет на производительность системы в целом.
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.
Способы подключения к телевизору, выбор стандарта изображения, сравнение качества видеовыходов различных видеокарт и решения возникающих при этом проблем - это тема для отдельной статьи. 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!
Мне встречались следующие интересные ресурсы, из которых можно почерпнуть достаточно много полезной информации.
Серия: Технические видеостандарты
Если Вы хотите обсудить содержание этого документа с автором, Вы сможете сделать это на форуме Doom9
в
разделах «Новые форматы» – Кодеки
и
Контейнеры
.
Пожелания, предложения, замечания, возражения и возмущения по поводу перевода посылайте по адресу: [email protected] .
Если Вы хотите разместить эти документы на каком-либо из сайтов, обратитесь за разрешением к автору. Связаться с ним можно, послав личное сообщение в
форуме Doom9
. Мои условия: не изменять содержание, включая это небольшое сообщение, копировать документ целиком,
дать ссылку на расположение перевода: pogo-stick.nm.ru
и послать оповещение по адресу:
[email protected].
MPEG-4 - это международный стандарт, используемый преимущественно для сжатия цифрового аудио и видео. Он появился в 1998 году, и включает в себя группу стандартов сжатия аудио и видео и смежные технологии, одобренные ISO - Международной организацией по стандартизации/IEC Moving Picture Experts Group (MPEG). Стандарт MPEG-4 в основном используется для вещания (потоковое видео), записи фильмов на компакт-диски, видеотелефонии (видеотелефон) и широковещания, в которых активно используется сжатие цифровых видео и звука.
MPEG-4 всё ещё находится на стадии разработки и делится на несколько частей. Ключевыми частями стандарта MPEG-4 являются часть 2 (MPEG-4 part 2, включая Advanced Simple Profile, используемый такими кодеками как DivX, Xvid, Nero Digital и 3ivx, а также Quicktime 6) и часть 10 (MPEG-4 part 10/MPEG-4 AVC/H.264 или Advanced Video Coding, используемый такими кодеками как x264, Nero Digital AVC, Quicktime 7, а также используемый в форматах DVD следующего поколения, таких как HD DVD и Blu-Ray Disc).
Перспективы MPEG-4 (справочный материал)
Эволюция формата MPEG продолжается с завидным постоянством. Каждый новый кодек был лучше предыдущего и, благодаря дешевому лицензированию и чёткой стандартизации, завоевал массы.
После появления MPEG-1 (1991 год) и MPEG-2 (1995 год) пришло время (1999 год) более прогрессивному кодеку MPEG-4 (ASP), основной задачей которого было максимальное уменьшение битрейта при сохранении качества предшественника. Нельзя со 100% уверенностью сказать, что это удалось, но попытка была близка к успеху. Формат обеспечивал 6-кратное сжатие, сохраняя при этом высокое качество изображения.
Но не только группа MPEG (Motion Picture Experts Group) от ISO разрабатывала стандарты видео сжатия. Параллельно с ней работала группа VCEG (Video Coding Expert Group) от ITU-T (International Telecommunication Union), дочерней организации ООН. В результате объединения их усилий была организована группа JVT (Join Video Team). Результатом работы которой, в декабре 2003 года, был утверждён стандарт ISO/IEC MPEG-4 Part 10 или ITU-T H.264. Общее название этих, абсолютно идентичных стандартов, - AVC (Advanced Video Coding), было предложено MPEG. Как дополнение к нему, был также утвержден аудио стандарт AAC (Advanced Audio Coding).
В целом, стандарт MPEG-4 делится на несколько частей, но основные из них следующие:
- ISO 14496-1 (Системный), Анимация / Интерактивность (DVD-меню)
- ISO 14496-2 (Видео), Advanced Simple Profile (ASP), которого придерживаются XviD, DivX
- ISO 14496-3 (Аудио), Advanced Audio Coding (AAC)
- ISO 14496-10 (Видео), Advanced Video Coding (AVC), он же H.264
- ISO 14496-14 (Контейнер / упаковка), MP4 формат контейнера (используется расширение.mp4)
- ISO 14496-17 (Субтитры), MPEG-4 Синхронизированный текстовый формат субтитров (.ttxt)
Профили определяют набор механизмов кодирования или алгоритмов, которые можно использовать для создания соответствующего потока данных, тогда как уровни накладывают ограничения на использования некоторых ключевых параметров этого потока.
Все декодеры, соответствующие некоему профилю, должны поддерживать все возможности этого профиля. В свою очередь, кодекам необязательно использовать какие-то особенные поддерживаемые функции профиля, но они должны предоставить соответствующий поток данных, т.е. поток, который будет декодироваться соответствующий декодером.
Базовый профиль (Base profile
) – поддерживает все возможности AVC/H.264 кроме следующих наборов.
Набор 1: B-Frames, Weighted Prediction, CABAC, кодирование полей и адаптивное переключение между кадровым кодированием и кодированием полей.
Набор 2: SP/SI-Кадры и кадровое дробление данных.
Основной профиль (Main profile
) – поддерживает первый набор возможностей, которые не поддерживаются Базовым профилем, но не поддерживает FMO, ASO и избыточность изображения, которые поддерживают первым.
Расширенный профиль (Extended Profile
) – поддерживает все возможности Базового профиля, а также Набор 1 и Набор 2, за исключением CABAC.
Высший профиль (High Profile
) – поддерживает все возможности Основного профиля, плюс 8x8 intra prediction, различные матрицы квантования, кодирование без потерь, больше YUV форматов (4:4:4, 4:2:2…)
Стандарт MPEG-4 Part 10
(AVC/H.264) использует наилучший на сегодняшний день метод сжатия аудиоданных - AAC
(Advanced Audio Coding).
Кодек MPEG-4 AVC претендент для использования на HD-DVD (High Definition DVD) дисков, а также для Blu-Ray дисков. Со стороны конкурентов выступают Microsoft со своим VC-1 и MPEG-2 в HD варианте.
Для эффективного хранения и использования всех возможностей стандарта MPEG-4 был утвержден новый формат контейнера, который позволяет хранить разные мультимедийные потоки в одном файле.
MP4
- это глобальное расширение файла для официального формата контейнера, описанного в MPEG-4 стандарте. Так же существуют расширения: m4a, m4p, m4e, mp4v, m4v и др.
Контейнер поддерживает потоковую передачу и все виды мультимедийного контента, в т.ч. несколько аудио-, видео-потоков, субтитры, картинки, видео/аудио с разной частотой кадров/битрейтом. Также предусмотрена возможность хранить 2D и 3D анимационную графику, интерактивность, ДВД-подобные меню.
Что такое MPEG-4 стандарт?
MPEG-4 (ISO 14496) – это широкий открытый стандарт разработанный Moving Picture Experts Group (MPEG), рабочей группой Интернациональной Организацией Стандартизации (International Organization for Standardization – ISO), которая также разработала общеизвестные MPEG-1 (MP3, VCD) и MPEG-2 (DVD, SVCD) стандарты, упорядочивающие разного рода форматы аудио-видео сжатия и многое другое.
В сущности MPEG-4 предназначался не для стандартизации одного потенциального продукта (например, чего-то сравнимого с DVD), а для того чтобы охватить большое количество под-стандартов, из которых поставщики продуктов могли бы выбрать то, что им нужно для своей продукции.
MPEG-4 стандарт, как уже упоминалось, разделён на множество разных под-стандартов, из которых наибольший интерес представляют следующие:
- ISO 14496-1 (Системы) , формат контейнера MP4, анимация/интерактивность (например, DVD меню)
- ISO 14496-2 (Видео #1) , Продвинутый Простой Профайл (Advanced Simple Profile – ASP), которому соответствуют XviD, DivX5, 3ivx...
- ISO 14496-3 (Аудио) , Продвинутое Кодирование Аудио (Advanced Audio Coding – AAC)
- ISO 14496-10 (Видео #2) , Продвинутое Кодирование Видео (Advanced Video Coding – AVC), так же известное как H.264
Каковы возможные преимущества открытого стандарта, такого как MPEG-4, по сравнению с закрытыми форматами, такими как Windows Media Micro$oft-а?
Преимущество в том, что открытый стандарт открыт для всех, желающих создать продукт. Поэтому, уже сейчас существует множество разных продуктов совместимых
с MPEG-4 стандартом и, соответственно, совместимых друг с другом.
Кроме возможной совместимости и широкого выбора продуктов, открытый стандарт приводит к конкуренции, которая сулит потребителям более высокое качество
продуктов, менее высокие цены и большую сосредоточенность производителей на нуждах потребителей.
И, возможно, самым важным аргументом в пользу открытого стандарта является то, что он делает возможным развитие программных продуктов с открытыми
исходными текстами. XviD – ярчайший пример.
ISO 14496-1 (Системы) - MP4
Как уже было упомянуто MPEG-4 стандарт определяет собственный формат контейнера (другие форматы контейнеров не охватываются этим стандартом: AVI, OGM, Matroska и т.д.), который предусматривает не только хранение аудио и видео, а ещё и анимированного/интерактивного содержимого (так же известного как BIFS).
Анимация/интерактивность.
Не вдаваясь в технические детали, стандарт MPEG-4 системы определяет широкий ряд мощных инструментов, которые делают возможными различные виды анимации (не только схожие с flash анимацией, но и подобные тем, что были использованы в фильмах «Toy Story» и «Finding Nemo») или интерактивность (например, DVD меню и интерактивные потоковые меню). Всё это может быть сделано в 2D и 3D. Образцы того, что могут предложить MPEG-4 системы, могут быть найдены . Для воспроизведения системных файлов вам понадобиться системный декодер/проигрыватель. Самые популярные для 2D систем: "s Osmo4 (скачать ) и EnvivioTV (скачать ). Для 3D систем посмотрите .
Совместимость.
MP4 контейнер – очень важная часть MPEG-4 стандарта, так как нельзя достичь 100% совместимости между разными MPEG-4 аудио-видео реализациями без стандартного контейнера. В противоположность этому, для MPEG-4 видео всё ещё самым популярным форматом является AVI. AVI контейнер – это основная причина существующей не совместимости в MPEG-4 (например, в аппаратных проигрывателях).
Дальнейшее изучение.
Если Вы хотите прочитать больше о MP4 контейнере обратите внимание на MP4 FAQ в форуме Новые А/В контейнеры сайта Doom9 . Некоторая документация по MP4 доступна и . Смотрите так же FAQ о MPEG-4 системах от Motion Picture Experts Group (MPEG) . Если Вы заинтересованы в описании интерактивного содержимого взгляните на этот от проекта. Спецификацию MPEG-4 систем можно скачать . Спецификацию ISO базового формата медиа файла (14996-12), на котором основан MP4, можно найти .
ISO 14496-2 (Видео) - Продвинутый Простой Профайл (ASP)
MPEG-4 стандарт определяет широкий ряд инструментов для кодирования. В настоящее время наиболее распространены те, что входят в ISO 14496-2. Эту часть стандарта часто называют MPEG-4 "Часть 2", но далее она будет называться – MPEG-4 ASP.
MPEG-4 Часть 2.
Как уже упоминалось, MPEG-4 стандарт может быть использован для достижения разных целей. И, конечно, различные задачи требуют различных инструментов для кодирования. Например, если Вы хотите создавать потоковое видео с очень низким битрейтом вам потребуются инструменты отличные от тех, что Вы будете использовать при кодировании DVD материала со средним или высоким битрейтом. Чтобы обеспечить эти потребности MPEG-4 стандарт определяет множество различных профайлов и уровней (Profiles and Levels). Каждый профайл/уровень – это уровень совместимости, обеспечивающий слаженную работу продуктов соответствующих ему. Даже если продукты изготовлены разными производителями. Эти уровни стандартизуют не только инструменты, которые могут быть использованы при кодировании, но и задают видео параметры: ограничение битрейта, размер изображения, частота смены кадров и т. д. Обзор MPEG-4 профайов может быть найден .
Продвинутый Простой Профайл (ASP).
При кодировании DVD материала наиболее полезным оказывается Продвинутый Простой Профайл @ Уровень 5 (ASP@L5). Он допускает размер изображения до 720x576,
частоту смены кадров до 30fps и предлагает такие инструменты как B-Frames (B-VOPS), Quarter Pixel Motion Search Precision (QPEL), Global Motion Compensation
(GMC) и MPEG/Custom Quantization, в противоположность к Простому Профайлу (Simple Profile), который допускает только 352x288 и 15fps.
Самые важные инструменты доступные в Продвинутом Простом Профайле (не могут использоваться в Простом Профайле):
B-Frames/B-VOPS/Bi-directional encoding:
B-кадры/двунаправленное кодирование
В отличие от I-кадров/ключевых кадров, которые содержат всё изображение и не зависят от других кадров, и P-кадров, которые содержат только изменённые части
изображения из предыдущего I- или P-кадра, B-кадры используют информацию, содержащуюся в предыдущем или следующем I- или P-кадре. Поэтому B-кадры могут быть
сжаты гораздо сильнее, чем другие типы кадров. Это должно значительно улучшить качество и повысить сжимаемость.
Quarter Pixel Motion Search Precision (QPEL):
Четверть-пиксельная точность определения движения
В основном большинство MPEG-4 кодеков по умолчанию обнаруживают движение между двумя кадрами с точностью в половину пикселя (HalfPel). Теперь же с QuarterPel
передвижения объектов на четверть пикселя могут быть обнаружены, эффективно удваивая точность! Практически, это означает, что Вы получите более чёткое
изображение, используя QPEL.
Global Motion Compensation (GMC):
Глобальная компенсация перемещения
GMC определяет на сколько сходны параметры передвижений больших частей кадра. Если направления движений совпадают, то GMC начинает действовать и для всех
подобных частей применяет один вектор взамен нескольких. Практически, это помогает сэкономить биты в тех частях фильма, где использованы панорамные съемки,
съемки с изменением масштаба изображения или с вращением. Эти биты могут быть использованы для других целей, увеличивая чёткость изображения. Эффективность
зависит от того, на сколько хороша реализация GMC (сколько warppoints предлагается).
MPEG/Custom Quantization:
MPEG/индивидуальная квантизация
В то время как Простой Профайл MPEG-4 предполагает использование только h.263 квантизации, ASP так же допускает использование квантизации индивидуальных типов.
Тип h.263 делает изображение более «мягким» (хорошо для «однодисковых» фильмов). MPEG матрица хороша для высоких битрейтов и сохраняет больше деталей. hvs_good
– пример популярной индивидуальная матрицы, дающей не плохие результаты на низких битрейтах. Существует множество индивидуальных матриц.
В общем, MPEG-4 ASP стал популярен благодаря кодеку DivX5, именем которого очень часто называют видео соответствующее ASP@L5 (так же как люди называют все сорта Колы, даже Пепси, Кока-колой). Но очень важно осознавать, что существуют другие MPEG-4 ASP кодеки, которые совместимы с MPEG-4 не более и не менее чем DivX5.
MPEG-4 ASP кодеки.
На данное время доступны следующие ASP кодеки: XviD
(binary
),
DivX5
, DivX4/OpenDivX
,
/ffvfw/ffdshow
, 3ivx
,
Nero Digital
, Skal
,
Quicktime
, mpegable
,
Envivio
, Sorenson
и многие другие...
Сравнение качества кодеков doom9: 1
2
(RV9, VP6, WMV9 и DivX3.11 так же известный как MS MPEG-4 – не совместимы с MPEG-4!)
XviD
Самый передовой MPEG-4 ASP кодек. Тщательно настроен на кодирование DVD материалов и обладает очень большим рядом инструментов, предлагаемых стандартом.
Включая более одного B-Frame, QPEL, GMC (3 warppoints), MPEG/Custom Quants, Trellis и многое другое. XviD – кодек с открытым исходным текстом (GPL). На сайте
Doom9
есть XviD Форум
, который часто
посещают разработчики этого кодека. Если Вы хотите узнать больше о XviD, посетите официальный сайт XviD.org
и прочтите
crusty"s FAQ
.
DivX5
Самый популярный и широко используемый MPEG-4 ASP кодек. Хотя, этим он обязан главным образом своему имени. Он предлагает меньше MPEG-4 ASP функций, чем XviD.
Только 1 B-Frame, только h.263 Quant, слабую GMC (1 warppoint)... И «есть мнение», что он менее качественен, чем XviD. Но DivX5 имеет некоторое влияние в мире
бизнеса и способствует популяризации MPEG-4. Если Вы хотите узнать больше о DivX5, посетите официальный сайт DivX.com
и DivX Форум
на сайте Doom9
.
ffmpeg
ffmpeg (также известный как libavcodec/format) – это реализация с открытым исходным текстом (LGPL), предлагающая все вообразимые MPEG-4 инструменты. Не
смотря на то, что кодек стоит в тени XviD-а когда дело доходит до кодирования, многие проекты основаны на труде разработчиков ffmpeg (например, известные
mplayer
и ). Если Вы хотите узнать больше о
ffmpeg, посетите официальный сайт и форум
Новые А/В Форматы - Кодеки
на сайте Doom9
.
3ivx
Не смотря на то, что 3ivx – один из самых старых MPEG-4 кодеков (разработчики утверждают, что он старше, чем DivX5), он стал популярен в последние месяцы.
Кодек предлагает QPEL и MPEG Quantization, но нет B-Frame и GMC. 3ivx – это не только продукт используемый для видео кодирования, но и более широкая
реализация MPEG-4 стандарта, включающая AAC кодирование и один из наилучших доступных инструментов для создания и воспроизведения видео в MP4 контейнере.
Если Вы хотите узнать больше о 3ivx, посетите официальный сайт 3ivx.com
и форумы
Новые А/В Форматы - Кодеки
/
Контейнеры
на сайте Doom9
, которые время от
времени посещают разработчики 3ivx.
Nero Digital
MPEG-4 ASP кодек от Ahead – самый молодой из рассматриваемых. Но Ahead очень амбициозны и стремятся добиться популярности. В данное время кодек доступен только
в Nero Recode2
вместе с одним из наилучших AAC кодировщиков. NeroDigital предлагает тот же набор функций
что и DivX5 + GMC (3 warppoints) и MPEG/Custom Quants. Один из самых быстрых кодеков. Если Вы хотите узнать больше о NeroDigital, посетите официальный сайт
NeroDigital.com
и форум Новые А/В Форматы
- Кодеки
на сайте Doom9
, которые время от времени посещают разработчики NeroDigital.
MPEG-4 ASP, "Железо" и DivX сертификация.
Так как первое поколение чипов аппаратных декодеров не могло справиться с декодированием видео, созданного при помощи всех инструментов ASP (т.е. QPEL и GMC), DivXNetworks, производители DivX5 кодека, создали что-то, что может быть названо индивидуальным MPEG-4 профайлом, а именно Профайл Домашнего Кинотеатра (Home Theater Profile – HTP). Каждый проигрыватель способный воспроизводить видео соответствующее HTP может получить так называемую DivX сертификацию от DivXNetworks. Видео соответствующее HTP не может быть создано при помощи QPEL и GMC, и битрейт так же более ограничен HTP, чем в случае с MPEG-4 ASP. Следовательно, HTP – это компромисс между качеством и работоспособностью старых аппаратных декодеров. И, конечно, DivX сертификация так же помогает DivXNetworks дальше укреплять торговую марку "DivX". Тем не менее, правильное выражение требований к проигрывателю должно быть – MPEG-4 ASP@L5. То есть проигрыватель соответствующий определенному уровню интересующего нас профайла MPEG-4 стандарта должен без проблем воспроизводить видео созданное в соответствии с этим стандартом.
Дальнейшее изучение.
Если Вы хотите прочитать больше о MPEG-4 видео, обратите внимание на страницу Промышленного Форума MPEG , предоставляющего обзор доступных и Статей . Поправка 1 к 14996-2 может быть найдена . Так же важно упомянуть сайт Moving Picture Experts Group (MPEG) , содержащий MPEG-4 Видео FAQ и обзор MPEG-4 стандарта (включающий много информации о MPEG-4 Видео).
ISO 14496-3 (Аудио) - Продвинутое Кодирование Аудио (AAC)
MPEG-4 стандарт определяет один из наилучших аудио форматов доступных на данный момент: Продвинутое Кодирование Аудио (Advanced Audio Coding – AAC). AAC может включать 48 (до 96 kHz) аудио каналов в одном потоке плюс 15 низко-частотных (LFE, ограниченных 120 Hz), до 15 потоков и многое другое.
AAC профайлы.
В AAC, так же как в MPEG-4 Видео, существуют разные профайлы. Профайл Низкой Сложности (Low Complexity Profile – LC AAC) – широко используется на потребительском рынке (например, очень популярен музыкальный магазин iTunes , принадлежащий Apple). Примеры других профайлов: MAIN Profile, Long Term Prediction (LTP), Scalable Sampling Rate (SSR) или Low Delay (LD).
Дальнейшее изучение.
ISO 14496-10 (Видео) - Продвинутое Кодирование Видео (AVC)
AVC/H.264 – это часть MPEG-4 стандарта, определяющая один из самых современных и технически совершенных форматов видео кодирования. Он был совместно завершён и специфицирован в 2003 году двумя группами: MPEG (Moving Pictures Experts Group) из Интернациональной Организацией Стандартизации (International Organization for Standardization – ISO) и VCEG (Video Coding Experts Group) из Интернационального Телекоммуникационного Союза (International Telecommunication Union – ITU) Организации Объединённых Наций (Organization of the United Nations – UNO), которые так же стандартизовали H.263 формат (в основном сейчас используется в программном обеспечении для видеоконференций). AVC/H.264 стандарт был разработан Joint Video Team (JVT), которая включает экспертов из MPEG и VCEG. Со стороны MPEG, стандарт называется MPEG-4 Часть 10 (ISO 14496-10), а со стороны ITU – H.264 (по номеру документа ITU). Под этим названием формат уже широко известен. «Официальное» наименование нового стандарта, Advanced Video Coding (AVC), было выбрано MPEG как видео дополнение к аудио формату Advanced Audio Coding (AAC).
AVC/H.264 профайлы.
AVC/H.264 определяет три разных профайла:
- Базовый (Baseline) предлагает I/P-кадры, поддерживает только прогрессивное (progressive) изображение и CAVLC
- Основной (Main) предлагает I/P/B-кадры, поддерживает прогрессивное или чересстрочное (interlaced) изображение и CAVLC или CABAC
- Расширенный (Extended) предлагает I/P/B/SP/SI-кадры, поддерживает только прогрессивное изображение и CAVLC
Только будущее покажет, какой профайл и какие инструменты будут больше подходить для перекодирования DVD материалов, но, скорее всего, это будет Основной Профайл и следующие инструменты:
CAVLC/CABAC:
Context-Adaptive Variable Length Coding и Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding
Это передовые (более сложные, чем в ASP) инструменты для статистического кодирования синтаксиса потока битов (тип макроблока, вектор движения +
reference-index...). CAVLC (так же известный как UVLC) – это метод сжатия, используемый AVC по умолчанию. CABAC – более действенный метод, способный снизить
битрейт ещё на 10-15% (особенно на высоких битрейтах). Оба метода обеспечивают сжатие без потерь и, следовательно, не повредят качеству, но снизят скорость
кодирования и декодирования.
Loop/Deblocking фильтр:
В отличие от предфильтрации (например, используя avisynth до кодирования) или постобработки/фильтрации (используя декодер после кодирования), Loop фильтрация
применяется для каждого кадра, после того как он был скодирован, но до того как он будет использован для кодирования последующих кадров. Это помогает избежать
артефактов-блоков, особенно на низких битрейтах.
Variable Block Sizes:
Переменные размеры блока
В отличие от ASP, где размеры блоков могут быть 16x16 и 8x8 пикселей (с inter4v), AVC предлагает деление макроблоков до 4x4 пикселей. Размер блоков адаптивен
и переменен, хороший кодировщик будет способен выбрать наиболее эффективный размер каждого конкретного макроблока.
Multiple Reference Frames:
Множественно связанные кадры
В отличие от ASP, который для кодирования кадра разрешает использовать информацию только из кадров расположенных рядом с ним, AVC, анализируя передвижения
частей изображения, способен выбирать информацию из множества кадров. Это означает, что кодек, кодируя кадр, может опираться на предыдущий кадр (как в ASP)
или на кадр стоящий ещё раньше. Это, конечно, снизит скорость кодирования и декодирования.binary
ffdshow/ffvfw
- только
для windows) и как часть Handbrake
(для Linux, MacOS и BeOS) и уже довольно быстр.
MainConcept
MainConcept AVC/H.264 реализация пока доступна как бесплатная ознакомительная версия (с добавлением «водяного знака») с собственной программой для кодирования
в.mpg файлы и DirectShow декодером (не лишённым недостатков).
Одна из первых AVC реализаций. Доступна бесплатная ознакомительная (ограниченна 5-ю днями работоспособности) версия, основанная на референсном программном
обеспечении, в виде VFW кодировщика для Базового и Основного профайлов.
JM (Референсная программа)
JM 8.2 предлагает очень богатый набор функций, среди которых: B/SP-кадры, CABAC, Loop Filter, Variable Block Sizes до 4x4, Multiple Reference Frames, Error
Resilience, RDO, Rate Control и так далее... Но JM отличается низкой скоростью кодирования.
Hdot264
VFW версия референсной программы с открытым исходным текстом (GPL), которую написал charact3r. Не обновлялась долгое время и всё ещё основана на очень старой
версии (JM 4.0c)
Декодеры
Vanguard Software Solutions (VSS)
Бесплатный AVC/H.264 декодер
для воспроизведения avc потоков, помещённых в.avi (с VSSH fourcc).
Moonlight
Бесплатный проигрыватель
, содержащий DirectShow декодер и splitter для воспроизведения.mpg
и.264 avc потоков. Moonlight так же предлагает AVC кодировщик в SDK, не доступный обычным покупателям.
MainConcept
Ознакомительная версия кодировщика содержит AVC DirectShow декодер и splitter для воспроизведения.mpg и.264 avc потоков. Как уже упоминалось, содержит рад
недостатков.
ffmpeg
Декодер, предлагаемый ffmpeg (LGPL), изначально написал Michael Niedermayer. Fenrir добавил поддержку CABAC и исправил несколько дефектов. Декодер уже
используют ffdshow
и VideoLAN
(но похоже, что есть
некоторые проблемы с качеством).
DSPR
Бесплатный AVC DirectShow декодер и демонстрационный, защищенный паролем кодировщик.
Envivio
EnvivioTV – AVC DirectShow декодер. Способен декодировать.mp4 файлы (начиная с версии 2.0 – текущая версия 2-1-181) и бесплатно не доступен. Envivio – одна
из первых компаний, предложивших реализацию AVC и включивших AVC в свои продукты, кодирующие в.mp4.
Примеры.
Скромное сравнение MPEG-4 ASP и AVC (битрейт 460kbps):
MPEG-4 ASP (XviD RC2 – h.263, QPEL, VHQ4, ChromaMotion, Trellis, 2 B-Frames, другие настройки по умолчанию):
MPEG-4 AVC (ознакомительная версия MainConcept – Основной Профайл, другие настройки по умолчанию):
Другие доступные примеры:
Moonlight
(очень низкие битрейты
)
VSS
- heise
(старые образцы).
Недостатки AVC/H.264 в данное время.
Если Вы изучите доступные реализации AVC, то, несомненно, обнаружите, что существуют проблемы, которые необходимо будет решить, для того чтобы AVC получил
широкое распространение:
- совместимость: как это ни печально, но большинство доступных реализаций поддерживают разные форматы контейнеров:
.mp4: «родной» для AVC контейнер, соответствующий MPEG-4 стандарту
.mpg: так же стандартизирован для AVC
.264: простой поток битов (bitstream), например, производимый референсным кодировщиком
.avi: использование AVI для AVC – это плохая идея! AVI уже сейчас является причиной несовместимости. AVI и VFW задерживают полную реализацию
всех возможных инструментов, предлагаемых AVC (некоторые из них просто не возможны в AVI и VFW), и, поэтому, вредят возможному качеству или, по крайней мере,
скорости развития, совместимости и, следовательно, конкуренции.
Скорость: большинство реализаций крайне медлительны. x264 кажется наиболее быстрым, но это пока всего лишь базисный кодировщик. Ahead заявили, что они сделают AVC пригодным для домашнего использования (их MPEG-4 ASP кодек уже довольно таки быстр).
MPEG-4 AVC/H.264, "Железо" и HD-DVD.
DVD Форум в настоящее время работает над «преемником» популярного DVD формата. Как сообщалось , DVD Форум уже сделал предварительное решение о том, что MPEG-4 AVC/H.264 будет обязательным кодеком для HD-DVD. Поэтому, очень вероятно, что AVC/H.264 будет следующим, широко используемым и поддерживаемым, видео форматом, каким является MPEG-2 сейчас (используется в DVD).
Дальнейшее изучение.
Если Вы хотите прочитать больше о MPEG-4 AVC/H.264 формате, обратите внимание на этот детальный обзор , освещающий также техническую сторону. С общей информацией можно познакомиться или . Результаты контрольных тестов могут быть найдены или (html). Полная спецификация доступна для скачивания (от 7-14 марта 2003).
Буду признателен за плюсики, лайки и ретвиты! Заранее спасибо!
В этой статье я познакомлю вас с таким видео форматом, как - mpeg4. Ниже вы узнаете о всех преимуществах и недостатках этого формата, а также об особенностях работы с видео.
Видео стандарт mpeg4, разработки которого были завершены в 1998 году, ориентировался для передачи медиафайлов, прежде всего, видео по каналам, обладающим малой пропускной способностью
Чем привлекателен
За что же mp4 так полюбился пользователями персональных компьютеров? Прежде всего, за малый вес видео файлов и приемлемое для просмотра, качество записи. К примеру, перекодировав фильм формата DVD в MP4, удается уменьшить его размеры с 4-х гигабайт до 700мб. Данная особенность сделала mpeg4 наиболее часто используемым форматом для передачи видео через интернет. Выделяют три основных сферы использования формата MP4: интерактивное мультимедиа, графические приложения и цифровое телевидение.
Достоинства
Уверен, что вам, наверняка, будет интересно, что же влияет на качество видео в формате mpeg4. Сразу оговорюсь, что здесь очень много факторов, поэтому удобнее их будет выделить в три основные категории: качество исходного видеоролика, параметры сжатия и технические характеристики вашего компьютера.
- Качество исходника имеет очень большое значение, к примеру, исходный видеоролике низким разрешением и, как следствие, плохим качеством не может быть перекодирован в формат mpeg4 с существенным повышением качества на выходе.
- Под параметрами сжатия следует понимать размер битрейта, желаемое расширение изображения и частоту кадров в секунду. Не сложно догадаться, что при минимальных параметрах вес файла будет минимальным, а качество отвратительным.
- Очень важна техническая вооруженность компьютера, на котором будет воспроизводиться видео. Так, на очень слабых машинах все изъяны видео (рывки изображения, выпадение кадров) будут заметнее.
Недостатки
К недостаткам формата mpeg4 можно отнести более низкое качество видео и звука по сравнению с форматом DVD. Однако не стоит забывать, что и размер DVD видео по сравнению mp4 на порядок больший. Иногда видео формата mpeg4 может неприятно радовать ступенчатостью при медленном цветовом переходе либо появлением квадратиков при наличии «битых» кадров последовательности.
На сегодняшний день видео ролики в формате mpeg4 идеальны в качестве демонстрационного материала заказчикам. Работая со стандартным набором Adobe Premier, пользователи не имеют возможности сохранять смонтированное видео в формате mpeg4, однако это легко «лечится» установкой специальных плагинов. К примеру, LSX-MPEG 2.01 for Adobe Premiere. Данный плагин позволяет сохранять видео не только в формате mp4, но и mpeg 1 и mpeg 2. При необходимости, видеофайл в формате mp4 с легкостью можно перекодировать в любой другой, воспользовавшись специальными программами.
Это глобальный мультимедиа стандарт, позволяющий передавать аудио и видео потоки профессионального качества по каналам с различной пропускной способности - от сотовых телефонов до широкополосных сетей и дальше. Обеспечивает более высокую степень сжатия, чем MPEG 1 и MPEG 2, также поддерживает различные дополнительные возможности, например, защиту от несанкционированного копирования и создание интерактивных элементов.
История
Спецификации стандарта MPEG-4 были установлены рабочей группой Moving Picture Experts Group (MPEG), входящей в состав организации International Organization for Standardization (ISO), разработавшей широко принятые и отмеченные наградой Emmy Award стандарты MPEG-1 и MPEG-2. Сотни разработчиков по всему миру внесли свой вклад в стандарт MPEG-4, который был окончательно сформирован в 1998 году, принят в качестве международного стандарта в 2000 году и включен в состав архитектуры QuickTime в 2002 году.
Архитектура
MPEG-4 - это не просто часть программного обеспечения, а отдельный стандарт ISO/IEC-14496, который применяется в тех областях, где MPEG-1 и MPEG-2 уже не справляются. В отличие от MPEG-1 и MPEG-2, осуществлявших только сжатие и декомпрессию аудио и видео сигналов, MPEG-4 обеспечивает работу с интерактивным контентом - создание и доставку мультимедийного контента на экраны компьютеров, в Интернет и на мобильные устройства. О выпуске ряда продуктов, созданных на основе MPEG-4, уже было объявлено, но, несомненно, в ближайшем будущем их появится намного больше.
Формат файлов
Формат файлов MPEG-4 называется MP4 и основывается на алгоритме Apple QuickTime, поэтому ряд структур последнего (например, треки для задания варианта передачи активного контента по сети) встречается и в MPEG-4. Только в MPEG-4 они расширены и для одного файла уже может быть задано несколько вариантов передачи в различные программные средства. В MPEG-4 были устранены и многие недостатки, присущие QuickTime. Так, например, встроен специальный набор инструментов для преодоления неспособности QuickTime динамично реагировать на скорость подсоединения клиента, приводящей к нарушениям в передаче у многих провайдеров.
Видеокодек
Вся техническая документация видеокодека MPEG-4 открыта для изучения. Это очень важно, так как информация такого рода для большинства других кодеков является исключительной собственностью производителя и тщательно засекречивается. В кодеке MPEG-4 сохранены многие характерные особенности MPEG-1 и MPEG-2. В первую очередь это касается алгоритмов кодирования, среди которых можно назвать дискретное косинусное преобразование, используемое при компрессии (DCT - Discreet Cosine Transformation), сжатие видеоданных по ключевым кадрам с учетом избыточности внутрикадровой информации (I-кодирование), предиктивное кодирование или сжатие видеоданных с учетом избыточности для последовательных кадров (P- кодирование), кодирование видеоизображений с использованием промежуточных интерполированных кадров (B-кадровое кодирование). Последовательности I-, P-, B-изображений объединяются в фиксированные по длине и структуре группы GOP (Group of Pictures).
В отличие от большинства кодеков, применяемых для работы в Интернет, MPEG-4 обеспечивает полную поддержку контента с чересстрочной разверткой и разрешением до 4096 х 4096, а также скорость передачи данных в поражающем воображение диапазоне - от 5 кбит/с до 10 Мбит/с (версия 1). Теоретически MPEG-4 гарантирует стабильный прием для самых различных устройств (от мобильных с очень узкой пропускной способностью до HDTV), но, естественно, что для поддержки воспроизведения видео с различными характеристиками одних профилей MPEG-4 явно недостаточно.
В видеокодек MPEG-4 заложена поддержка альфа-каналов, что позволяет в реальном времени накладывать видео на задний план и отрывает новые возможности при создании высококачественных изображений. Такой прием будет полезен при сегментации или для разделения в базовом изображении элементов переднего и заднего планов при переходе от одной сцены к другой. В идеальном случае информация о сегментации передается по альфа-каналу вместе с исходным изображением, но ее также можно динамично сгенирировать, если кодирующая программа поддерживает такую функцию.
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++».
В чём отличие MPEG-4 от MPEG-1 и MPEG-2?
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).
На факторы первых двух групп по понятным причинам зритель никакого влияния оказать не может. Здесь остается только посоветовать тщательнее выбирать диски. Факторы третьей группы зависят всецело от пользователя и его компьютера.
Преимущества стандарта MPEG4
Высокая степень сжатия информации
Требует сравнительно небольшие скорости каналов связи для передачи информации
Большие возможности управления контентом со стороны пользователя
Перспективность применяющейся модели кодирования в будущем для различных областей
применения аудио и видео информации
Возможность построения различных специализированных кодеков разной степени сложности для различных устройств
Недостатки стандарта MPEG4
Требуются существенные вычислительные мощности для кодирования\декодирования потока информации
Качество изображения несколько хуже чем у MPEG2 (зависит от конкретного кодека и требуемой степени сжатия)
Наличие нескольких конкурирующих реализаций данного формата
DVD-формат (DVD Video) (MPEG-2)
Популярный формат для высококачественного видео (MPEG2) с многоканальным звуковым сопровождением (цифровым). Поддерживает множество потребительских функций, включая меню, многоязыковое звуковое сопровождение и субтитры, многоракурсность и т.д.Стандарт MPEG-2 также используется для кодирования видео и аудио при вещании, включая спутниковое вещание и кабельное телевидение.
Этот формат поддерживается всеми DVD-плеерами.
MPEG4 (MPEG-4)
MPEG-4 - это международный стандарт, используемый преимущественно для сжатия цифрового аудио и видео. Появился он в 1998 году, и включает в себя группу стандартов сжатия аудио и видео и смежные технологии, одобренные ISO - Международной Организацией по стандартизации/IEC Moving Picture Experts Group (MPEG). Стандарт MPEG-4 в основном используется для вещания (потоковое видео), записи дисков с фильмами CD, видеотелефонии (видеотелефон), и широковещания, в которых активно используется сжатие цифровых видео и аудио.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.
Формат MPEG4 поддерживается современными бытовыми DVD-плеерами. Однако DVD-плееры не способны поддерживать все кодеки для файлов MPEG4.
Что такое кодек (CODEC)?
Кодек является сокращением от слов компрессор и декомпрессор, это любая технология для сжатия и обратного восстановления данных. Кодеки могут быть реализованы на уровне программного обеспечения, аппаратной части или в их комбинации. Кодеки используются для того, чтобы сделать большие видео файлы намного меньше, делая их пригодными для распространения по сети, локальной или всемирной, или любого другого метода передачи файлов.Иногда, когда Вы пытаетесь запустить файл.avi появляется сообщение об ошибке "Unexpected File Format" ("Недопустимый формат файла") или что-то вроде этого или проигрывать в лучшем случае проигрывает только звук или только изображение. Это случается, если Вы пытаетесь проиграть файл, для которого в Вашей системе нет нужного кодека. Чтобы решить эту проблему необходимо найти и установить нужный кодек. Т.к. постоянно выходят новые кодеки, то их периодически надо обновлять на Вашем компьютере (что, к сожалению, невозможно "железном" на DVD-плеере).
DivX3, DivX4, DivX5, DivX6, Xvid, Microsoft MPEG4 - это конкретные реализации алгоритма MPEG4, так же включающие в себя определение формата потока данных (кодеки).
Скачать новые кодеки можно здесь: - выбирайте версию Standard, сюда же входит Media Player Classic, его лучше использовать для просмотра.
DivX
DivX - это название новейшего кодека, совершившего революцию в области видео, который основан на новом стандарте сжатия видео MPEG-4. При установке видео-кодека в вашу систему он работает как дополнение к ней, причём даются инструкции, указывающие, каким образом сжимать/разворачивать видео материалы в этом видео формате. После установки кодека DivX в вашу систему, можно смотреть фильмы DivX, используя проигрыватель Windows Media Player или любой другой плеер, поддерживающий DivX.XviD
XviD - это название видео-кодека с открытым исходным кодом (программой), который, как кодек DivX, основан на новом стандарте сжатия видео MPEG-4. В настоящее время этот кодек разрабатывается специалистами по всему миру. При установке видео-кодека в вашей системе он, работает как дополнение к ней, причём даются инструкции, указывающие, каким образом сжимать/разворачивать видео материалы в этом видео формате. После установки кодека XviD в вашу систему, можно смотреть фильмы XviD, используя проигрыватель Windows Media (Windows Media Player) или любой другой плеер, поддерживающий XviD.AVI
AVI - только формат файла, который может содержать любые потоковые данные. Изначально - аудио и видео (Audio-Video-Interleave), но теоретически может содержать все, что угодно. В AVI может содержаться несколько различных типов сжатия (например, DivX видео + WMA аудио или Indeo видео + PCM аудио), если только имеется программа-кодек для кодирования и декодирования. Все AVI выглядят одинаково "снаружи", но "внутри" они могут быть абсолютно различными.Что такое формат MKV?
MKV - это специальный аудио/видео контейнер, похожий на AVI, хранящий в себе огромное количество информации. Формат MKV - это открытый проект Матрешка (Matroska), призванный создать единый стандарт мультимедийных контейнеров на ПК. Его особенность, открытость кода, что позволяет совершенствовать данный формат любому программисту мира, а также команде программистов. Формат MKV стал необычайно распространен в последнее время, благодаря своим возможностям и, в частности, преобладанием функций по сравнению с AVI.Мультимедийный контейнер Матрешка (Matroska) содержит в себе видео дорожку (MKV), звуковую дорожку (MKA) и дорожку субтитров (MKS), а также множество служебной информации, позволяющей создавать меню, подобные DVD-фильмам, управлять таймингом и др.
Фильмы в формате mkv кодируются с помощью H.264/AVC.
Что такое H.264/AVC и зачем он нужен?
H.264 - технология сжатия видео нового поколения по стандартам MPEG-4, также известна как MPEG4 Part 10. Это такой же кодек, как DivX/XviD. С помощью H.264 можно закодировать видеопоток 100% DVD качества в 1/2 битрейта MPEG-2. Т.е. на 1 DVD диск с помощью этого кодека можно записать 2 фильма в качестве идентичном, а чаще даже лучшем, чем в MPEG2, который используется в DVD по умолчанию. Сравнивать эффективность h.264 и XviD бесполезно, на данном этапе эволюции h264 кодеков битрейт для кодирования в h264 можно резать практически пополам от запланированного для Xvid. При этом картинка может запросто получиться более качественной, чем закодированная в тот же xvid c двукратным битрейтом.Немногие DVD-плееры поддерживают этот формат. На данный момент в продаже есть следующие некоторые железные плееры, поддерживающие mkv: Плееры с поддержкой MKV на Яндекс.Маркете . Все устаревшие DVD проигрыватели конечно для просмотра фильмов в формате mkv не пригодны.
Однако, все современные BluRay-плееры поддерживают этот формат.
