Что такое mpeg 4. Что такое формат MKV? Как лучше смотреть фильмы - на телевизоре или на мониторе

) - описание алгоритма кодирования(сжатия) данных файла.
Что бы мы делали без этих форматов? Формат помогает устройству проигрывающему какой-нибудь файл лучше понять как построить этот файл, обрабатывая как можно меньше кол-во информации (зависит от формата). Допустим- 2-х часовое несжатое видео в hd качестве может занимать от 20 - 300Гб места на жестком диске. Всё зависит от частоты кадра/секунду, многоканальности, способа записи + звук... В общем, Нехило! Хорошо что есть трудолюбивые форматы с их алгоритмами сжатия, позволяющих уменьшать размер видеофайла примерно до 1 - 3Гб.

Сегодня мы попытаемся разобраться в одном из самых популярных видео-форматах: MPEG-4.

Немного истории

1998 год.
Экспертная группа международной организации по стандартизации(ISO) под названием "Moving Pictures Experts Group" создала новый формат сжатия видео файла. Новый формат вобрал в себя лучшее от своих предков- MPEG-1 и MPEG-2, но и добавил кое-что новое. Это: поддержка языка виртуальной разметки VRML для показа 3D объектов, поддержка управления правами и разные типы интерактивного медиа. AAC (Advanced Audio Codec) был стандартизован сначала как дополнение к MPEG-2 , но с появлением формата был также расширен и включен в MPEG-4.

Описание

MPEG-4 работая с объектами, составляет из них иерархическую модель, классы, сцены и т.д. А также управляет их передачей. Объектами могут служить как обычные аудио или видео потоки, так и синтезированные аудио и графические данные:речь, текст, эффекты, звуки.

• Представляет блоки звуковой, визуальной и аудиовизуальной информации, называемые "медийными объектами". Могут быть естественного или искусственного происхождения; это означает, что они могут быть записаны с помощью камеры или микрофона, а могут быть и сформированы посредством ЭВМ; также описывает их композицию.
• Мультиплексация и синхронизация данных, ассоциированных с медийными объектами, так чтобы они могли быть переданы через сетевые каналы.

Составные части формата MPEG-4

• Part 1 : Systems : Описывает синхронизацию и мультиплексирование видео и аудио. Например, транспортный поток.
• Part 2 : Visual : Описывает кодеки для видео (видео, статических текстур, синтетических изображений и т. д.). Один из нескольких «профилей» в Part 2 - это Advanced Simple Profile - наиболее широко используемая часть стандарта MPEG-4.
• Part 3 : Audio : Набор кодеков для сжатия аудио и речи, включая Advanced Audio Coding и несколько инструментов обработки аудиосигналов.
• Part 4 : Conformance : Описывает процедуру тестирования на совместимость частей стандарта.
• Part 5 : Reference Software : Содержит программы для демонстрации и более ясного описания других частей стандарта.
• Part 6 : Delivery Multimedia Integration Framework : Протокол управления мультимедийными потоками.
• Part 7 : Optimized Reference Software : Содержит примеры, демонстрирующие возможные улучшения реализации алгоритмов (например, по отношению к части Part 5).
• Part 8 : Carriage on IP networks : Определяет методы передачи содержимого MPEG-4 с использованием протокола IP.
• Part 9 : Reference Hardware : Содержит примеры проектирования аппаратного обеспечения, реализующего поддержку других частей стандарта.
• Part 10 : Advanced Video Coding : Описывает стандарт сжатия видео, технически идентичный стандарту H.264, разработанному ITU-T .
• Part 11 : Формат двоичного представления сцены BIFS.
• Part 12 : Спецификация формата медиафайлов ISO.
• Part 13 : Intellectual Property Management and Protection Extensions : Описывает механизмы защиты содержимого как интеллектуальной собственности.
• Part 14 : Формат файла MP4.
• Part 15 : AVC File Format : Описание формата файлов для хранения данных, сжатых в соответствии со стандартом, описанным в части 10. Формат основан на медиаконтейнере ISO (часть 12).
• Part 16 : Animation Framework eXtension.
• Part 17 : Потоковый текстовый формат - субтитры.
• Part 18 : Font Compression and Streaming : Описывает техники сжатия шрифтов и передачи по сети.
• Part 19 : Synthesized Texture Stream : Описывает техники сжатия и передачи текстур.
• Part 20 : Содержит описание формата компактного представления сцены Lightweight Scene Representation, представляющего собой альтернативу формату BIFS, описанному в части 11.
• Part 21 : MPEG-J Graphical Framework eXtension : Описывает технологию поддержки языка программирования Java для динамического изменения сцены.
• Part 22 : Open Font Format Specification : Спецификация формата файла шрифтов.

Зачастую на просторах интернет можно найти информацию о том что формат MPEG-4 и MP4 - это одно и тоже. ЭТО НЕ ТАК! MP4 является контейнером для данного формата сжатия. Контейнер отвечает за совместимость и представление его проигрывателю, а формат за сжатие и преобразование файла.

Как происходит сжатие.

Размер любого файла в цифровом варианте определяется количеством программного кода написанное, чтобы "объяснить" устройству воспроизводящему этот файл, как этот файл лучше воспроизвести. Самые главные части в видеофайле - это кадры (картинки), которые при быстрой смене (минимум 16 кадр./с.) представляются для человеческого глаза в движимые фигуры. Каждый последующий кадр имеет схожие и различные черты с предыдущим. Например: зачастую основное действие происходит на переднем плане, а фон остаётся почти неподвижным. При кодировании кадров прописывается лишь та информация, которая отвечает за изменяющееся пространственное ориентирование движущегося объекта, и нет необходимости прописывать в каждом кадре неподвижную часть. Этот код берётся из первого кадра.

Для ещё большего сжатия в коде прописывается основные кадры, на которых основывается видео, а между этими кадрами вставляются так называемые "предсказуемые" кадры. Технология компенсации движения позволяет сгладить участки между кадрами, где были выброшены "ненужные" кадры.

Далее звук. В несжатом виде аудиофайл занимает очень много места. Как правило он содержит посторонние шумы, малоразличимые звуки. Диапазон волн превышает необходимые параметры... Всё это можно выбросить из аудио файла, оставив только чистый звук, необходимый битрейт, и тактовую частоту дискредитации.

Сжатие сопровождающего текста и субтитров (если есть).

Вывод : Стандарт MPEG-4 является одним из самых популярных, поскольку предоставляет широкие возможности для сжатия, преобразования, поддержки совместимости и многого другого. А ещё имеет массу мультимедийных возможностей, это не только работа с видео и звуком, но с субтитрами, заголовками, метками и т.д. Он хорош для всех: как для разработчиков и сетевых провайдеров, так и для конечных пользователей.

FFDShow - это DirectShow-фильтры, предназначенные для декодирования наиболее популярных видеоформатов - MPEG-1, MPEG-2, WMV, DIVX и XVID. При работе используются оптимизированные алгоритмы, необходимые для инструкций MMX и SSE. Это разгружает процессор и дает возможность получать более качественную картинку, нежели при работе с другими декодерами. Основополагающей особенностью является то, что декодер является неким фильтром для других кодеков, и наличие у него прямо-таки огромного количества настроек. FDShow MPEG-4 Video Decoder x64 - медиадекодер, используемый зачастую для быстрого декодирования видео в MPEG-4 ASP (обработанного с помощью DivX, Xvid) и AVC (H.264) форматы, кроме того, он поддерживает иные видео- и аудиоформаты.

Работать с фильтром не очень просто, но очень удобно, и чтобы разобраться в нем, вам не потребуется много времени. FDShow MPEG-4 Video Decoder является свободным ПО, выпускаемым с лицензией GPL для Windows 7, 8, XP в качестве фильтра DirectShow.

Возможности:

• декодирование потоков MPEG-1, MPEG-2, WMV, DivX и XviD;
• автоматический контроль качества;
• обработка изображения для более высокого качества;
• коррекция яркости, насыщенности, оттенка;
• различные методы сжатия.

Принцип работы:

декодер устанавливается, как обычная программа (когда возникнет необходимость выбрать поддерживаемые кодеки, обязательно не забудьте указать H.264). После этого любой проигрыватель будет использовать этот кодек по умолчанию. В работе с видео FDShow MPEG-4 Video Decoder использует библиотеку libavcodec и другие открытые пакеты декодирования видео MPEG-4, H.263 и VP6 (используемый YouTube). А также H.264/AVC, WMV и многое другое. Аудиопоток же декодируется в MP3, WMA, AAC, Dolby AC3, Vorbis.. К ряду дополнительных функций FDShow MPEG-4 Video Decoder используемых пользователем можно отнести снятие снимков экрана, изменение разрешения изображений или яркости, набор фильтров постпроцессинга, подключение дополнительных плагинов видеообработки.

Плюсы:

• использование интегрированных фильтров;
• великолепное качество картинки;
• наличие различных форматов титров;
• работа с видео;
• работа с звуком.

Минусы:

• возможно ложное срабатывание антивируса. Он может «обнаружить» троян в FFDShow;
• MPEG-2 для Windows Media Player не декодируется, приходится все равно ставить PowerDVD либо WinDVD.

FDShow MPEG-4 Video Decoder является универсальным фильтром с широкими возможностями. Если учесть, что FDShow MPEG-4 Video Decoder можно скачать бесплатно, то он совсем неплох и по качеству декодирования уступает только некоторым коммерческим продуктам. К ряду актуальных аналогов можно отнести DivX Plus 9.1.0 и CoreAVC Professional Edition 3.0.1.0.

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

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.

  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, 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 6.4

  Данный 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 DVD

  Удобный 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. Sasami2k

  Мощный 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. PlayA

  Основное 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 плееров

  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.
  

  
  Рисунок 13. CPU Quality 0

  
  Рисунок 14. CPU Quality 4

  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.

  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 процессора

  В 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 видеокартах

  Объем 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 карты

  HDD, 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.

Отличительной особенностью видеоданных является их чрезвычайно большой объем. Специалисты в области сжатия данных, уже на протяжение многих лет работают над улучшением эффективности алгоритмов компрессии видеоизображений. На рубеже 21 века, с появлением HDTV , назрела острая необходимость передавать большие объемы видеоинформации по спутниковым и кабельным сетям, и встала задача оптимизации способов кодирования видеоданных.

На сегодняшний день MPEG-2 - это стандарт цифрового кодирования аудио и видео сигналов, который используется большинством операторов спутникового телевидения для передачи сигналов абонентам. Данный стандарт был разработан рабочей группой Moving Pictures Experts Group и одобрен Международной Организацией по Стандартизации.

Технические аспекты стандарта MPEG-2

Рабочая группа MPEG описала общие принципы компрессии аудио и видео информации, а разработку деталей оставила для изготовителей кодеков. В основу алгоритма сжатия была положена модель восприятия человеческим глазом видеоизображений и особенности строения человеческого глаза - его способность воспринимать вариации цвета и градации яркости. Так, например, человеческий глаз способен лучше воспринимать градации яркости, чем цветности.

Задача сводится к определению на экране неподвижного фона и движущихся объектов, на основании этого можно выделить и передать информацию о базовом кадре, а потом уже передавать кадры с информацией о движущихся объектах. В процессе передачи данных происходит отбрасывание малозначимой информации, аналогичной принципам, которые используются в графическом формате JPEG. Реализуется процесс путем разбивки потока видеоинформации на группы видеоизображений, каждая группа состоит из 3-х типов видеокадров. Обычно используются потоки из 30 кадров в секунду.

Благодаря постоянному совершенствованию видео кодеков формата MPEG-2 операторы спутникового и кабельного вещания получили возможность передавать в 2 раза больший объем информации при той же пропускной способности канала, чем когда то, на заре эволюции цифрового вещания. Стало появляться все большее количество разных видео кодеков, но они уже не соответствовали существующему формату MPEG-2. Назрела необходимость дальнейшей унификации стандарта.

MPEG-4 и HDTV

Цифровое спутниковое телевидение использует формат MPEG-2, где при разрешении кадра в 720x576 пикселей, скорость информационного потока при 30 кадрах/сек. составляет около 12 Мбит/сек, практически же используется скорость потока около 3 Мбит/сек. При стандартной ширине полосы в 54МГц на одном транспондере спутника обычно умещается 18 каналов. При вещании в HDTV разрешение изображения составляет 1920x1080 пикселей, что в 5 раз больше по сравнению с обычным SD телевидением, и для вещания одного HDTV канала в стандарте MPEG-2 оператору потребовалось бы арендовать чуть ли не треть транспондера.

Очередным витком в развитии алгоритмов видеокомпрессии стал стандарт MPEG-4. Изначально он предназначался для передачи потокового видео по низкоскоростным каналам, но так же нашел применение и в цифровом телевидении.

Компрессии видео в формате MPEG-4 осуществляется по той же схеме, что и в MPEG-2. При кодировании исходного видеоизображения кодек ищет и сохраняет более значимые кадры, как правило, те, на которых происходит смена сюжета. Вместо сохранения промежуточных кадров алгоритм обрабатывает и сохраняет данные об изменениях в текущем кадре по отношению к предыдущему, т.е дифференциально. При этом в процессе обработки изображения кодек оперирует с объектами произвольной формы, в отличии от формата MPEG-2, который мог оперировать только прямоугольными областями изображения. В результате этого, человек, передвигающийся по комнате, будет воспринят форматом MPEG-4, как отдельный объект, перемещающийся относительно неподвижного объекта - заднего плана.

Идея стандарта MPEG-4 заключается в объединении 22 подстандартов, из которых поставщики могут выбрать тот, который более точно отвечает их задачам.

Выделим из них наиболее важные подстандарты:

• ISO 14496-3- Аудио: набор кодеков для сжатия звука и речи, включая Advanced Audio Coding (AAC)
• ISO 14496-10- Видео: продвинутое кодирование видео (Advanced Video Coding - AVC), технически идентичный и известный как кодек H.264

При переходе операторов спутникового телевидения на стандарт DVB-S2 и сжатие данных в MPEG-4 кодеком H.264 позволило в стволе одного транспондера разместить 8-10 HDTV каналов.