Test kodeków wideo

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
TESTY
TEST KODEKÓW WIDEO
CD-ROM
3vix 4D 4.5.1
trial
DivX 6
trial
XviD
freeware
Windows Media 9
Codec
freeware
Virtual Dub Mod
freeware
Ffdshow
freeware
H.264 Encoder
trial
VP 7.0
trial
Obraz jak żyleta
S
tratna kompresja danych wideo,
a więc taka, w której następuje
utrata jakości obrazu w stosunku
do oryginału, to znakomita meto-
da zapisania filmów w postaci niewielkich
plików. Dzięki najpopularniejszym obecnie
kodekom DivX czy XviD z łatwością zmieści-
my film w jakości niewiele ustępującej
DVD na jednej lub dwóch płytach CD-R.
Stare i nowe
Popularność DivX zaczęła się
od złamania przez hakerów opraco-
wanego przez Microsoft formatu
MPEG-4. Drwiąc z giganta z Red-
mont, hakerzy określili swój kodek
mianem DivX;-) (z emotikonem
w nazwie). Ponieważ DivX;-) bazował
na skradzionych informacjach, nie
Kompresja MPEG-4
rzystują zarówno własne rozwiązania, jak i implementacje
standardu MPEG-4. Do głównych elementów MPEG-4 należą:
DCT
– ang. Discrete Cosinus Transformation – dyskretna trans-
formacja cosinusowa – obraz dzielony jest na fragmenty o wy-
miarach 8x8 pikseli, następnie analizowane są dane o kolorze
każdego elementu. Na przykład przy jednobarwnych fragmentach
cały kwadrat 8x8 pikseli będzie opisany tylko jedną wartością, co
redukuje rozmiar pliku wynikowego.
GMC
– ang. Global Motions Compensation – kompensacja ruchu –
przetwarzanie całości danego kształtu, nawet jeśli jego wielkość
zmienia się pod wpływem przemieszczania się w kadrze.
GOP
– ang. Group of Pictures – grupa obrazów – przetwarzanie
zgrupowanych zestawów ramek, podobnych pod względem zawarto-
ści, na przykład pojedynczych ujęć czy scen. Ułatwia to opisanie ru-
chu i zmniejsza ilość danych potrzebnych do opisu danej sceny.
ME
– ang. Motion Estimation – przewidywanie ruchu – na podstawie
następujących po sobie klatek kodek ustala, jak zmienia się położenie
elementów kadru. Zmiany zapisuje w formie wektorów przesunięć, co
znacząco zmniejsza ilość danych potrzebnych do opisania obrazu.
Shape Encoding
– ang. kodowanie kształtów – te same ele-
menty występujące w kolejnych klatkach filmu są grupowane
iprzetwarzane razem, dzięki czemu opisywane są jedynie zmiany
następujące w obrazach, nie zaś całe ramki.
Efekty kompresji – scena dynamiczna
Filmy pełne dynamicznych scen najlepiej kompresować XviD-em. Natomiast kodek Microsoftu powoduje najwięcej zakłóceń
16
LIPIEC – SIERPIEŃ 2005
Czy kopia filmu w stratnym formacie musi być słabej jakości? Wcale nie!
Ekspert sprawdził, który kodek wideo zapewnia najwyższą jakość kodowania filmów
D
ostępne obecnie kodeki w procesie kodowania obrazu wyko-
Efekty kompresji – scena statyczna
kodek kompresował materiał w formacie
16:9 o rozdzielczości 720x576 pikseli, odtwa-
rzany z prędkością 25 klatek na sekundę.
Kompresja w formatach Nero Digital prze-
prowadzona została za pomocą programu
Nero Recode 2. Kodek Real Video 10 obsługi-
wany był przez aplikację o nazwie Easy
RealMedia Producer, kodek H.264 zaś testo-
wano, korzystając z narzędzia MainConcept
H.264 Encoder.
Testowy komputer Eksperta był wyposa-
żony w procesor AMD Duron 1,6 GHz (jądro
Applebread) i 768 megabajtów pamięci ope-
racyjnej, z zainstalowanym systemem
Windows XP Professional SP2.
Szczegółowe informacje pokazujące, jak
kodeki poradziły sobie z kodowaniem, znaj-
dziemy w tabeli na stronach 18–19. Zmie-
Sceny statyczne najlepiej koduje kodek Windows Media , a najgorzej 3ivx
był legalny. Wobec tego grupa programistów
skupiona wokół Project Mayo na nowo zaczęła
tworzyć podstawy kodeka, dodając własne
funkcje (patrz ramka Kompresja MPEG-4 na
stronie 16). Z Project Mayo wywodzą się naj-
popularniejsze obecnie kodeki MPEG-4 – DivX
iXviD. Do walki o rynek wydajnych kompre-
sorów obrazu stanęły także inne firmy. Micro-
soft rozwija Windows Media, Real Corpora-
tion forsuje własny format Real Video. Ostat-
nio także producent programu Nero Burning
ROM, firma Nero AG, wprowadziła własny
kodek o nazwie Nero Digital. Ekspert spraw-
dził, który z aktualnie dostępnych kompreso-
rów obrazu zasługuje na miano najlepszego.
minutowym filmie z dźwiękiem MP3 16 kB/s
(128 kbps), mieszczącym się na jedną płytę
CD-R. Bitrate został zmniejszony, aby niedo-
kładności kodeków były bardziej widoczne.
W niektórych wypadkach (na przykład
XviD) można było zdefiniować wielkość pli-
ku wynikowego – wprowadzano wówczas
wartość 200 megabajtów. W teście pomi-
nięto kodowanie dźwięku.
Większość kodeków wyposażona jest
w interfejs Video for Windows, który po-
zwala na wykorzystanie możliwości kodeka
w dowolnym programie kompresującym
zgodnym z tym standardem. Dlatego kom-
presję przeprowadzono w programie Virtu-
alDubMod, który pozwala na przetwarzanie
strumieni MPEG-2. Aby zapewnić maksy-
malną szybkość kompresji, wyłączono pod-
gląd kodowanego obrazu. Dodatkowo zrezy-
gnowano z modyfikacji rozdzielczości fil-
mu, tak więc każdy
Kodek Windows Media 9 bardzo dokładnie odwzorowuje
szczegóły w scenach statycznych
Po czym poznać kodek
Wybór najlepszego kodeka wymaga ana-
lizy kilku różnych parametrów. Kodek musi
być w stanie przygotować stratną kopię fil-
mu, pozbawioną przekłamań, błędów i roz-
mycia obrazu. Ważna jest także nie-
zawodność kodeka (czy nie zawie-
sza się) i szybkość działania. Jeżeli
mamy stacjonarny odtwarzacz
DVD/DivX, warto dobrać zgodny
z nim kodek . Ekspert przeprowa-
dził szczegółowe testy, aby przekonać się,
jak poszczególne kode-
ki radzą sobie z tymi
wymaganiami.
rzono czas potrzebny na wykonanie kom-
presji oraz oceniono jakość uzyskanego ob-
razu w trzech kategoriach: scena dynamicz-
na, statyczna i zaszumiona.
Czas kompresji
Każda nowa wersja kodeków przynosi
zmiany i możliwość uzyskania obrazu wier-
niejszego oryginałowi. Przekłada się to jed-
nak na zapotrzebowanie na moc procesora
zarówno podczas odtwarzania, jak i (a na-
wet zwłaszcza) podczas kodowania obrazu.
Test Eksperta pokazał, że przeciętny pecet,
owszem, może służyć do kompresji filmów, ale
jest to zadanie dla osób bardzo wytrwałych.
Pod względem czasu potrzebnego
na dwuprzebiegowe zakodowanie testowe-
go materiału wideo liderem okazał się
kodek 3ivx. Był o 26 minut szybszy
od następnego na liście – ffdshow MPEG-4
Procedura testowa
Do testu Ekspert wykorzystał trzy frag-
menty filmu Okręt, trwające w sumie
30 minut i 30 sekund . Zawierają one za-
równo sceny bardzo dynamiczne, z dużą
liczbą szczegółów obrazu, jak i sceny,
w których dominują ciemne miejsca, oraz
statyczne ujęcia. Niektóre fragmenty cecho-
wały się dużym poziomem zaszumienia.
Zmodyfikowana konsola Xbox lepiej nadaje się do oglą-
dania filmów niż stacjonarne odtwarzacze DVD/DivX .
Na Xboksie możemy odtwarzać filmy niezależnie od tego,
jakim kodekiem zostały przygotowane
➽
Zgodność kodeków ze stacjonarnymi odtwarzaczami DVD
Większość sprzętowych odtwarzaczy MPEG-4 bazuje na chipsecie firmy Sigma Designs. Jednak to, czy nasz odtwarzacz
rozpozna dany format, zależy także od wersji firmware. Niektórzy producenci często uaktualniają swoje odtwarzacze, doda-
jąc nowe funkcje lub umożliwiając odczyt filmów skompresowanych nowymi wersjami kodeków.
Kompresowana próbka
Czas klipu
30 min 30 s
Wielkość pliku
834 MB
Kodek
Kiss DP-1000*
Manta Emperor2**
Wiwa HD228
Konsola Xbox***
Średni bitrate
5400 kB/s
+
+
–
+
Format kompresji
MPEG-2
3ivX 4D 4.5.1
●
●
●
●
DivX 6
+
+
+
+
Rozdzielczość
720x576, 16:9
●
●
●
●
XviD 1.0.1 beta
●
●
●
●
Każdy z kodeków testowano podczas kom-
presji przygotowanego klipu wideo. Za każ-
dym razem Ekspert wybrał ustawienia po-
zwalające uzyskać najwyższą jakość, przy jed-
noczesnym największym zapotrzebowaniu
na zasoby systemowe. Zakładaną przepływ-
nością obrazu był poziom około 100 kB/s. Jest
to prawie 20 procent mniej niż przy około 90-
WM9
●
●
●
●
Nero Digital MPEG-4
●
●
●
●
Nero Digital H.264
●
●
●
●
Real Video 10
●
●
●
●
VP 7.0
●
●
●
●
H.264
●
●
●
●
ffVfW MPEG-4
●
●
●
●
* Stabilna wersja firmware 2.84 PL, ** Firmware 6.0 beta, *** Zmodyfikowana konsola z oprogramowaniem Xbox Media Center TeamPM
LIPIEC – SIERPIEŃ 2005
17
+
+
+
+
–
–
–
+
–
+
–
+
–
+
–
+
–
–
–
+
–
–
–
+
–
–
–
–
–
–
–
–
TESTY
TEST KODEKÓW WIDEO
i aż o 3 godziny i 17 minut szybszy od Win-
dows Media 9. Bardzo powoli kodują kodeki
Real Video 10 oraz VP7.
Efekty kompresji – scena zaszumiona
Czas a jakość
Wydawać by się mogło, że długi czas ko-
dowania gwarantuje uzyskanie doskonałej
jakości obrazu. Test ujawnił jednak główną
słabość kodeków – nadal przy stosunkowo
niskiej przepływności kodeki mają poważne
problemy z kodowaniem dynamicznych
scen. Należy pogodzić się z tym, że film do-
brej jakości musi zajmować co najmniej
dwie płyty CD.
Materiał wideo zawierał scenę, w której
o burtę okrętu pod
wodnego z filmu Okręt
rozbijają się fale . Oznacza to konieczność
Wstosunku do oryginalnego materiału filmowego naj
mniejsze straty jakości w scenach zaszumionych osiągniemy,
stosując kodek DivX. Najgorzej wypada Real Video 10
zakodowania bardzo wielu szczegółów za-
równo w zakresie szczegółowości obrazu, jak
idynamiki ruchu – setki drobnych kropel
rozbryzgują się na wszystkie strony, tworząc
pianę i falując w różnych kierunkach.
Wkategorii dynamicznych scen kompre-
sor, z którym Ekspert wiązał wiele nadziei,
czyli Windows Media 9, odpadł w przedbie-
gach. Obraz ma tak wyraźne artefakty
kompresji, że przypomina obrazki JPEG
z najniższym poziomem jakości.
Prawie tak samo źle wypadł kompresor
ffdshow. To darmowe narzędzie to połącze-
nie dekodera ffdshow z kompresorem
ffVfW. Dekompresory ffdshow doskonale
nadają się do odtwarzania filmów na sła-
bych komputerach. Pozwalają uzyskać do-
brą jakość odtwarzanych filmów, zakodo-
wanych w wielu formatach, z DivX i XviD
na czele. Nad kompresorem jednak progra-
miści muszą jeszcze dużo popracować.
ffdshow jako jedyny w pierwszym przebiegu kodowania generował
plik tymczasowy o wielkości kilkuset megabajtów. Pozostałym kode-
kom wystarczało kilka megabajtów
Postprocessing niweluje artefakty kompresji kosztem utraty
ostrości – obraz staje się nieco rozmyty
Jak kompresują popularne kodeki
Ekspert
poleca
Produkt
3ivx D4 4.5.1
DivX 6
ffdshow MPEG-4
H.264
Nero Digital H.263
Nero Digital MPEG-4
Cena
120 zł
120 zł
darmowy
1950 zł
480 zł
480 zł
Autor/Producent/Wydawca
3ivx Technologies
DivX
Milan Cutka
MainConcept
Nero AG
Nero AG
Strona programu
www.3ivx.com
www.divx.com
www.mainconcept.com
www.nero.com
www.nero.com
Dystrybutor
brak
brak
brak
brak
brak
brak
Polska strona programu
brak
brak
brak
brak
brak
brak
Język programu
angielski
angielski
polski
angielski
angielski
angielski
Pomoc
po angielsku
po angielsku
po angielsku
po angielsku
po angielsku
po angielsku
Parametry kompresji
Ustawienia zapewniające tworzenie
half pixel motion, four vector
Quantization Type: H. 263, Scene Trellis Quantizer, Max Bitrate:
MPEG Type: H. 264, Rate
Max Definition, High Quality,
Maximum Definition, High Quality,
obrazu o najwyższej jakości
motion, keyframe after 300
Change Thereshold: 75%,
10 000 kb/s, Maximum
Distortion Optimization,
GML, Keyframes: 5 min/300 max Global Motion Compensation,
delta frames, best quaility
Max keyframe interval: 300 frames, I-frames interval: 300,
Use B-Slices, Variable Botrate
Keyframes: 5 min/300 max
Performance: Balanced
Motion Estimation: 4MV
Zakres konfiguracji kodeka
mały
duży
bardzo duży
duży
duży
duży
Kodowanie dwuprzebiegowe
jest
jest
jest
brak
jest
jest
Program kompresujący
dowolny zgodny z Video
dowolny zgodny z Video
dowolny zgodny z Video
H. 264 Encoder
Nero Recode 2/Nero Vision
Nero Recode 2/Nero Vision
for Windows
for Windows
for Windows
Express
Express
Test praktyczny – kompresja
Wielkość pliku wynikowego
197,14 MB
198,97 MB
200,21 MB
198,37 MB
205,20 MB
206,43 MB
Bitrate pliku wynikowego
101 kB/s
101 kB/s
101 kB/s
101 kB/s
103 kB/s
103 kB/s
Średnia prędkość przetwarzania
22 fps
12 fps
17 fps
11 fps
10 fps
18 fps
Czas pierwszego przebiegu
38 min 36 s
1 h 03 min 12 s
58 min 51s
2h 12 min 34 s
26 min 47 s
20 min 51 s
Czas drugiego przebiegu
37 min 40 s
1 h 02 min 06 s
43 min 20 s
–
1 h 54 min 28 s
1 h 29 min 24 s
Całkowity czas trwania kompresji
1 h 16 min 16 s
2 h 05 min 18s
1 h 42 min 16 s
2 h 12 min 24 s
2 h 21 min 15 s
1 h 50 min 15 s
Jakość skompresowanego obrazu
Scena dynamiczna*
3
5
2
4
4
3
Scena statyczna*
2
4
3
4
4
2
Scena zaszumiona*
4
5
3
4
4
3
Opinia Eksperta
Bardzo szybki kodek. Niestety,
Kodek, któremu może zagrozić
Kodek, który generuje obraz
Kodek dysponujący bogatym
Szumnie zapowiadany kodek
Drugi kodek firmy Nero
jakość generowanego obrazu jest tylko XviD. Obsługiwany przez
o przeciętnej jakości. Znacznie
wachlarzem funkcji, ale na razie
dobrze kompresuje pliki.
nie zasługuje na uwagę
tylko przeciętna
większość stacjonarnych
lepiej sprawdza się w roli
niedopracowany. Za taką cenę
Niestety, jest drogi, a do obsługi ze względu na niską jakość
odtwarzaczy
dekodera
to niedopuszczalne!
można użyć tylko oprogramowa- generowanego obrazu
nia producenta
* Skala ocen 1-5, gdzie 5 jest oceną najwyższą
18
LIPIEC – SIERPIEŃ 2005
tendencję do generowania plików o niższej
od zakładanej przepływności. Wyniki testów
pokazują, że Nero Digital H.263 działa dobrze,
jakością nieznacznie ustępując XviD-owi
i DivX-owi. Niestety, jest obsługiwany tylko
przez nieliczne stacjonarne odtwarzacze.
Podobne problemy towarzyszyły kompresji
do formatu Real Video 10. Obecnie głównym
zastosowaniem tego kodeka jest strumienio-
wy przesył sygnału wideo. Wynikowy plik
cechował się typowym dla tego kodeka smu-
żeniem i rozmywaniem się obrazu – zupełnie
jak przy niskiej jakości transmisjach inter-
netowych stacjach telewizyjnych.
Trudne terminy
Kodek H.264 wraz z dedykowanym enkoderem kosztuje
prawie 2000 złotych
»
bitrate
– współczynnik informujący, ile bitów danych zo-
stało użytych do zapisania filmu lub dźwięku w jednostce cza-
su (zwykle jednej sekundzie).
»
makrobloki
– fragmenty obrazu o wielkości 16x16 pikse-
li, służące między innymi do obliczania przesunięć elementów
obrazu. Ich stosowanie w kodekach wideo zmniejsza ilość da-
nych potrzebnych do opisu klatki, ale może powodować
znaczne uproszczenia obrazu widoczne podczas odtwarzania
jako jednolite kwadratowe pola.
»
postprocessing
– dodatkowe przetwarzanie obrazu wy-
konywane przez procesor komputera w trakcie odtwarzania fil-
mu. Ma na celu zminimalizowanie efektów nadmiernej lub nie-
dokładnej kompresji, poprawia więc jakość oglądanego obrazu.
Główni rywale
Najwięcej uwagi poświęcono analizie obra-
zu uzyskanego przez dwa najpopularniejsze
kodeki – DivX i XviD. Szczególnie dlatego, że
Kodek VP7 to najnowsza wersja kompre-
sora stosowanego na płytach EVD (ang. En-
hanced Versatile Disc – Zaawansowany
Dysk Uniwersalny) w Chinach, gdzie kodo-
wane są w nim filmy przeznaczone do od-
twarzaczy HDTV. Jednak przy niskiej prze-
pustowości widać makrobloki.
ukazała się nowa, oznaczona numerem 6,
wersja kodeka DivX. Nowy DivX wzbogacono
o obsługę wielu strumieni dźwięku, możli-
wość tworzenia menu podobnego do tego
z płyt DVD i podziału filmu na rozdziały oraz
o funkcję wbudowanych napisów. Usprawnio-
no także algorytmy kompresji. W efekcie film
kompresuje się o blisko 30 procent dłużej niż
w poprzedniej wersji kodeka. Niestety, różnic
w jakości w stosunku do DivX 5.2.1 nie daje
się dostrzec. DivX stracił tym samym swój
główny (poza jakością) atut, czyli krótki czas
kompresji. XviD zaś nieco gorzej radzi sobie
z zaszumionym obrazem. W wypadku dyna-
micznych scen oba kodeki cechowała podob-
na jakość – minimalne artefakty, które nawet
bez postprocessingu były trudno zauważalne.
Problemy z kompresją
Wiele problemów sprawiły obydwa kodeki
Nero Digital. Głównie dlatego, że trudno
za pomocą Nero Recode 2 uzyskać zarówno
oczekiwaną wielkość wynikowego pliku, jak
i przepływność bitową. Wynika to z tego, że
Nero Recode 2 dostosowano do profili przygo-
towujących filmy do nagrania na jedną lub
więcej płyt CD. Przy ręcznym wybraniu szcze-
gółowych parametrów kompresji kodek miał
Nero Recode 2 umożliwia kompresję kodekami Nero Digital,
ale trudno w nim uzyskać oczekiwaną wielkość wynikową pliku
Real Video 10
Ekspert
odradza
Windows Media 9
VP 7.0.6.0
XviD 1.1 beta 2
Ekspert
poleca
1200 zł
darmowy
120 zł
darmowy
Real Corporation
Microsoft
On2 Technologies
xvid. org
www.real.com
www.microsoft.com
www.on2.com
www.xvid.org
brak
brak
brak
brak
brak
www.microsoft.com/poland
brak
brak
angielski
angielski
angielski
angielski
po angielsku
po angielsku
po angielsku
po angielsku
EHQ Mode: High, Auto KeyFrame,
Keyframe interval 300 frames,
Sharpness: 7, Auto Keyframe,
VHQ – 4 wide search, max i-frame
Zmodyfikowana wersja programu Virtual Dub pozwala bezpośrednio
konwertować strumienie wideo MPEG-2
Best PSNR Mode, Key Frame
performance: better quality 100%,
Max Frames Btw Keys: 300,
interval: 300, Trellis quantization,
Zwycięzcy i pokonani
Dostępne kodeki pozwalają uzyskać podob-
ne do siebie, dość dobre, efekty kompresji,
o ile zapewnimy strumieniowi wysoki bitrate.
Nowe metody optymalizacji obrazu zmniej-
szają plik wynikowy, ale drastycznie wydłu-
żają czas kompresji. Ekspert poleca więc ko-
dek XviD, który daje doskonałą jakość obrazu
w krótkim czasie. Na jego plus przemawia
też fakt, że kodując w nim filmy, bez trudu
odtworzymy je na większości dostępnych
na rynku stacjonarnych odtwarzaczy obsłu-
gujących format MPEG-4 (patrz tabela na
stronie 17). Pozostałe filmy obejrzymy raczej
tylko na komputerze lub mało znanej konso-
li Xbox – i to dopiero po wykonaniu przerób-
ki urządzenia.
Interval: 5 s
decoder complexity: main,
Quantizer Minimum 4, Maximum 56
motion search: 6 – ultra high
peak bitrate 900000
duży
wystarczający
wystarczający
duży
jest
jest
jest
jest
Easy RealMedia Producer
dowolny zgodny z Video
dowolny zgodny z Video
dowolny zgodny z Video
for Windows
for Windows
for Windows
201,16 MB
197,84 MB
203,12 MB
197,36 MB
102 kB/s
101 kB/s
103 kB/s
101 kB/S
6 fps
4 fps
5 fps
13 fps
45 min 11 s
1 h 2 min 18 s
1 h 17 min 37 s
43 min 37s
3 h 13 min 16 s
3 h 31 min 23 s
2 h 18 min 47 s
71 min 48 s
3 h 48 min 27 s
4 h 33 min 41s
3 h 36 min 24 s
1 h 55 min 25 s
2
1
3
5
■
3
5
4
5
RK
2
4
4
4
Warto zajrzeć...
Kodek kompresuje filmy bardzo
Produkt Microsoftu jest dostępny
Widoczne makrobloki na filmie
Trudno uwierzyć, że tak dobry kodek
długo i generuje pliki wynikowe
za darmo, ale sceny dynamiczne
zniechęcają do używania kodeka
jest dostępny za darmo. Oferuje
o złej jakości. Niewart uwagi,
koduje bardzo źle
VP 7. Długi czas kodowania także
bardzo dużo opcji konfiguracyjnych
Adresy WWW:
www.divx.pl
www.videohelp.com
www.domm9.org
także ze względu na cenę
tłumaczy, dlaczego produkt
i generuje bardzo dobry obraz
nie cieszy się popularnością
LIPIEC – SIERPIEŃ 2005
19
  [ Pobierz całość w formacie PDF ]