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
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.
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.
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.
Формат MPEG4 – одно из самых популярных видео расширений. Мы привыкли смотреть фильмы в MPEG4 именно потому, что это великолепная альтернатива DVD. В данном обзоре мы расскажем вам о популярном видео конвертере "ВидеоМАСТЕР", а также дадим несколько рекомендаций, как преобразовать видео в MPEG4 с минимальными потерями для качества. Надеемся, информация будет для вас интересной и полезной!
В отличие от большинства контейнеров для хранения видеозаписей, MPEG4 немного весит и воспроизводит изображение достойного качества. Зачастую скачанные нами видеоролики не проигрываются привычным медиаплеером или каким-либо устройством из-за программного несоответствия. Поэтому если вы хотите, чтобы картинка была яркой, звук - четким, а размер – компактным, необходимо конвертировать загруженное видео. В этом вам поможет удобный конвертер видео в формат MPEG4, способный быстро и качественно преобразовать любой ролик.
Мы предлагаем вашему вниманию универсальный «ВидеоМАСТЕР». Данная утилита предназначена для комплексной работы с видеофайлами. С ее помощью вы можете в максимально краткие сроки скачивать любимые ролики в сети и сразу же переводить их из одного расширения в другое.
«ВидеоМАСТЕР» позволяет работать со всевозможными видео контейнерами и кодеками – как известными, так и редкими. В числе доступных форматов - AVI, MPEG4, VOB, MKV, SWF, FLV и др. Помимо общепризнанных расширений вы сможете адаптировать ваш клип для воспроизведения на смартфоне или портативном плеере, включая iPhone, iPod и iPad. Актуальная база устройств регулярно пополняется.
Теперь на примере рассмотрим, при помощи описываемого нами приложения. Принцип работы в программе совсем несложен и займет не более 10-15 минут времени.
После того как вы установите «ВидеоМАСТЕР» на свой компьютер, вам будет предложено добавить тот или иной видеоролик. Вы можете либо скачать его с сайта типа YouTube или ВКонтакте, либо загрузить из папки на компьютере прямиком в редактор. Доступно добавление целых папок с видео. В первом случае конвертер видео в MPEG4 позволит вам выбрать желаемое разрешение загружаемого видеоклипа. По умолчанию качество такого интернет-ролика может варьироваться от 240p до 1080p.
Следующим этапом работы станет выбор нужного формата. Как вы уже догадались, если исходный формат вашего видеоролика – AVI, то в предпочтительном расширении вам необходимо будет проставить MPEG4. По желанию следует настроить дополнительные параметры, о которых мы упоминали чуть выше (кодек, размер и частоту кадров, битрейт и пр.), а затем уже запускать конвертирование видеофайла.
Редактирование видеозаписей – это еще одна отличительная особенность программы «ВидеоМАСТЕР». С помощью большого арсенала фильтров для обработки вы сможете за пару минут кадрировать ролик, добавить интересные эффекты, извлечь звук из видео или соединить несколько отдельных файлов в один.
Кроме того, конвертер видео в MPEG4 оснащен модулем записи DVD-дисков с интерактивным меню. Благодаря готовым шаблонам оформления вам предоставляется возможность создать качественный DVD-носитель собственного дизайна. Вы сможете создать настоящий цифровой архив видео!
В заключение отметим, что «ВидеоМАСТЕР» - это простая и компактная утилита, которая не вызовет трудностей в освоении даже у новичков. Если вы давно искали удобный и многофункциональный видеоконвертер, то эта программа станет вашим лучшим помощником.
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).
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:
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:
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!
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.
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.
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:
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.
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.
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.
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 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.
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++».
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.
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.
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
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
