16 LIPIEC SIERPIE 2005

S tratna kompresja danych wideo,a wic taka, w ktrej nastpujeutrata jakoci obrazu w stosunkudo oryginau, to znakomita meto-da zapisania filmw w postaci niewielkichplikw. Dziki najpopularniejszym obecniekodekom DivX czy XviD z atwoci zmieci-my film w jakoci niewiele ustpujcejDVD na jednej lub dwch pytach CD-R.

Stare i nowePopularno DivX zacza si

od zamania przez hakerw opraco-wanego przez Microsoft formatuMPEG-4. Drwic z giganta z Red-mont, hakerzy okrelili swj kodekmianem DivX;-) (z emotikonem w nazwie). Poniewa DivX;-) bazowana skradzionych informacjach, nie

TESTYTEST KODEKW WIDEO

Czy kopia filmu w stratnym formacie musi by sabej jakoci? Wcale nie! Ekspert sprawdzi, ktry kodek wideo zapewnia najwysz jako kodowania filmw

Obraz jak yleta

FOT.:

BE&W

/mon

taK

OMPU

TER

WIA

T EK

SPER

T

3vix 4D 4.5.1 trialDivX 6 trialXviD freewareWindows Media 9 Codec freewareVirtual Dub ModfreewareFfdshow freewareH.264 Encoder trialVP 7.0 trial

CD-ROM

D ostpne obecnie kodeki w procesie kodowania obrazu wyko-rzystuj zarwno wasne rozwizania, jak i implementacjestandardu MPEG-4. Do gwnych elementw MPEG-4 nale:DCT ang. Discrete Cosinus Transformation dyskretna trans-formacja cosinusowa obraz dzielony jest na fragmenty o wy-miarach 8x8 pikseli, nastpnie analizowane s dane o kolorzekadego elementu. Na przykad przy jednobarwnych fragmentachcay kwadrat 8x8 pikseli bdzie opisany tylko jedn wartoci, coredukuje rozmiar pliku wynikowego.GMC ang. Global Motions Compensation kompensacja ruchu przetwarzanie caoci danego ksztatu, nawet jeli jego wielkozmienia si pod wpywem przemieszczania si w kadrze.GOP ang. Group of Pictures grupa obrazw przetwarzaniezgrupowanych zestaww ramek, podobnych pod wzgldem zawarto-ci, na przykad pojedynczych uj czy scen. Uatwia to opisanie ru-chu i zmniejsza ilo danych potrzebnych do opisu danej sceny.ME ang. Motion Estimation przewidywanie ruchu na podstawienastpujcych po sobie klatek kodek ustala, jak zmienia si pooenieelementw kadru. Zmiany zapisuje w formie wektorw przesuni, coznaczco zmniejsza ilo danych potrzebnych do opisania obrazu.Shape Encoding ang. kodowanie ksztatw te same ele-menty wystpujce w kolejnych klatkach filmu s grupowanei przetwarzane razem, dziki czemu opisywane s jedynie zmianynastpujce w obrazach, nie za cae ramki.

Kompresja MPEG-4

Efekty kompresji scena dynamiczna

Filmy pene dynamicznych scen najlepiej kompresowa XviD-em. Natomiast kodek Microsoftu powoduje najwicej zakce

oryginalny XviD Windows Media 9

LIPIEC SIERPIE 2005 17

by legalny. Wobec tego grupa programistwskupiona wok Project Mayo na nowo zaczatworzy podstawy kodeka, dodajc wasnefunkcje (patrz ramka Kompresja MPEG-4 nastronie 16). Z Project Mayo wywodz si naj-popularniejsze obecnie kodeki MPEG-4 DivXi XviD. Do walki o rynek wydajnych kompre-sorw obrazu stany take inne firmy. Micro-soft rozwija Windows Media, Real Corpora-tion forsuje wasny format Real Video. Ostat-nio take producent programu Nero BurningROM, firma Nero AG, wprowadzia wasnykodek o nazwie Nero Digital. Ekspert spraw-dzi, ktry z aktualnie dostpnych kompreso-rw obrazu zasuguje na miano najlepszego.

Po czym pozna kodekWybr najlepszego kodeka wymaga ana-

lizy kilku rnych parametrw. Kodek musiby w stanie przygotowa stratn kopi fil-mu, pozbawion przekama, bdw i roz-mycia obrazu. Wana jest take nie-zawodno kodeka (czy nie zawie-sza si) i szybko dziaania. Jeelimamy stacjonarny odtwarzaczDVD/DivX, warto dobra zgodnyz nim kodek . Ekspert przeprowa-dzi szczegowe testy, aby przekona si,jak poszczeglne kode-ki radz sobie z tymiwymaganiami.

Procedura testowaDo testu Ekspert wykorzysta trzy frag-

menty filmu Okrt, trwajce w sumie 30 minut i 30 sekund . Zawieraj one za-rwno sceny bardzo dynamiczne, z duliczb szczegw obrazu, jak i sceny, w ktrych dominuj ciemne miejsca, orazstatyczne ujcia. Niektre fragmenty cecho-way si duym poziomem zaszumienia.

Kady z kodekw testowano podczas kom-presji przygotowanego klipu wideo. Za ka-dym razem Ekspert wybra ustawienia po-zwalajce uzyska najwysz jako, przy jed-noczesnym najwikszym zapotrzebowaniuna zasoby systemowe. Zakadan przepyw-noci obrazu by poziom okoo 100 kB/s. Jestto prawie 20 procent mniej ni przy okoo 90-

minutowym filmie z dwikiem MP3 16 kB/s(128 kbps), mieszczcym si na jedn pytCD-R. Bitrate zosta zmniejszony, aby niedo-kadnoci kodekw byy bardziej widoczne.

W niektrych wypadkach (na przykadXviD) mona byo zdefiniowa wielko pli-ku wynikowego wprowadzano wwczaswarto 200 megabajtw. W tecie pomi-nito kodowanie dwiku.

Wikszo kodekw wyposaona jestw interfejs Video for Windows, ktry po-zwala na wykorzystanie moliwoci kodekaw dowolnym programie kompresujcymzgodnym z tym standardem. Dlatego kom-presj przeprowadzono w programie Virtu-alDubMod, ktry pozwala na przetwarzaniestrumieni MPEG-2. Aby zapewni maksy-maln szybko kompresji, wyczono pod-gld kodowanego obrazu. Dodatkowo zrezy-gnowano z modyfikacji rozdzielczoci fil-

mu, tak wic kady

kodek kompresowa materia w formacie16:9 o rozdzielczoci 720x576 pikseli, odtwa-rzany z prdkoci 25 klatek na sekund.Kompresja w formatach Nero Digital prze-prowadzona zostaa za pomoc programuNero Recode 2. Kodek Real Video 10 obsugi-wany by przez aplikacj o nazwie Easy RealMedia Producer, kodek H.264 za testo-wano, korzystajc z narzdzia MainConceptH.264 Encoder.

Testowy komputer Eksperta by wyposa-ony w procesor AMD Duron 1,6 GHz (jdroApplebread) i 768 megabajtw pamici ope-racyjnej, z zainstalowanym systememWindows XP Professional SP2.

Szczegowe informacje pokazujce, jakkodeki poradziy sobie z kodowaniem, znaj-dziemy w tabeli na stronach 1819. Zmie-

rzono czas potrzebny na wykonanie kom-presji oraz oceniono jako uzyskanego ob-razu w trzech kategoriach: scena dynamicz-na, statyczna i zaszumiona.

Czas kompresjiKada nowa wersja kodekw przynosi

zmiany i moliwo uzyskania obrazu wier-niejszego oryginaowi. Przekada si to jed-nak na zapotrzebowanie na moc procesorazarwno podczas odtwarzania, jak i (a na-wet zwaszcza) podczas kodowania obrazu.

Test Eksperta pokaza, e przecitny pecet,owszem, moe suy do kompresji filmw, alejest to zadanie dla osb bardzo wytrwaych.

Pod wzgldem czasu potrzebnegona dwuprzebiegowe zakodowanie testowe-go materiau wideo liderem okaza si kodek 3ivx. By o 26 minut szybszy od nastpnego na licie ffdshow MPEG-4

Czas klipu 30 min 30 sWielko pliku 834 MBredni bitrate 5400 kB/sFormat kompresji MPEG-2Rozdzielczo 720x576, 16:9

Kompresowana prbka

Kodek Kiss DP-1000* Manta Emperor2** Wiwa HD228 Konsola Xbox***3ivX 4D 4.5.1 + + +DivX 6 + + + +XviD 1.0.1 beta + + + +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

Zgodno kodekw ze stacjonarnymi odtwarzaczami DVD

Efekty kompresji scena statyczna

Sceny statyczne najlepiej koduje kodek Windows Media , a najgorzej 3ivx

Windows Media 9 3ivx

Zmodyfikowana konsola Xbox lepiej nadaje si do ogl-dania filmw ni stacjonarne odtwarzacze DVD/DivX .Na Xboksie moemy odtwarza filmy niezalenie od tego, jakim kodekiem zostay przygotowane

Kodek Windows Media 9 bardzo dokadnie odwzorowujeszczegy w scenach statycznych

oryginalny

Wikszo sprztowych odtwarzaczy MPEG-4 bazuje na chipsecie firmy Sigma Designs. Jednak to, czy nasz odtwarzaczrozpozna dany format, zaley take od wersji firmware. Niektrzy producenci czsto uaktualniaj swoje odtwarzacze, doda-jc nowe funkcje lub umoliwiajc odczyt filmw skompresowanych nowymi wersjami kodekw.

18 LIPIEC SIERPIE 2005

i a o 3 godziny i 17 minut szybszy od Win-dows Media 9. Bardzo powoli koduj kodekiReal Video 10 oraz VP7.

Czas a jakoWydawa by si mogo, e dugi czas ko-

dowania gwarantuje uzyskanie doskonaejjakoci obrazu. Test ujawni jednak gwnsabo kodekw nadal przy stosunkowoniskiej przepywnoci kodeki maj powaneproblemy z kodowaniem dynamicznychscen. Naley pogodzi si z tym, e film do-brej jakoci musi zajmowa co najmniejdwie pyty CD.

Materia wideo zawiera scen, w ktrejo burt okrtu podwodnego z filmu Okrtrozbijaj si fale . Oznacza to konieczno zakodowania bardzo wielu szczegw za-

rwno w zakresie szczegowoci obrazu, jaki dynamiki ruchu setki drobnych kropelrozbryzguj si na wszystkie strony, tworzcpian i falujc w rnych kierunkach.

W kategorii dynamicznych scen kompre-sor, z ktrym Ekspert wiza wiele nadziei,czyli Windows Media 9, odpad w przedbie-gach. Obraz ma tak wyrane artefaktykompresji, e przypomina obrazki JPEGz najniszym poziomem jakoci.

Prawie tak samo le wypad kompresorffdshow. To darmowe narzdzie to pocze-nie dekodera ffdshow z kompresoremffVfW. Dekompresory ffdshow doskonalenadaj si do odtwarzania filmw na sa-bych komputerach. Pozwalaj uzyska do-br jako odtwarzanych filmw, zakodo-

wanych w wielu formatach, z DivX i XviDna czele. Nad kompresorem jednak progra-mici musz jeszcze duo popracowa.

TESTYTEST KODEKW WIDEO

Produkt 3ivx D4 4.5.1 DivX 6 ffdshow MPEG-4 H.264 Nero Digital H.263 Nero Digital MPEG-4Cena 120 z 120 z darmowy 1950 z 480 z 480 zAutor/Producent/Wydawca 3ivx Technologies DivX Milan Cutka MainConcept Nero AG Nero AGStrona programu www.3ivx.com www.divx.com http://ffdshow.sourceforge.net www.mainconcept.com www.nero.com www.nero.comDystrybutor brak brak brak brak brak brakPolska strona programu brak brak brak brak brak brakJzyk programu angielski angielski polski angielski angielski angielskiPomoc po angielsku po angielsku po angielsku po angielsku po angielsku po angielsku

Parametry kompresjiUstawienia zapewniajce 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 najwyszej jakoci 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 maxPerformance: Balanced Motion Estimation: 4MV

Zakres konfiguracji kodeka may duy bardzo duy duy duy duyKodowanie dwuprzebiegowe jest jest jest brak jest jestProgram kompresujcy 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 kompresjaWielko pliku wynikowego 197,14 MB 198,97 MB 200,21 MB 198,37 MB 205,20 MB 206,43 MBBitrate pliku wynikowego 101 kB/s 101 kB/s 101 kB/s 101 kB/s 103 kB/s 103 kB/srednia prdko przetwarzania 22 fps 12 fps 17 fps 11 fps 10 fps 18 fpsCzas 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 sCzas 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 sCakowity 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

Jako skompresowanego obrazuScena dynamiczna* 3 5 2 4 4 3Scena statyczna* 2 4 3 4 4 2Scena zaszumiona* 4 5 3 4 4 3Opinia Eksperta Bardzo szybki kodek. Niestety, Kodek, ktremu moe zagrozi Kodek, ktry generuje obraz Kodek dysponujcy bogatym Szumnie zapowiadany kodek Drugi kodek firmy Nero

jako generowanego obrazu jest tylko XviD. Obsugiwany przez o przecitnej jakoci. Znacznie wachlarzem funkcji, ale na razie dobrze kompresuje pliki. nie zasuguje na uwag tylko przecitna wikszo stacjonarnych lepiej sprawdza si w roli niedopracowany. Za tak cen Niestety, jest drogi, a do obsugi ze wzgldu na nisk jako

odtwarzaczy dekodera to niedopuszczalne! mona uy tylko oprogramowa- generowanego obrazunia producenta

* Skala ocen 1-5, gdzie 5 jest ocen najwysz

Jak kompresuj popularne kodeki

Efekty kompresji scena zaszumiona

W stosunku do oryginalnego materiau filmowego najmniejsze straty jakoci w scenach zaszumionych osigniemy,stosujc kodek DivX. Najgorzej wypada Real Video 10

DivX Real Video 10

Ekspert poleca

ffdshow jako jedyny w pierwszym przebiegu kodowania generowaplik tymczasowy o wielkoci kilkuset megabajtw. Pozostaym kode-kom wystarczao kilka megabajtw

Postprocessing niweluje artefakty kompresji kosztem utratyostroci obraz staje si nieco rozmyty

oryginalny

LIPIEC SIERPIE 2005 19

Kodek VP7 to najnowsza wersja kompre-sora stosowanego na pytach EVD (ang. En-hanced Versatile Disc ZaawansowanyDysk Uniwersalny) w Chinach, gdzie kodo-wane s w nim filmy przeznaczone do od-twarzaczy HDTV. Jednak przy niskiej prze-pustowoci wida makrobloki.

Problemy z kompresjWiele problemw sprawiy obydwa kodeki

Nero Digital. Gwnie dlatego, e trudnoza pomoc Nero Recode 2 uzyska zarwnooczekiwan wielko wynikowego pliku, jaki przepywno bitow. Wynika to z tego, eNero Recode 2 dostosowano do profili przygo-towujcych filmy do nagrania na jedn lubwicej pyt CD. Przy rcznym wybraniu szcze-gowych parametrw kompresji kodek mia

tendencj do generowania plikw o niszejod zakadanej przepywnoci. Wyniki testwpokazuj, e Nero Digital H.263 dziaa dobrze,jakoci nieznacznie ustpujc XviD-owii DivX-owi. Niestety, jest obsugiwany tylkoprzez nieliczne stacjonarne odtwarzacze.

Podobne problemy towarzyszyy kompresjido formatu Real Video 10. Obecnie gwnymzastosowaniem tego kodeka jest strumienio-wy przesy sygnau wideo. Wynikowy plikcechowa si typowym dla tego kodeka smu-eniem i rozmywaniem si obrazu zupeniejak przy niskiej jakoci transmisjach inter-netowych stacjach telewizyjnych.

Gwni rywaleNajwicej uwagi powicono analizie obra-

zu uzyskanego przez dwa najpopularniejszekodeki DivX i XviD. Szczeglnie dlatego, e

ukazaa si nowa, oznaczona numerem 6,wersja kodeka DivX. Nowy DivX wzbogaconoo obsug wielu strumieni dwiku, moli-wo tworzenia menu podobnego do tego z pyt DVD i podziau filmu na rozdziay orazo funkcj wbudowanych napisw. Usprawnio-no take algorytmy kompresji. W efekcie filmkompresuje si o blisko 30 procent duej niw poprzedniej wersji kodeka. Niestety, rnicw jakoci w stosunku do DivX 5.2.1 nie dajesi dostrzec. DivX straci tym samym swjgwny (poza jakoci) atut, czyli krtki czaskompresji. XviD za nieco gorzej radzi sobie z zaszumionym obrazem. W wypadku dyna-micznych scen oba kodeki cechowaa podob-na jako minimalne artefakty, ktre nawetbez postprocessingu byy trudno zauwaalne.

Zwycizcy i pokonaniDostpne kodeki pozwalaj uzyska podob-

ne do siebie, do dobre, efekty kompresji, o ile zapewnimy strumieniowi wysoki bitrate.Nowe metody optymalizacji obrazu zmniej-szaj plik wynikowy, ale drastycznie wydu-aj czas kompresji. Ekspert poleca wic ko-dek XviD, ktry daje doskona jako obrazuw krtkim czasie. Na jego plus przemawiate fakt, e kodujc w nim filmy, bez truduodtworzymy je na wikszoci dostpnych na rynku stacjonarnych odtwarzaczy obsu-gujcych format MPEG-4 (patrz tabela nastronie 17). Pozostae filmy obejrzymy raczejtylko na komputerze lub mao znanej konso-li Xbox i to dopiero po wykonaniu przerb-ki urzdzenia. RK

Real Video 10 Windows Media 9 VP 7.0.6.0 XviD 1.1 beta 21200 z darmowy 120 z darmowyReal Corporation Microsoft On2 Technologies xvid. orgwww.real.com www.microsoft.com www.on2.com www.xvid.orgbrak brak brak brakbrak www.microsoft.com/poland brak brakangielski angielski angielski angielskipo 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-frameBest PSNR Mode, Key Frame performance: better quality 100%, Max Frames Btw Keys: 300, interval: 300, Trellis quantization, Interval: 5 s decoder complexity: main, Quantizer Minimum 4, Maximum 56 motion search: 6 ultra high

peak bitrate 900000duy wystarczajcy wystarczajcy duyjest jest jest jestEasy 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 MB102 kB/s 101 kB/s 103 kB/s 101 kB/S6 fps 4 fps 5 fps 13 fps45 min 11 s 1 h 2 min 18 s 1 h 17 min 37 s 43 min 37s3 h 13 min 16 s 3 h 31 min 23 s 2 h 18 min 47 s 71 min 48 s3 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 53 5 4 52 4 4 4Kodek kompresuje filmy bardzo Produkt Microsoftu jest dostpny Widoczne makrobloki na filmie Trudno uwierzy, e tak dobry kodekdugo i generuje pliki wynikowe za darmo, ale sceny dynamiczne zniechcaj do uywania kodeka jest dostpny za darmo. Oferujeo zej jakoci. Niewart uwagi, koduje bardzo le VP 7. Dugi czas kodowania take bardzo duo opcji konfiguracyjnychtake ze wzgldu na cen tumaczy, dlaczego produkt i generuje bardzo dobry obraz

nie cieszy si popularnoci

bitrate wspczynnik informujcy, ile bitw danych zo-stao uytych do zapisania filmu lub dwiku w jednostce cza-su (zwykle jednej sekundzie).

makrobloki fragmenty obrazu o wielkoci 16x16 pikse-li, suce midzy innymi do obliczania przesuni elementwobrazu. Ich stosowanie w kodekach wideo zmniejsza ilo da-nych potrzebnych do opisu klatki, ale moe powodowaznaczne uproszczenia obrazu widoczne podczas odtwarzaniajako jednolite kwadratowe pola.

postprocessing dodatkowe przetwarzanie obrazu wy-konywane przez procesor komputera w trakcie odtwarzania fil-mu. Ma na celu zminimalizowanie efektw nadmiernej lub nie-dokadnej kompresji, poprawia wic jako ogldanego obrazu.

Trudne terminy

Adresy WWW:www.divx.plwww.videohelp.comwww.domm9.org

Warto zajrze...

Ekspert poleca

Ekspert odradza

Kodek H.264 wraz z dedykowanym enkoderem kosztujeprawie 2000 zotych

Zmodyfikowana wersja programu Virtual Dub pozwala bezporedniokonwertowa strumienie wideo MPEG-2

Nero Recode 2 umoliwia kompresj kodekami Nero Digital,ale trudno w nim uzyska oczekiwan wielko wynikow pliku