Всё, что вы хотели знать о MPEG-4/DivX, но стеснялись спросить
Своей известностью и плохой репутации DivX должен быть благодарен пиратам и Интернет. Благодаря этому революционному формату фильмы могут распространяться через Сеть, а двухчасовая видеопрограмма в хорошем качестве легко поместится на стандартный CD. Поэтому, когда речь заходит о DivX, редактора изданий хватаются за сердце и просят журналистов: «только не пишете о том, как перегнать DVD в DivX, а то у киностудий и правозащитных организаций начинается приступ изжоги». Однако, наша статья о том, что DivX используют отнюдь не только пираты.
Хотя само происхождение формата было историей хака, сегодня DivX справедливо называют «MP3 для видео». И также как в свое время MP3 нашел себе место в индустрии мобильных развлечений и устройствах домашней электроники, DivX начинает прокладывать свой не менее успешный путь в этом направлении.
DivX — это синоним мобильных и стационарных приложений будущего в области цифрового видео. Формат признали известные производители — технологические лидеры. Сейчас идет его активное внедрение в электронные устройства — от стационарных DVD-проигрывателей до мобильных телефонов, от устройств цифрового телевидения до карманных ПК.
Компании-лидеры в производстве бытовой электроники, такие как Sony, Philips, Matsushita, работают над созданием стандарта цифрового кино на базе MPEG-4. Ряд телекоммуникационных операторов используют стандарт MPEG-4 для передачи видео в мобильных сетях. На рынке уже доступны устройства на базе специализированных чипсетов для воспроизведения DivX.
Недоразумения с форматами и кодеками
Как показывает практика, вокруг MPEG-4 и DivX всегда образуется много путаницы. Наиболее часто встречающееся заблуждение — Avi, DivX и MPEG-4 — это одно и то же. AVI и MKV — это контейнеры (форматы файлов), или другими словами хранилище и упаковка данных. В то время как DivX или XviD — это кодеки, то есть способы и реализация кодирования для записи видеоданных в файл, и расшифровки информации, соответственно, для воспроизведения уже записанных файлов. MPEG в свою очередь описывает и кодеки и способы хранения.
Кодеки
Кодек (сoder-decoder) — это способ и реализация шифрования для записи видеоданных в файл, например в AVI, и расшифровки информации, соответственно, для воспроизведения уже записанных AVI файлов.
Наиболее популярны на сегодня коммерческий кодек DivX. Конкуренцию ему составляет некоммерческий XviD (соответственно, название получилось обратным написанием DivX).
Контейнеры
Со момента создания AVI прошло много времени, и сегодня это наиболее общеизвестный формат для представления видео. Росту его популярности во многом способствовало появление DivX.
MKV — менее популярен, чем AVI формат-контейнер. Свое название он получил при сокращении русского слова «Matryoshka», которое в символической форме отображает принципы его работы. Основным преимуществом MKV является его полная открытость. MKV имеет ряд преимуществ перед AVI, однако, по последней информации DivX Networks, являющаяся лидером в разработке и продвижения новых форматов, планирует использовать новый контейнер, который будет построен все же на основе AVI.
История MPEG
MPEG (Moving Pictures Experts Group) — это название экспертной группы ISO, которая работает над созданием стандартов кодирования и сжатия видео- и аудиоданных. Стандарты, подготовленные комитетом, получают такое же название.
Первым на рынке появился стандарт MPEG-1. Он был разработан в 1992 году для компрессии видео на CD-ROM и лег в основу Video-CD. Качественные параметры видеоданных, обработанных MPEG-1, во многом аналогичны обычному VHS-видео, поэтому этот формат применяется в первую очередь там, где неудобно или непрактично использовать стандартные аналоговые видеоносители. Формат получил большое распространение в Азии и серьезно потеснил VHS-устройства.
В стандарте MPEG-2 по сравнению с MPEG-1 добавлен многоканальный звук, увеличено разрешение изображения, улучшено качество кодирования. В результате, MPEG-2 получил широкое распространение в спутниковом телевещании и индустрии DVD.
MPEG-3 должен был стать новым стандартом, но в итоге всего лишь немного расширил возможности MPEG-2.
Поистине революционным является MPEG-4, разработка которого была официально завершена в 1998 году. Но так как MPEG-4 — это, по сути, набор инструментов, то они расширяются и дополняются. Последние подобные дополнения к стандарту были сделаны в мае этого года. Он стал расширением MPEG-1 и MPEG-2 и несет в себя много новаторских решений, далеко не все из которых пока нашли применение в устройствах и медиаконтенте.
MPEG-4
Стандарт MPEG-4 задумывался как способ передачи потоковых медиаданных, в первую очередь видео, по каналам с низкой пропускной способностью. Неожиданно он завоевал популярность у пользователей, благодаря тому, что позволил размещать полнометражные фильмы длительностью полтора-два часа в хорошем качестве всего на одном компакт-диске и осуществлять обмен видеофайлами в Интернет.
Стандарт MPEG-4 задает принципы работы с цифровым представлением медиаданных для трех областей: собственно интерактивного мультимедиа (включая продукты, распространяемые на оптических дисках и через Сеть), графических приложений (синтетического контента) и цифрового телевидения — DTV. Фактически формат задает правила организации среды, причем среды объектно-ориентированной. Он имеет дело не просто с потоками и массивами медиаданных, а с медиаобъектами.
При одном и том же битрейте и определённых условиях кодирования, качество изображения фильма в MPEG-4 может быть сравнимо или даже лучше, чем в случае применения MPEG-1 или MPEG-2. Алгоритм компрессии видео в MPEG-4 работает по той же схеме, что и в предыдущих форматах. При кодировании исходного изображения кодек сохраняет ключевые кадры, а вместо сохранения промежуточных — прогнозирует и сохраняет лишь информацию об изменениях в текущем кадре по отношению к предыдущему. Полученная таким образом информация помещается в файл. Компрессия звука чаще всего производится в формат MP3, Ogg Vorbis, WMA. Однако возможно использование любого кодека, вплоть до применяемого в DVD шестиканального AC-3.
История появления DivX
Оригинальный кодек DivX;-) 3.11 Alpha является взломанной версией MPEG-4 Version 3 (MP43c32.dll). Авторы патча, известные под прозвищами MaxMorice и Gej, опубликовали его в сентябре 1999 года на своем Web-сайте. Смайлик в названии появился неслучайно. В то время американская компания Circuit City пыталась продвигать на рынке видеосистемы Digital Video Express (DIVX) на основе Pay-per-View (оплата за просмотр). Бизнес-идея — продажа фильмов на компакт-дисках, стоимость которых была бы невысока, но для повторного просмотра необходимо было вносить плату. Тогда взломать систему защиты Digital Video Express было целью многих американских хакеров. До того как это удалось сделать, DivX исчезла с рынка по экономическим соображением, а французские программисты MaxMorice и Jerome «Gej» Rota увековечили ее в названии нового формата.
В январе 2000 года была создана следующая версия DivX — 3.22 или 3.11 VKI (Variable Keyframe Interval). В ней были улучшены алгоритмы декодирования и надежность. В мае на свет появляется компания DivX Networks, которую основал Gej вместе с бывшим директором MP3.COM Джорданом Гринхоллом и Джо Бездеком. В июле DivX Networks запускает проект Majo, в рамках которого в январе 2001 г. появляется OpenDivX. OpenDivX несовместим с 3.11 и не имеет с ним ничего общего кроме названия. В августе 2001 г. DivX Networks выпускают собственный DivX 4.0 и замораживают Open Source. До кодека версии 4.12 все предыдущие версии были хуже, чем DivX;-).
В марте 2002 г. появляется первая коммерческая версия DivX 5.0x. Бесплатный базовый вариант создает видеопоток, соответствующий сертифицированной ISO версии формата MPEG-4. В то время как коммерческая версия Pro в полном объеме поддерживает Global Motion Compensation, B-Frames (кадры, закодированные с опорой на два кадра, B = Bi-directional) и QPel (обозначение способа восстановления движения, Q = 1/4).
Летом 2003 года DivX Networks объявила о выходе кодека 5.1, который благодаря реализованной технологии оценки визуальных кадров позволяет при меньших битрейтах получать лучшие результаты, чем при использовании предыдущих версий. Этот кодек улучшит качество воспроизведения фильмов на «слабых» компьютерах и на бытовых устройствах.
В 2004 г. ожидается выход версии DivX Q, которая по заявлению разработчиков должна быть вдвое эффективнее текущей 5.1x.
Кроме того, DivX Networks планирует создать решение «из одних рук». В качестве контейнера для видео и звуковой дорожки (основные причины несовместимости) планируется использовать собственную разработку. По мнению DivX Networks, формат AVI предоставляет оптимальный вариант для хранилища, но требует небольших доработок. Ведутся переговоры по лицензированию и звукового формата.
Параллельно независимой командой на основе OpenDivX был создан формат XviD, который менее популярен.
Форматы звука в MPEG-4
Звуковая дорожка в MPEG-4 может быть моно, стерео и даже многоканальной AC3, аналогично используемый в DVD. Поддерживаются форматы звука: MP3, Ogg Vorbis, WMA, ACC, VGF, AC3 и другие.
Наиболее популярен MP3 (комментарий от Очень Злого Редактора: правильнее было бы сказать MPEG-1 Layer3, но нельзя не признать, что установившееся на сегодня название всё же MP3). В настоящее время в чистом виде MP3 поддерживают акустические системы и все современные DVD-проигрыватели, налажен выпуск карманных устройств и магнитол автомобилей, проигрывающих MP3. Таким образом, MP3 стал первым массово признанным форматом хранения аудио после CD-Audio. Несмотря на то, что MP3 появился достаточно давно, более новые форматы, претендующие на его место, пока не смогли достичь такого же уровня популярности. Это касается и разработки WMA (Windows Media Audio) от Microsoft, и VGF — совместного детища японских фирм NNT и Yamaha, и MPEG-2 AAC (Advanced Audio Coding — передовое кодирование звука) — одной из попыток совершенствовать MP3.
Единственная по настоящему реальная «угроза» MP3 исходит сегодня от нового формата Ogg Vorbis. Эта разработка изначально полностью открытая и бесплатная и обладает большим потенциалом. По сравнению с MP3 формат Ogg Vorbis имеет лучшее качество звучания при том же размере файла. О его популярности говорит и тот факт, что Ogg Vorbis также как и MP3 вышел за пределы компьютера и поддерживается некоторыми бытовыми аудиосистемами.
Устройства для проигрывания MPEG-4
Безусловным лидером был и остается компьютер. Неудобства, связанные с таким способом просмотра фильмов очевидны. Нельзя удобно расположившись на диване с пультом в руках и наслаждаться просмотром. Нужно ждать загрузки, поле зрения ограничено дисплеем, звук 5.1 доступен далеко не каждому и так далее и тому подобное. Каждый может найти в своей конфигурации множество причин, почему неплохо было бы иметь для себя специализированное устройство.
Напрашивается резонный вопрос: почему бы, например, обычный DVD-проигрыватель, не оснастить возможностью проигрывания DivX? Однако, как можно убедиться, прочитав историю DivX единства в форматах и решениях нет. Это основная сложность и главное препятствие для выхода DivX за пределы компьютерной индустрии. Нет равных ПК в вопросе гибкости решения. ПК ограничен только мощностью процессора и совершенством конфигурации в возможности найти способ для воспроизведения любой комбинации видео и аудио форматов, а также для любых установок кодирования найти решение в виде кодека или настроек программы просмотра.
Пользователи мобильных приложений или стационарных решений на базе специализированных чипов не имеют такой роскоши, им приходится уповать на прозорливость производителей и на возможность обновления программного обеспечения для новых версий кодеков. Естественно, пока нет ни одного решения вне ПК, которое могло бы читать абсолютно все форматы.
Поэтому желающие смотреть на экране ТВ «пиратскую» коллекцию с помощью стационарного плеера вряд ли когда-нибудь получат идеальное решение. Ответ производителя будет таким: используйте те или иные установки программы кодирования для приемлемого результата. Как правило, это отказ от расширенных возможностей MPEG4 таких как QPEL, GMC при записи фильмов, а также некоторые ограничения на форматы звука.
В любом случае это не должно стать помехой при выборе DVD-проигрывателя для энтузиастов домашнего видео, а также тех, кто хочет иметь технику по последнему слову с максимальными возможностями.
DivX фильмы не уступают по качеству DVD, но в производстве значительно дешевле и компактны. Многие современные камкордеры и цифровые камеры предлагают возможность создания DivX видео, а также существует огромное количество программ для обработки и записи видео в этом формате.
Для проигрывания DivX сейчас можно найти и мобильные устройства. Например, мобильный плеер на основе компактного жесткого диска с 3,8 дюймовым экраном фирмы Archos, обзор которого есть на iXBT.com. Или MP3 проигрыватель со встроенным экраном Thomson Lyra. Xoro также планирует представить подобный плеер с широкоформатным экраном с диагональю 5.8 дюйма.
Но локомотивом рынка все же будут стационарные DVD-проигрыватели с расширенными функциональными возможностями.
DVD-проигрыватели с функцией MPEG-4 DivX
Мы говорим о широко доступных DVD-плеерах по цене до 250 долл., которые сегодня можно найти на полках магазинов электроники, а в Западной Европе уже и в обычных супермаркетах. Возможность воспроизведения на таких проигрывателях файлов MP3 и JPEG является стандартом. Но так было не всегда. Первые DVD-проигрыватели работали только с DVD-форматом, VCD и Audio CD. У нас есть все основания полагать, что в ближайший год, функция воспроизведения DivX станет стандартной для всех широкодоступных плееров на рынке.
Рынок повернулся в сторону DivX. В прессе было опубликована масса статей, посвященных перспективам MPEG-4 и DivX в бытовой технике. Разгорелись жаркие дискуссии. В результате сегодня на рынке доступы DVD/MPEG-плееры от нескольких производителей, спрос на них настолько высок, что они являются дефицитом как в Европе, так и в России.
На сегодня три производителя предлагают чипсеты для производства DivX-плееров: Mediatek, ESS Technology и Sigma Design. Sigma исторически была первой и снимала сливки около года. Однако, на сегодня ESS является безусловным лидером на этом рынке. ESS Vibratto предлагает мощное доступное решению для воспроизведения всех популярных форматов и кодеков (в том числе и старого 3.11). Кроме этого, на базе чипа от ESS, в отличие от Sigma, может быть реализовано 6-канальное декодирование звука Dolby Digital.
Современные популярные плееры, реализованные на микроконтроллерах ESS с поддержкой DivX
На форумах часто упоминается DVD плеер JVC XV NP1. Однако, к сожалению, этот плеер воспроизводит MPEG-4 фильмы только на картах памяти.
Резюме
DivX — это прогрессивная реализация формата MPEG-4. Он предлагает значительно более высокую степень сжатия видео и несет ряд революционных нововведений. Области применения MPEG-4 включают мультимедийные приложения для мобильного использования и Интернет, цифровое телевидение, домашнее видео и мобильную связь. С появлением специализированных процессоров стало возможным создание недорогих универсальных стационарных и мобильных проигрывателей, которые помимо DVD-фильмов и известных форматов проигрывают также и файлы на основе формата MPEG-4. На сегоднящний день цена, характеристики и совместимость плееров с форматами достигли того уровня, при котором покупка имеет смысл для всех энтузиастов домашнего видео.
Комментарии от Очень Злого Редактора:
У меня, как и у многих моих коллег, есть мнение, что DivX не был вовремя оценён производителями DVD-плееров и, в результате их медлительности и выжидательной позиции, опоздал с выходом на массовый рынок и, по ситуации на сегодня, начисто проиграл сражение DVD-формату в лице недорогих DVD-плееров начального уровня ($80-100).
В данный момент двухдисковый MPEG4-фильм с 5.1-звуком стоит в рознице в России столько же, сколько и однослойный DVD-Video фильм ($5-6). При этом у DVD-дисков нет проблем со сменой диска при просмотре, сырыми прошивками плееров, несовместимостью версий кодеков, торможений и артефактов при просмотре.
Моё резюме таково: бытовые MPEG4/DivX-плееры и диски с фильмами в этом формате безусловно укрепят позицию и займут свою нишу на рынке, но вот станут ли такими же массовым в бытовой сфере, как бытовые DVD-Video плееры и диски (основанные на MPEG-2 видео, плюс звук DolbyDigital 5.1) — это очень большой вопрос, ответить на который сможет лишь время.
Что такое формат MP4?
МР4 – сокращенная запись MPEG-4 Part 14. Формат MP4 используется для хранения мультимедиа, в котором есть видео- и аудиодорожки, а также могут быть субтитры. Наличие всех трех элементов одновременно необязательно – в файле могут храниться статические изображения или видеозаписи без звука либо, наоборот, только звук. МР4 как часть формата MPEG-4 используется для создания потоковых онлайн-видеотрансляций, записи видео, подкастов, клипов, аудиокниг. Чаще всего в нем создаются записи, предназначенные для мобильных телефонов, Apple-устройств.
МР4 работает с 2D- и 3D-графикой, поддерживает интерактивные функции, в том числе работу с DVD-меню. Если в файле содержатся только звуковые дорожки, он имеет расширение М4А, если только видео – М4V. Чтобы использовать аудио в качестве рингтона для iPhone, оно должно иметь расширение M4R или М4В.
Чтобы преобразовать запись в формат MP4, ее нужно конвертировать. Видео- и аудиопотоки, другие данные сжимаются и кодируются определенным набором кодеков. Чтобы воспроизвести МР4-файл, на компьютере должен быть установлен (или включен в онлайн-режиме) не только медиаплеер, но и набор кодеков.
Основное преимущество формата – его компактные размеры, благодаря чему открыть файл MP4 можно практически на любом устройстве – телефоне, планшете, компьютере с невысокой производительностью. Такими файлами легко делиться в соцсетях, их просто пересылать и хранить. Однако в связи с этим и качество видео будет не таким высоким, как, например, в формате AVCHD или DVD. В то же время перекодировка медиафайла из DVD в МР4 позволяет уменьшить его размер в 5 раз. Максимальное разрешение видео, которое обеспечивает формат MP4, – 1440х1080. Этого вполне достаточно для приемлемого решения большинства стоящих перед основной массой пользователей задач.
Чем отличается MP4 от MPEG-4?
Нужно понимать, что MPEG-4 – это метод сжатия данных, которые используются для создания мультимедиа (видео-, аудиодорожки). В него входят определенный набор технологий, кодеки и стандарты обработки медиа. А МР4 – это контейнер для хранения результатов этой обработки.
В чем разница между MP4 и MP3?
Принципиальная разница между МР4 и MP3 заключается в типах хранимых в этих контейнерах данных. MP3 предназначен для хранения только аудиофайлов. В МР4 можно хранить не только аудио-, но и видеоданные, а также изображения и тексты, которые используются для подписей изображений или субтитров.
Как открыть файл MP4?
Существует достаточное количество способов открыть файл формата MP4. Мы рассмотрим четыре из них: при помощи медиаплеера по умолчанию, стороннего медиаплеера, путем установки дополнительных кодеков и конвертации.
Чтобы открыть файл MP4, на компьютере или мобильном телефоне должен быть установлен проигрыватель, предназначенный для работы с этим форматом, а также набор подходящих кодеков. Поскольку МР4 – универсальный и широко распространенный формат, справиться с задачей поможет набор универсальных кодеков, например, K-Lite Codec Pack.
Способ 1. Использовать медиаплеер MP4 по умолчанию
Проще всего открыть файл MP4, используя медиаплеер по умолчанию. Такие плееры читают большинство форматов MPEG, в том числе МР4, M4V, M4A, MPG, некоторые типы файлов AVI и WAV. Чаще всего это Windows Media Player.
Windows Media Player – встроенный проигрыватель, который бесплатно поставляется с системой Windows. Этот медиаплеер MP4 воспроизводит не всегда, а только если установлены соответствующие кодеки. Чтобы запустить проигрывание записи, достаточно дважды кликнуть на ее иконку. Если пользователю кажется, что программа работает медленно, или нужны дополнительные функции, можно скачать и установить в качестве программы по умолчанию другой проигрыватель.
Для воспроизведения мультимедиа в комплекте с Mac OS поставляется созданный компанией Apple QuickTime Player.
Ранее он шел в комплекте с iTunes, однако в настоящее время его разработка и модернизация прекращены. В качестве самостоятельного приложения его можно устанавливать и на компьютеры, которые работают на Windows. Если вы используете ПК на macOS, можно скачать компоненты Windows Media для QuickTime. Это даст возможность воспроизводить все предназначенные для Windows Media файлы.
Если стандартный проигрыватель не читает скачанные ролики, можно перейти к другому методу, например, использовать сторонние проигрыватели или конвертировать МР4 в другой формат.
Способ 2. Использовать сторонние проигрыватели MP4
Сторонний проигрыватель MP4 с подходящим набором кодеков можно бесплатно скачать с сайта разработчика. Часть проигрывателей поставляется в 2 версиях – бесплатной и платной, отличие которых состоит в количестве предоставленных в распоряжение пользователя полезных функций и возможностей.
MPEG4 в вопросах и ответах
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 www.mpeg.org).
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.
В чём отличие MPEG-4 от MPEG-1 и MPEG-2?
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.
Более подробно о стандарте MPEG-4 можно прочитать на русском языке здесь (mpeg.boom.ru/divx.htm).
От чего зависит качество MPEG-4 фильмов?
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?
DivX (divx.ctw.cc) — кодек, производящий компрессию/декомпрессию изображения, сжатого в стандарте MPEG-4. В стремлении вытеснить с рынка потокового видео конкурентов (к примеру Apple c его QuickTime) в Microsoft занялись разработкой кодека, позволяющего компрессировать видеопоток в формат MPEG-4. На одном из этапов отладки нового продукта в «массы» была выпущена бета-версия этого кодека, которая после небольших доработок группой хакеров была переименована в DivX-кодек. По «политическим» мотивам Microsoft позже свернула разработки в этом направлении, выпустив только модуль для воспроизведения уже закодированного видео.
При установке DivX производит регистрацию в системе, для того чтобы к нему могли обращаться программы более высокого уровня — плееры.
Какой софт нужен для просмотра фильмов в формате MPEG-4?
В заголовке MPEG-4 видеофайла есть информация о том, каким кодеком он закодирован. Вариантов обычно два: либо это стандартный Microsoft MPEG-4, либо DivX. Существует утилита, позволяющая переправлять заголовок файла и таким образом обманывать программу-плеер (rising.nm.ru/ru/divx/index.htm).
Для формата DivX необходимо использовать DivX (www.divx-digest.net/software/encode/DivX_311alpha.zip) 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.
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.
WMP7.1 — новейшая официальная версия универсального проигрывателя от Microsoft.
Кроме навороченного интерфейса я не обнаружил каких-либо значительных улучшений, влияющих на проигрывание MPEG-4 фильмов. Отсутствие возможности настройки кодека DivX и крайне высокая загрузка процессора вызывают большие сомнения по поводу оправданности использования этого проигрывателя.
Нужно заметить, что качество и скорость изображения зависят в основном от кодека — плеер является только надстройкой. (Однако некоторые плееры от энтузиастов гораздо бережнее обращаются с памятью и не раздражают постоянно трещащим от свопинга винчестером, как это любят делать оптимизированные для низкого битрейта «поделки» от M$. Кроме того, сторонние плееры имеют множество настроек — от достаточно банального, но легкодоступного ползунка качества DivX до включения оверлея и выбора режима многоканального звука — прим. ред.)
Чем, кроме плееров от Microsoft можно смотреть MPEG-4?
Существует много альтернативных проигрывателей видео в MPEG-4, принципиальных различий между ними нет, так как все они используют один и тот же кодек, но есть реально необходимые настройки, которые отсутствуют в стандартных проигрывателях.
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.
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
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.
Отсюда (www.divx-digest.com/software/index.html#players) можно скачать множество других плееров и сопутствующего софта.
Можно ли смотреть MPEG-4 видео в ОС, отличных от Windows?
Конечно, можно. К примеру, если сходить по последней ссылке (см. чуть выше), то можно найти плееры для Linux и BeOS. Нетрудно устроить поиск или выйти на сайты поддержки вашей ОС, для того чтобы найти соответствующие им плееры.
Как можно измерить быстродействие кодека DivX на моем компьютере?
К сожалению, измерить максимально достижимый fps (кадры/cек) так, как это делается, например в Quake, нельзя. Раздел Статистика в плеерах выдает только текущее число кадров в секунду, которое не может превышать то значение (обычно 24-25), с которым записан MPEG-4 файл. Если для декомпрессии видеопотока не хватает вычислительных ресурсов процессора, то кодеку приходится пропускать некоторые кадры, для того чтобы не потерять синхронизацию видео и звука, при этом начинается подергивание изображения, и, следовательно, падает мгновенное значение fps. Для оценки быстродействия кодека мгновенное значение fps непригодно, так как в случае нехватки вычислительной мощности компьютера оно постоянно изменяется в зависимости от движения объектов в кадре, а при достаточном быстродействии компьютера остается постоянным в пределах номинального (24-25 кадров/сек.).
Косвенной оценкой быстродействия того или иного плеера на различных конфигурациях компьютеров может являться значение загрузки процессора при воспроизведении видео. Если загрузка процессора меньше 100%, скорее всего кодеку хватает вычислительных ресурсов для полного разжатия видеопотока. Если значение загрузки процессора вплотную приближается к 100%, то кодеку, по-видимому, приходится пропускать некоторые кадры, чтобы успеть за звуковым сопровождением фильма.
Тестирование проводилось в операционной системе Windows 2000 PRO, средняя загрузка процессора определялась с помощью системного монитора, входящего в состав средств администрирования операционной системы.
Средний процент использования процессора во всех тестах определялся за промежуток времени, равный 1 мин. 40 с, при воспроизведении начинающегося на 106-ой минуте фрагмента фильма «Матрица» (сцена с падающим вертолетом). Параметры сжатия используемого фильма: разрешение 680*312, битрейт 80,595 Kbit/s, продолжительность 130 мин. 59,240 с. Размер файла — 648 620 032 байта. Причем там, где явно не сказано об обратном, качество изображения в свойствах кодека DivX выставлялось на 2 и не использовался режим оверлея.
На представленных ниже диаграммах приведены средние значения коэффициента использования процессора в различных условиях работы, поэтому указанная, к примеру, загрузка процессора 87,7% (на рисунке выше) не означает, что кодеку достаточно вычислительной мощности процессора для воспроизведения видеопотока без потери кадров, ведь мгновенное значение коэффициента использования каждые несколько секунд «прыгает» до 100%. Для нормального просмотра фильмов без раздражающей потери кадров в видеопотоке желательно, чтобы загрузка процессора не превышала 70%.
Что можно сделать, если MPEG-4 «тормозит»?
Заикающийся звук, резкое подергивание картинки на динамичных сценах, «выпадение кадров» — верные признаки того, что вашей системе не хватает мощности для нормальной декомпрессии видеопотока. Кстати, статистику работы видеокодека при просмотре фильма можно выяснить в разделе меню Вид/Статистика универсального проигрывателя. Перечисленные выше явления могут возникать не только на откровенно слабых машинах, но и на достаточно мощных компьютерах при неоптимальной настройке. В этом случае начать проверку системы нужно с установок в BIOS SETUP. Особое внимание следует уделить настройке подсистемы памяти, так как именно ее задача — успеть пропустить весь разжатый кодеком поток данных между процессором и видеокартой. Кодек MPEG-4 исполняется почти полностью на программном уровне, поэтому разгон процессора может дать существенный прирост по производительности. Ниже приведены результаты оптимизации настроек BIOS Setup моего компьютера.
По умолчанию память работала на частоте 100Мгц с таймингами памяти 7-1-1-1R 4-1-1-1W 3-3-3CL. Увеличение рабочей частоты памяти до 133Мгц, уменьшение таймингов до 6-1-1-1R 4-1-1-1W 2-2-2CL и включение Bank interleave 4-way привело к снижению средней загрузки CPU на 4,8%, а последующий разгон внешней шины процессора до 107 Мгц (частота процессора 7*107=750Мгц, памяти — 107+33=140Мгц) дал снижение загрузки еще на 4,3%. Таким образом, правильная настройка и небольшой разгон системы привели почти к десятипроцентному снижению загрузки процессора. Теперь поговорим о настройках операционной системы. Прежде всего желательно скачать последний патч (заплатку) с сайта производителя для чипсета, установленного на вашей материнской плате, особенно, если этот чипсет от VIA. Затем нужно проверить, включен ли режим DMA для CD-ROM и жесткого диска: в Панели управления в разделе Система посмотреть свойства CD-ROM и жесткого диска. В этом режиме обмен данными между оперативной памятью и внешними устройствами происходит без участия процессора. Кроме того, при просмотре фильмов с жесткого диска, работающего в режиме UDMA, средняя загрузка процессора снижается на 1-2%. Выигрыш по производительности, конечно, небольшой, но ради уменьшения общего шумового фона от компьютера стоит постараться.
Изменение разрешения и глубины цветов рабочего стола и разгон видеокарты не оказывают значительного влияния на быстродействие кодека. В подтверждение привожу следующий график. При изменениях в широком диапазоне частоты графического процессора/памяти на видеокарте RIVA TNT2 PRO от 100/125 до 160/200, а также разрешения и глубины цветов экрана разброс результатов средней загрузки процессора составил 4,3%.
Полученный результат наглядно показывает, что видеокарта практически не участвует в процессе декомпрессии видеопотока. Единственное, что может поручить ей плеер, это масштабирование и преобразование формата цветов в исходной картинке, а эти действия массовые графические контроллеры научились хорошо делать еще лет пять назад. Так как размер потока между видеокартой и процессором не зависит от разрешения экрана, то небольшое колебание процента загрузки CPU связано главным образом с изменением работы видеопамяти в различных режимах скорости.
Как уже говорилось, масштабирование изображения и преобразования формата цветов из YUV в RGV может и должно (для разгрузки процессора) производиться на аппаратном уровне силами видеокарты. Аппаратное масштабирование поддерживают практически все видеоадаптеры последних двух-трех лет выпуска, однако некоторые видеопроцессоры, например от MATROX и NVIDIA TNT/TNT2, не всегда запускают оверлеи, если разрешение исходной картинки для масштабирования не кратно по горизонтали 16 или 32. Оверлей также может не работать при неправильной настройке драйверов видеокарты или же просто потому, что программа-плеер не умеет выводить видео в этом режиме. Мне так и не удалось включить оверлей при просмотре «Матрицы» (разрешение 680*312) на видеокарте TNT2PRO во всех плеерах кроме Sisami2k. При просмотре других фильмов (с разрешением по горизонтали, кратным 32) включение режима оверлея снижало загрузку процессора (Duron 700) в среднем на 10-15%.
Если все предыдущие рекомендации существенно не помогли, остается только жертвовать качеством декомпрессии в обмен на плавность. При открытом файле MPEG-4 в WMP 6.4, в меню Файл > Свойства > Дополнительно, выберите свойства MPEG-4 DVD Video decompressor и подберите оптимальный уровень CPU Quality. Уменьшение этого показателя высвободит дополнительные такты процессора, и изображение не будет «затыкаться».
При значении 0 будет выключен программный фильтр сглаживания изображения; уровни от 1 до 4 соответственно повышают степень сглаживания — это ведет к уменьшению заметности «квадратиков» на изображении.
Можно попробовать из каталога WindowsSystem удалить файл DivX_c32.ax, который при воспроизведении видео дополнительно обрабатывает разжатый видеопоток, корректируя яркость, контрастность, насыщенность цвета и качество сглаживания. Минус в том, что после удаления этого файла вы лишитесь соответствующих настроек в свойствах кодека. В самом крайнем случае можно пойти на уменьшение разрешения кадра MPEG-4 фильма, так как с уменьшением разрешения резко высвобождаются ресурсы для полноценного воспроизведения видеопотока. Подробнее об этом можно прочитать здесь: mpeg.boom.ru/pixel.htm.
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.
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.
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.
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!
