High Definition видео — в массы: iТоги 2004 года


Не знаю, как вы, а я всегда с недоверием относился к заезженной рекламной фразе о том, что DVD обеспечивает кинематографическое качество. Ведь, сканируя кадр 35 мм киноплёнки с разрешением 2400dpi, доступным любому посредственному слайд-сканеру, можно получить 4,3  Мп. картинку, в то время как DVD стандарта PAL содержит лишь 0,4 Мп. (под Мегапикселем подразумевается 1 000 000 пикселей). А качественный кинонегатив профессионалы рекомендуют оцифровывать с разрешением по длинной стороне кадра 4000 или даже 8000 точек (так называемые «4K» и «8K»). Если же вспомнить про IMAX, где кадр в 3 раза больше по площади, чем у широкоэкранного 70 мм, то становится ясно, куда ещё можно расти цифровому кино… Справедливости ради стоит сказать, что при получении каждой копии с киноплёнки разрешение необратимо снижается и после 3-4 таких операций, необходимых для монтажа, получения конечного фильма и его тиражирования, до кинотеатров доходит максимум 2K. Давайте для ясности сведём все форматы в таблицу (спасибо Андрею Глазунову):

Разрешение по горизонтали
Мегапиксели Разрешение, пикс. Разрешение, твл
Эквивалентные форматы
4K
10,0
4096×2458
2458
негатив 35мм (1.66:1)
2K
2,07
1920×1080
1080
прокатная копия, D-VHS, D5-HD
1,5K
1,56
1440×1080
810
HDV 50i/60i
1K
0,92
1280×720
720
HDV 25p/30p, DVCProHD
0,7K
0,41
720×576
405
DV, DVD (SD)
(соотношение сторон кадра 16:9)

Очень диссонируют с написанным выше результаты исследования, проведённого в избранных традиционных (не цифровых) американских кинотеатрах, которое показало, что зрители в лучшем случае получают картинку с эквивалентным разрешением 1K. Подумать только — из-за ограничения пленочной проекционной аппаратуры люди считают образцовым изображение, которое не намного выше DVD по разрешению! Конечно, оно смотрится значительно приятнее, чем кино на DVD, из-за отсутствия артефактов компрессии и пиксельной структуры, больших динамического диапазона и количества градаций яркости. Значит ли это, что разрешение выше 1K при использовании малокомпрессированного 12-битного видео вообще не нужно? Человеку свойственно не останавливаться на достигнутом, а стремиться к большему. И посмотрев, скажем, «Русский ковчег» с качеством 2К на хорошем цифровом проекторе, вы непременно заметите разницу.

WMV HD

7 января 2004 года Microsoft объявила о начале массированного внедрения своей технологии WMV HD для распространения high definition-контента. Было заявлено, что на рынок выходит 16 фильмов в HD, использующих в качестве носителя обычные DVD-диски. Среди фирм-продюсеров отмечались такие заметные, как Artisan Home Entertainment, National Geographic, Luc Besson, MacGillivray Freeman Films. В пресс-релизе говорилось, что пользователи могут использовать свои ПК на базе Windows XP с процессором Pentium 4 2,4 ГГц и выше и дисплеи или проекторы с минимальным разрешением 1024×768.

Реально из всего заявленного в продаже появились лишь документальные фильмы MacGillivray Freeman Films, стоят они порядка 16-18$ и включают 2 диска — обычный плюс с WMV-файлами в формате 720p и 1080p с битрейтом 6 и 8 Мбит/с. соответственно. Напомним, что буква «р» после количества строк означает прогрессивную развертку изображения, как в кино. Автозапуск диска выводит девятый медиаплеер с полноценным DVD-подобным меню великолепного качества. При этом закодированные DRM-данные считываются с диска и после этого можно воспроизводить WMV-файлы неограниченное число раз. Как показало тщательное изучение видеофильмов, они имеют заниженную чёткость на уровне 0,92 Мп, что тоже неплохо, но далеко до реальных «киношных» 2 Мп. Подробнее о дисках с WMV HD вы может прочитать в моей первой статье «High Definition видео — в массы!».
Так как воспринимаемая чёткость зависит от настроек пост-процессинга у декомпрессора WMV9 (подробнее об этом можно прочитать здесь), был проведен эксперимент по их ручному выставлению. Для регулировки нужно запустить редактор реестра и изменить ключ HKEY_CURRENT_USER\Software\Microsoft\Scrunch\Force Post Process Mode на одно из нижеперечисленных значений (спасибо Дмитрию Самородову):

Значение ключа
Уровень
0
Без пост-процессинга
1
Деблокинг
2
Сильный деблокинг
3
Деблокинг и deringing
4
Сильные деблокинг и deringing

Если слово «деблокинг» (удаление блочности) русский лексикон ещё воспринимает, то deringing (удаление шума на контрастных переходах) я решил оставить как есть. В случае отсутствия ключа в реестре, или значения 0xFFFFFFFF, декодер автоматически выбирает уровень пост-процессинга в зависимости от загрузки ЦП. Изменение настроек не работает в Windows 98 SE и Windows Me.

Вы можете оценить чёткость в зависимости уровня пост-процессинга визуально на увеличенном фрагменте (спасибо Андрею Гуле за подготовку flash-ролика). А зависимость загрузки процессора P4-2,8 ГГц от этого уровня на ролике Robotica 720 показана в таблице:

 

Уровень пост-процессинга
Загрузка процессора
0
45
1
70
2
73
3
90
4
93
Авто
90

Вывод: рекомендуется выставлять на 0 или 1.

DivX HD

В конце августа DivX Networks бросилась догонять Майкрософтовский WMV HD, разместив у себя на сайте страницу с трейлерами в High Definition.

Параметры роликов таковы: 1280×688 @ 3,5Мбит/с. с частотой 24 кадра/с. и стереозвуком mp3 VBR ~128 кбит/с. Они были подготовлены при помощи DivX 5.2 со стандартным профилем HD (2-проходное сжатие в Slow Mode, Single adaptive bi-directional frames). Вы наверняка заметили, что, кроме задержки в 3/4 года, DivX пока ограничивается двухканальным звуком, хотя на сайте заявлено, что профиль HD поддерживает шестиканальный Dolby Digital, который возможно внедрить в AVI (утилита Dr.DivX позволяет это сделать, правда, для прослушивания потребуется устанавливать отдельный декодер, например, ac3filter).

Загрузите малосжатый JPG (доступно изображение в PNG 718 КБ)

Заявленные системные требования включают:
2.4 ГГц процессор (при выключенном пост-процессинге)
384 МБ память
720×1080 (?) разрешение экрана

Загрузка того же процессора при отключенном пост-процессинге на примерно похожих по динамике сценах была на 15-25% ниже, чем в случае Robotica WMV. Про видеокарту в требованиях нет ни слова, хотя известно, что DivX Player может использовать весьма продвинутое аппаратное ускорение видеокарт ATI и даже Pentium-M 1,4 ГГц с Radeon 7500 Mobility, безо всяких «дутых» Гигагерц Pentium4, обеспечивает плавное воспроизведение DivX HD. Конечно, рекомендуется иметь побольше видео-ОЗУ, теоретически это позволит улучшить буферизацию (в 128Мб может войти 2,5 секунды видео 1280×720 в распакованном формате YUV2, спасибо Вадиму Очкину за поправку). Хорошее качество демо-роликов постоянно улучшаемого DivX Pro при столь низком битрейте здорово подкашивает позиции застывшего на 2002 году WMV9 (и диапазон яркости задействован полностью, 0-255), но ещё большего успеха Gej «со товарищи» добились на поприще бытовых плееров, т. к. подготовили к Рождеству DivX-сертифицированные…

HD DVD плееры

Просьба не путать эти устройства для чтения обычных DVD, содержащих файлы WMV HD/DivX HD, с моделями будущего, которые будут воспроизводить при помощи синего лазера диски-конкуренты Blu-ray :). Стандарт HD DVD пока только набирает силы, заручаясь поддержкой голливудских студий, а DVD-плееры с возможностью воспроизведения high definition, или, иными словами, HD DVD-плееры, спешат на полки магазинов.

Итак, AVeL Linkplayer2 от фирмы «I-O Data», 250$. За такие деньги аппарат вооружён нешуточно: подключение по локальной сети, порт USB 2.0 на передней панели для подключения переносных винчестеров и т. п., возможности медиа-сервера, DVI и аналоговые компонентные выходы в режимах 1080i/720p/480p/480i, поддержка стандартов звука MP3/AAC/WMA/PCM/Ogg Vorbis, графики JPEG/BMP/GIF/PNG и — самое интересное — видео MPEG-1/MPEG-2/DivX/XviD/WMV9. Опять не удалось оторваться от софтварного гиганта! Новый чип Sigma Designs EM8620L поддерживает всё разнообразие форматов бытового HD, и здесь в выигрыше, скорее, Microsoft из-за полноценного медиаконтейнера и наличия в профилях 1080i.
Странно, однако, что первые HD-плееры от I-O Data, V-Inc и KISS появляются в продаже только сейчас, хотя чип был анонсирован год назад, вместе с приснопамятным объявлением Microsoft о начале массированного внедрения WMV HD. Очевидно, производители ждали решимости киностудий начать поставки соответствующего контента на дисках или онлайн, а те в свою очередь, задумывались о возможности массового незаконного распространения фильмов в HiDef. Хотя стандарта на структуру диска c WMV HD/DivX HD, включающую меню, главы, звуковые дорожки, субтитры, защиту и прочее, до сих пор нет. И конечно, рынок не созреет до тех пор, пока пользователь морально не подготовится к непременному переходу на новую ступень качества. К этому его подталкивает…

HDV

Напомним, ещё летом 2003 года компании Sony, Sharp, Canon и JVC подготовили спецификации нового стандарта, снимающего в HD на обычную кассету miniDV, а окончательно утвержден он был в том же сентябре. Похоже, непосредственным техническим разработчиком была JVC, т. к. уже весной 2003 она демонстрировала рабочие образцы полупрофессиональной камеры HDV 720p (правда, названия у стандарта тогда не было). Увы, при всей своей революционности, GR-HD1 имела такие слабенькие крылышки, что только вылетев из гнезда, плюхнулась на землю. Как крылья для птицы, так светочувствительность для камеры. 35 люкс — это не та цифра, с которой можно показываться (полу)профессионалам. Ручное управление тоже было неважным, как у прототипа. Да и почва (монтажная среда) была неподготовлена для посадки… Впрочем, на выставке NAB 2004 фирма JVC объявила о том, что она продала больше 2000 этих HDV камер в США за последние восемь месяцев. Значит энтузиасты нашлись!

Носитель
DV или mini-DV кассеты
Видео
Видеосигнал
720/30p и 720/25p
1080/60i и1080/50i
Разрешение
1280 x 720
1440 x 1080
Соотношение сторон
16:9
Сжатие
MPEG2 Video
Структура выборки
4:2:0
Битов квантования
8
Битрейт после сжатия
19 Мбит/с
25 Мбит/с
Аудио
Звук
MPEG1 Audio Layer II, 384 Кбит/с — 48 кГц — 16 бит
Режим
Stereo
Система
Стандарт
MPEG2 Transport Stream
Интерфейс
IEEE1394 (MPEG2-TS)

Обратите внимание на таблицу характеристик — исчез ещё один пункт различий между PAL NTSC — разрешение, теперь оно строго фиксировано для прогрессивного и чересстрочного форматов, и не имеет модификации 4:3. Онтологическое «противоречие», а именно кадровая частота, остаётся для двух полушарий Земли разной, казалось бы, ещё немного, и киношные 24 к/с. завершат процесс глобализации, ан нет — всё-таки огромный парк телевизионных устройств, которые, хоть и при помощи конвертации, но тоже могут отображать HiDef, жестко «привязан» к своей кадровой частоте. Похоже, и чересстрочность, изобретенная на заре телевидения, неплохо работает в XXI веке. Конечно, у неё есть свои недостатки, однако 24 или 25 кадров в секунду для прогрессивной развертки явно мало, чтобы полностью перекрыть особенности человеческого восприятия. Телевизионная, «электронная» картинка 50i/60i прекрасно передает естественное движение, если не нужно специально погружаться в выдуманный режиссёром фантастический мир.
Через 9 лет после появления первого трёхматричного DV-камкордера Sony VX1000, в ноябре 2004 г. в продажу поступила очень удачная HDV1080i-камера Sony HDR-FX1.

FX1 и VX2100

Подробный обзор FX1 вы можете прочитать здесь, а напоследок давайте вспомним ту самую Sony VX1000, с которой и началась цифровая видео-революция.

Как видите, очень похоже. История в чём-то повторяется на каждом новом витке, и доказательством этому служит…

MPEG2

Самое качественное видео смотрят, конечно, американцы. В старом добром MPEG2. Описываемый в моей первой статье «High Definition видео — в массы!» фильм «Перевозчик» был записан не в Европе, а в США. Сейчас там у некоторых счастливцев есть больше 400 фильмов в 720p/1080i, пополнение идёт в MPEG2-TS (формат цифрового вещания ATSC) на 2-3 DVD, т.к. энтузиасты HiDef решили, что пережимание в WMV9/XVID/DIVX непозволительно ухудшает качество. Гурманы! ;) Появившийся у нас фильм «Матрица» на 3 DVD является примером суперкачественного видео. Формат записи 1920×1080 @ 14 Мбит/с., звук DD5.1 @ 384 Кбит/с. TS (Transport Stream) — это как бы VOB-файл без начала и конца, в который можно «включиться» в любой момент, его понимают конверторы Dr.DivX, ProCoder 2, HDTVtoMPEG2.

Загрузите малосжатый JPG (доступно изображение в PNG 1,8 МБ)

При сравнительно невысоком битрейте все кадры смотрятся безукоризненно и по-киношному «дышат», что косвенно свидетельствует о том, что у HDV ещё есть запас прочности. Правда, для того самого P4-2,8 с довольно старой бюджетной видеокартой это видео неподъёмно (15 fps на выходе). Кстати, Европа тоже старается не отставать от Америки. Если не случится 3 мировой войны, то мы доживём до времени, когда всё телевидение и видео целиком превратятся в кино, и мы будем смотреть его в самом лучшем домашнем кинотеатре.

Исправления к первой статье «High Definition видео — в массы!»

«WMV9 неизвестно, что собой представляет. Во всяком случае, в сети пока не удалось найти правдивый материал про использованные в нём ухищрения. Косвенно можно предположить, что во внутрикадровой компрессии применяется не блочная, а wavelet-технология (волновая), как, например, в JPEG2000».
«Кстати, хорошенький Media Player Classic тут дискредитировал себя показом каких-то несуразных желеобразных полос от движущихся объектов, из которых можно было понять, что форма макроблоков в WMV 9 всё-таки прямоугольная. :)»
Media Player Classic работает плохо только у меня и не может служить ключом к разгадке :) Вот описание компрессии VC-1, она же VC-9, она же Windows Media 9 (спасибо Петру Губанову).

«Буковка «i» после количества строк означает чересстрочную развертку изображения и, по правде говоря, для получения реальной вертикальной четкости, воспринимаемой человеком, это количество нужно умножить примерно на 0,7».
Фактор Келла (Kell-factor), равный 2/3, относится к любому оцифрованному изображению и означает, что для достоверного отображения пары линий необходимо 3 строки пикселей. Этот фактор применим к вертикальному и горизонтальному измерениям (см. hobbymaker.narod.ru/Articles/pixels_faq_rus.htm).




Дополнительно

iXBT BRAND 2016

«iXBT Brand 2016» — Выбор читателей в номинации «Процессоры (CPU)»:
Подробнее с условиями участия в розыгрыше можно ознакомиться здесь. Текущие результаты опроса доступны тут.

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.