Ještě lepší MPEG2 video

MPEG kodéry

Pokud u svých vlastních video nahrávek nebo kopií filmů kladete důraz na kvalitu obrazu, je výběr vhodného MPEG kodéru klíčové rozhodnutí. Kodér se má postarat o to, aby se nic nechvělo ani neplápolalo. Podíváme se, který kodér naučí obrázky opravdu běhat…


Pro správné uložení filmů je právě kodér obrazu tou nejdůležitější součástí. Kdo sáhne po tom špatném, získá místo scény s excelentním detailním výbuchem pouze několik nažloutlých bloků s artefakty. V testu jsme se zaměřili na MPEG-2 kódování a to z jednoho prostého důvodu - kdo žádá dobrou kvalitu a chce své filmy vypalovat na CD, tomu Video CD (VCD) kódované v MPEG-1 prostě nestačí. Formát Super Video (SVCD) umožňuje také variabilní bitrate (datový tok) a jak dobře kodér s těmito variabilními toky zachází spolurozhoduje o konečné kvalitě. Při některých kompletních řešeních jako DVDx může být kvalita SVCD kvůli nedobrému MPEG-2 kodéru podstatně horší, než kvalita ve formátu VCD. Ten, kdo chce ve svém domácím kině pouze a jen opravdovou kvalitu musí jít trnitou cestou a sáhnout po samostatném kodéru - teprve potom nebude zklamán. Vlastnosti kodérů najdete v přehledné  tabulce.

Software na Chip CD
název typ internet
bbMPEG 1.24 beta 18 freeware www.doom9.org
Cinema Craft Encoder SP 2.66 demo na 30 dní, vkládá do videa logo www.cinemacraft.com
DVMPEG 6.0 demo na max. 250 snímků www.darvision.com
Honestech Encoder 5.0 demo na 15 dní www.honestech.com
LSX MPEG Encoder 3.5 demo na max. 30 dnů a 1 min. záznamu www.ligos.com
TMPGEnc 2.512 freeware, demo na 30 dnů www.tmpgenc.net

Další informace v tomto článku: Slovník pojmů, Standardní formáty v přehledu, Jak kodéry zacházejí s VBR

Ligos LSX MPEG Encoder 3.5: Kodér Ligosu je na trhu již řadu let a je proto veteránem mezi testovanými nástroji. Nejrychlejším kodérem, jak tvrdí Ligos na svých internetových stránkách, ale LSX již opravdu není. Při konstantních tocích pokulhává někde vzadu mezi posledními. Teprve při variabilních toto tvrzení souhlasí - skoro. Zatímco v oblasti rychlosti jde konkurence až na Cinema Craft do kolen, LSX stále drží tempo. Přitom využívá plně možností variabilních toků, neumí ale multipass (více průchodů) - pokud kvalita na první průchod není úplně nejlepší, vylepšení není možné. To se stává ale jen zřídka, protože LSX boduje kvalitou obrazu, kterou překoná už jen Cinema Craft. Obraz vykazuje jen malé šumění a brilantní ostrost. I při náročných scénách, jako exploze, jsou artefakty v normě. Problémy má LSX jen u průběhu barev, protože tam vytváří ostré hrany místo plynulých přechodů. U AVI souborů, které jsou větší než 1 GB, selhává kodér úplně a s chybovým hlášením spadne. Důvodem je to, že se kodér při dekódování AVI souborů řídí podle starého Video for Windows standardu, který nepamatuje na soubory větší než 1 GB. Právě zde pocítíte, že software je na trhu již dobré dva roky. Ligos sice nabízí vylepšený kodér jako plug-in do Adobe Premiere, ale ten není k dispozici samostatně. Uživatel ho však může připojit i ke známému nástroji DVDx (www.doom9.org), čímž u SVCD docílí podstatně lepší kvality.



bbMPEG: Problémy s rozpoznáváním scén - v několika snímcích se překrývají data dvou různých scén.
bbMPEG 1.24 Beta 18: Jediný opravdový freeware mezi testovanými nástroji toho sice umí tolik jako TMPG, ale ne vždy úplně dobře. Kvalita obrazu zaostává - pozadí silně šumí a při rychlých pohybech naskakují pořádné makroblokové artefakty, protože rozpoznávání scén patrně moc dobře nefunguje. Slabosti vykazuje tento kodér v oblasti barev. Ty byly částečně tak vybledlé, jako kdyby byl obraz upravován pomocí filtru. Z důvodů těchto slabin se bbMPEG hodí především ke speciálním úkolům. Tento kodér je totiž takový malý multiplexový mistr: Pro zvýšení kvality zvuku uživatel může vybírat nejen z různých psychoakustických modelů, ale může určit také velikost výstupního souboru. To je dobré hlavně v případě, když chcete vytvořit VCD nebo SVCD, který vyžaduje většinou dva CD. Nejzajímavější je ale možnost řešit problémy se synchronizací ručně. bbMPEG umožňuje při muxování (viz slovník odborných pojmů) spustit zvuk dříve resp. později než obraz. Zvláštností bbMPEG je, že tento kodér údajně bere i MPEG-2 a VOB soubory, aby je konvertoval. To ale náš test nepotvrdil - program se pokouší načíst soubory, ale po chvíli prostě a jednoduše spadne. Mínusem je také již zjevně malá či žádná práce na dalším vývoji softwaru.



Honestech Encoder 5.0: Jednoduchá obsluha a optická vstřícnost, to jsou přednosti tohoto kodéru. Oproti šedým oknům konkurence disponuje software dokonce různými grafickými vzhledy (skiny). Obsluha je tak jednoduchá, že se i úplný začátečník v této oblasti orientuje intuitivně. Vybere jednoduše příslušný profil a může začít. Snadná obsluha bohužel nekoresponduje s odpovídající funkčností. Kodér totiž nabízí jen málo voleb pro jemné doladění, profily prostě ovládají vše. Pokud uživatel jednou vybere SVCD profil a přepne na variabilní bitrate, zešedne pole, ve kterém by rád zadal bitrate. Nastavení pro ABR (průměrný bitrate) hledá uživatel marně a o profesionálních nastaveních jako např. kvantizační matici ani nemluvě. Hbitě pracuje kodér jen při konstantním bitrate, tam se mezi testovanými nástroji pohybuje v lepším průměru. Pro stejně dlouhý úsek filmu s variabilním bitrate potřebuje čtyřikrát tolik času a uživatel také tolik trpělivosti. Honestech využívá ale naproti tomu celou šířku pásma toků, které jsou pro SVCD k dispozici. Kvalita obrazu ale neodpovídá délce doby úprav. Ostrost je sice v pořádku a také artefakty jsou v normě, co ale celkový dojem kazí je silné šumění. Barvy oblohy na pozadí při našem testu pumpovaly, jako by se právě chystala bouře i za plného slunečního svitu. Další nedostatek má podle Honestechu odstranit verze 3.5, která by měla ovládat všechny dekodéry, které jsou integrovány pod Windows. Doposud neměl uživatel u vstupního formátu žádný výběr. Buď se jedná o komprimovaný AVI soubor nebo software stávkuje. 



DVMPEG 6.0: Kodér od Darimu neumí variabilní bitrate, což je jeho hlavní nedostatek. Naši nahrávku ve formátu SVCD proto "ozdobily" zřetelně viditelné artefakty. Abychom mohli i přesto porovnávat, nastavili jsme pevný bitrate na hodnotu 2.000 kbit/s, což odpovídá průměrné hodnotě (ABR) u konkurence. To ale také pro kodér nedopadlo moc dobře. Díky poptávce již ale výrobce ohlásil pro další verzi variabilní bitrate. Navíc by měl program vylepšit i v oblasti rozpoznávání scén. DVMPEG má ale i své přednosti a je jedním zmála MPEG-2 kodérů, které se zapisují pod Windows. Takto po něm mohou "sáhnout" i některé externí programy. Pomocí tohoto kodéru nahrává např. program Virtual Dub (www.virtualdub.org) televizní záznam přímo v MPEG-2 formátu. Dalším bonusem je, že DVMPEG obsahuje i dekodér. Windows Media Player tak může přehrávat MPEG-2 video obsažené např. ve VOB souborech z DVD. DVMPEG boduje i přídavnými moduly, které se skládají z konvertoru pro převod videosouborů do jiného formátu, z multiplexoru, demultiplexoru, stejně tak jako z nástroje se kterým může uživatel provádět malé úpravy na MPEG souboru, aniž by je pro to musel dekomprimovat.


Cinema Craft Encoder SP 2.66 - vítěz testu

Cinema Craft: Kdo chce, může dodatečně ručně optimalizovat i variabilní bitrate.
     
CELKOVÉ HODNOCENÍ 5/5
CENA / VÝKON   nedostatečný
CENA cca 1.950 dolarů
internet www.cinemacraft.com
+ výborná kvalita obrazu
+ velmi rychlý
+ VBR multipass
+ profesionální nastavení
- špatná audio kvalita

Cinema Craft Encoder (CCE) je na nejvyšším stupínku co se týče rychlosti, protože tento nástroj je částečně napsán v Assembleru (přímo strojovém kódu). Pokud není komprimace moc velká, pracuje kodér rychleji, než je reálná doba nahrávky. Jak ukazuje naše měření u SVCD, je u variabilního bitrate (VBR) dokonce o krok napřed. Ale rychlost u MPEG kódování moc neznamená, pokud kvalita obrazu pokulhává. Ale také v této oblasti je japonský kodér na úrovni a oslní sytými barvami a jasným obrazem. Artefakt je pro CCE cizí slovo. Pohrává si s možností nastavení variabilního bitrate jako žádný jiný. Kodér může optimalizovat videotok v celkem devíti průbězích (tři ale úplně stačí), kdy pro zvýšení kvality přizpůsobí bitrate v každém průběhu. Pro puntičkáře má kodér k dispozici také možnost nastavit bitrate ručně. Kodér je ale opravdu extrémně drahý a má také nedostatky - CCE neumí např. změnit velikost obrazu. Profily pro VCD a SVCD lze vybírat teprve poté, když je vstupní soubor k dispozici v odpovídajícím obrazovém formátu (pro SVCD / PAL 480 x 576). Také v oblasti audio není CCE žádný mistr. Odpovídající není ani kvalita zvuku ani multiplexing. Výsledek zní tak, jako kdyby překladatel zaspal začátek.


TMPGEnc 2.512 - cenový tip

TMPGEnc: TMPG okouzlí funkcemi, se kterými rádi pracují dokonce i profesionálové - např. kvantizační matice.
     
CELKOVÉ HODNOCENÍ 4/5
CENA / VÝKON   velmi dobrý
CENA freeware
internet www.tmpgenc.net
+ velký funkční rozsah
+ umí hodně formátů
+ velmi dobrá kvalita u VCD
+ oddělený multiplexing
- slabiny u variabilního bitrate

Ať se jedná o multiplexing nebo stříhání resp. spojování MPEG souborů, tento kodér umí téměř všechno. Ani co se týče kvality se nemá TMPG za co stydět. Při MPEG-2 sice obraz trochu šumí, ale barva a ostrost jsou v pořádku. Zvětšená tvorba bloků při změnách scén ale kazí lepší známku. Jinak tomu je ale u MPEG 1, kdy je kodér opravdovou špičkou a produkuje vynikající kvalitu obrazu. TMPG také přidal na rychlosti. Již od verze 2.50 je jeho pověst pomalého kodéru nepravdivá. Osvědčil se v porovnání s jinými testovanými kodéry například při náročné proceduře dvouprůchodového kódování s variabilním bitrate. Kodér disponuje všemi nutnými volbami pro bezproblémový převod VOB souboru z DVD do MPEG v příslušném SVCD formátu. Díky vestavěnému bitrate kalkulátoru může uživatel zjistit, od kterého bitrate je prázdný CD disk již naplněn a může, pokud je to nutné, bitrate snížit. Navíc TMPG spolupracuje s konverzním nástrojem Vob2Avi a načítá jeho projektová data (D2V) přímo a může proto pracovat s VOB soubory, aniž by tyto musely být nejprve převedeny do AVI. S označením freeware to u tohoto nástroje neplatí až tak úplně. TMPG "vlastní" MPEG-2 schopnost jen 30 dní. Kdo chce víc, musí platit. Tento časový limit není ale žádný problém - po nové instalaci se jede dál.

Kopírování DVD v přehledu

Zopakujme si čtyři základní kroky (viz tabulka) nutné pro kopírování DVD filmů. Těmto krokům, které řada programů integruje do jednoho celku, jsme se z různých pohledů již v několika článcích zabývali a i nadále budeme. Zde se věnujeme procesu kódování - MPEG kodérům.

Ripování Nejprve musí být zkopírovány zakódované filmové soubory (VOB) z DVD na pevný disk. To umí tzv. ripper, např. SmartRipper (www.doom9.org).
Konvertování MPEG kodéry potřebují jako zdroj video dat zpravidla AVI soubory. Speciální nástroje jako VOB2AVI (www.digital-digest.com) převedou VOB soubory do AVI formátu.
Kódování Teď přicházejí na řadu MPEG kodéry, které převedou AVI soubory do MPEG streamů (toku video dat) a ovlivňují kvalitu obrazu filmové kopie.
Vypalování MPEG soubory musí být poté správně vypáleny na CD nebo DVD. K tomu stačí dobrý vypalovací nástroj jako Nero (www.ahead.de).


Slovník pojmů

Bitrate Datový tok udává, kolik bitů pojme jedna sekunda filmu. Při variabilním bitrate (VBR) může tato hodnota oproti konstantnímu bitrate (CBR) kolísat. U většiny kodérů může uživatel nastavit přes avarage bitrate (ABR) požadovanou průměrnou hodnotu.
Multipass Postup, při kterém kodér v několika průbězích analyzuje video, aby přizpůsobil bitrate požadavkům scény.
Multiplexing (muxování) MPEG kodér zpracovává zvukovou a video stopu odděleně a teprve po kódování je spojí opět dohromady.
Kvantizační matice Tabulka hodnot, které využívá kodér pro provedení kvantizace (určení stupně komprese).
YUV Zobrazí bod obrazu podle hodnot jasu a barev. MPEG-2 používá mimo jiné YUV 4:2:2. Y znamená jas (luminanci) a má čtyři části. Barevné podíly (chrominance) obsahují dvě části červená-azurová (U) a dvě části žlutá-modrá (V). Protože lidské oko silněji vnímá změny ostrosti, je u MPEG používán YUV model místo standardu barevných hodnot RGB (červená/zelená/modrá) nebo CMY (azurová/fialová/žlutá).
Huffmanovo kódování Bezztrátový komprimační postup na bitové úrovni, který je používán také u MPEG.


Standardní formáty v přehledu

Přednosti velmi kompatibilní, nízké požadavky dobrá kvalita, dvě jazykové stopy velmi dobrá kvalita, vícekanálové audio, přídavné funkce, velmi vysoká kompatibilita
Nedostatky nízké rozlišení omezeně kompatibilní velké požadavky na místo, speciální a dražší médium
Technická data
Komprese videa MPEG-1 1.150 kbit/s MPEG-2 do 2.600 kbit/s MPEG-2 do 10.000 kbit/s
Komprese audia MPEG-1 Layer 2 224 kbit/s MPEG-1 Layer 2 do 224 kbit/s MPEG-2, AC-3, DTS do 768 kbit/s (vícekanálový zvuk)
Vícekanálový zvuk Stereo / Dolby Surround Stereo / Dolby Surround, čtyřkanálový nebo dvojjazyčný Dolby Digital, DTS, Dolby Surround
Variabilní bitrate ne ano ano
Rozlišení (PAL standard) 352 x 288 bodů 480 x 576 bodů 720 x 576 bodů
Video na 80 minutový prázdný CD resp. DVD asi 79 minut od 45 do asi 70 minut do asi dvou hodin na jednu vrstvu (4,7 GB)
Formát a kvalita přehrávání Video CD odpovídá přibližně VHS kvalitě. Při maximální kvalitě asi 45 minut videa na jeden CD. Snížením bitrate se na jeden CD disk vejde až 60 minut. DVD je založeno na systému souborů UDF. Video je zapakováno do souborů o velikosti 1 GB a poskytuje skvělou kvalitu.
Kompatibilita Video CD lze přehrát ve většině DVD přehrávačů a na PC. Lze přehrát na mnoha levných DVD přehrávačích. PC musí být pro přehrání tak výkonné jako pro DVD. Pro přehrání na PC je předpokladem taktovací frekvence od 600 Mhz a DVD-ROM mechanika.
Použití Ideální formát, když se jedná o maximální kompatibilitu. Perfektní pro kopírování DVD, dobrá kvalita, nahrávka vhodná pro DVD přehrávače. Perfektní formát pro kinofilmy a profesionální video.


Jak kodéry zacházejí s VBR

Práce s variabilními toky je vrcholem kódovacího umění. Jenom tak může totiž kodér vytvořit při vyšší komprimaci dobrý obraz. V akčních sekvencích s velkým pohybem zvyšují dobré kodéry horní hranici bitrate až na maximum, a naopak v klidných scénách bitrate spoří. Předpokladem pro tento proces je dobré rozpoznávání scén, aby kodér věděl, jak a kdy tok upravit.


Cinema Craft SP 2.64: Správné časování a žádné hektické výchylky díky multipassu - Cinema Craft Encoder počítá perfektně.

LSX 3.5: Správné časování a žádné hektické výchylky díky multipassu - Cinema Craft Encoder počítá perfektně.

TMPGEnc 2.57: Variabilního bitrate se u TMPG téměř nedočkáte. O tom svědčí také křivka, která skoro nejde dolů.

bbMPEG 1.24: bbMPEG s bitrate šetří, v porovnání s Cinema Craft Encoder a LSX někdy dokonce i propásne "akci".

Honestech Encoder 3.0: Kodér není s bitrate tak variabilní jako CCE a LSX, ale časování sedí.

DVMPEG 6.05: Tak vypadá konstantní bitrate, protože DVMPEG variabilní neumí, a to pro kvalitu není zrovna to nejlepší.


M. Mandau, P. Zákostelný