Introduction to Video Codecs Comparison

Введение в сравнение кодеков :)

В Интернете достаточно часто встречаются сравнения кодеков... Длинные и не очень, эмоциональные и не очень, явно пристрастные и не очень. Но большинство из авторов подобных сравнений просто приводят кадры из двух фильмов рядом, словно сговорившись игнорируют следующие вещи:

1. Любой кодек дает разное качество по кадрам одного и того же фильма.
2. Разные кодеки "затачиваются" под разные типы фильмов.
3. Качество сжатия конкретного фильма может сильно зависеть от параметров кодирования.

1. Любой кодек дает разное качество по кадрам одного и того же фильма

Это связано со многими факторами. Во-первых, в кодеке работает такой механизм как управление битрейтом, которое дает колебания качества даже у хороших кодеков. Во-вторых, сам пользователь выбирает разные стратегии битрейта, и в случае выбора CBR (или постоянный битрейт) на медленных сценах качество будет высоким, а на быстрых - низким. В-третьих, у кодеков есть т.н. ключевые кадры, качество которых обычно изменяется отдельно, и отличается от качества остальных кадров. В-четвертых, на качество влияет префильтрация (которая есть у всех современных кодеков)... В-пятых... В-шестых... В-седьмых... :)

Это означает, что на любом достаточно длинном фильме (а средний фильм, это 150000-200000 кадров) можно подобрать как достаточно хорошие, так и достаточно плохие кадры. Особенно если использовалось однопроходное CBR сжатие на достаточно динамичном фильме.

Т.е. имея один длинный фильм, кодеки А и Б (которые примерно равны по качеству), и несложные средства автоматизации сравнения качества (или много религиозной преданности своему кодеку :), можно легко и с примерами доказать и что А заметно лучше Б ("посмотрите на эти кадры!"), и что Б заметно лучше А ("посмотрите на эти (другие) кадры!"). :) Что "с успехом" и проделывается достаточно массово. Как в пресс-релизах (святое дело!), так и на сайтах посвященных обработке видео.

На графике приведено качество в метрике PSNR (чем выше, тем лучше качество). Если привести в качестве сравнения кадры "с пиками", то VP будет лучше DivX, иначе - наоборот.

2. Разные кодеки "затачиваются" под разные типы фильмов

Многие знают, что в свое время существовали DivX 4.1 LowMotion & DivX 4.1 FastMotion. При том, что они проигрывали фильмы одинаково, их внутренние параметры были "заточены" у одного на слабое движение, а у второго - на сильное. В результате они с заметно разным качеством жали фильмы. Заметьте еще раз - ФОРМАТ, в который они жали, был один! А сжатие в него осуществлялось по-разному! В результате при одинаковом размере файлов их качество получалось разным. Аналогичная "заточенность" под "свой" тип данных характерна абсолютно для всех кодеков. Кто-то лучше жмет высокие битрейты. Кто-то - наоборот низкие. Кто-то затачивается под сильное движение, кто-то под слабое. И даже так - кто-то затачивается под мультфильмы, а кто-то под реальное видео. Кто-то под "шумные" фильмы, кто-то под "чистые" и т.д. Имея исходные тексты кодека, можно не меняя его формат, т.е. не изменяя декомпрессор, заточить его практически под любой тип фильмов. И этим с успехом пользуются на практике. Это означает, что имея кодеки А и Б (примерно равного качества), можно легко подобрать фильмы, на которых А будет заметно лучше Б, и на которых Б будет заметно лучше А. При этом забавно, что формально, фильм может быть и один, просто DVD копия и "тряпичная" пиратская копия, снятая с экрана в кинотеатре, могут дать заметно разный результат на двух кодеках. Т.е. фильм будет "один", но "лучшие" (в мире) кодеки будут различаться. :)

Исходный	Divx 3.1	Divx 5.1
Межкадровая разница показывает, насколько сильно отличаются кадры. Черный цвет свидетельствует о том, что разницы нет; синий, зеленый и красный по возрастающей показывают различия имеющиеся в изображениях. Если привести эти кадры в качестве сравнения, то Divx 3.1 будет лучше Divx 5.1.

3. Качество сжатия конкретного фильма может сильно зависеть от параметров кодирования

Большинство об этом не задумывается (должны же были авторы кодеков ВСЕ предусмотреть! :), но у кодеков как правило есть достаточно много параметров, позволяющих при том же размере файла заметно (а то и кардинально) изменить качество. В первую очередь это параметры стратегии битрейта, особенно режимы "quality-based" & "bitrate-based". Потом параметры префильтрации. В частности deinterlasing, ибо встречаются фильмы, которые сжимали в череcстрочной развертке в MPEG-4 (и, видимо, удивлялись слабому качеству :), denoising (подавление шумов), deflicking (подавление мерцания) и т.д. Существуют параметры управления частотой ключевых кадров, маской использования B-frames, управление зависимости префильтра от фильма и т.д. Это означает, что имея кодеки А и Б (примерно равного качества), можно легко установить один кодек в режим Maximum Perfomance (все ручки сдвинуть до предела в сторону скорости сжатия), а другой в режим 2-pass Maximum Quality (все ручки до предела в сторону максимального качества), можно получить 2 фильма одного размера, но существенно разного качества. Можно даже эти фильмы на сайт выложить и предложить убедиться! :) Что с успехом многие компании и делают. При этом душераздирающие подробности того, что один кодек работал в 10 раз меньше другого предпочитают оставлять за кадром. Зачем людям (тем более журналистам) знать лишнее? :) При этом исходный несжатый файл никто не кладет, обосновывая это его большим размером. А почему не кладут параметры сжатия - вы теперь знаете.

В этом кодеке из-за ошибки в rate control на одном из битрейтов резко падает качество (да, ошибки в кодеках тоже бывают :). Для этого кодека данный битрейт будет весьма неудачным параметром.

Другие материалы

Материалы по видео

Общедоступные видеофильтры Доступные фильтры для VirtualDub и AviSynth. Обычно мы разрабатываем семейства фильтров. Свяжитесь с нами для получения версий, оптимизированных под ASIC/FPGA/DSP. MSU Cartoon Restore (New!) MSU Noise Estimation MSU Frame Rate Conversion MSU Image Restoration MSU Denoising (Top!) (New!) MSU Old Cinema MSU Deblocking (Top!) MSU Smart Brightness and Contrast (Top!) MSU Smart Sharpen (Top!) MSU Noise generation MSU Noise estimation MSU Motion Estimation Information MSU Subtitles removal MSU Logo removal (Top!) MSU Deflicker (Top!) MSU Field Shift Fixer AviSynth plug-in MSU StegoVideo MSU Cartoonizer (Top!) MSU SmartDeblocking (Top!) MSU Color Enhancement MSU Old Color Restoration Частые вопросы (Прочти меня!) Статистика фильтров (New!)	Коммерческие видеофильтры Мы работаем с Intel, Samsung, Real Networks и другими компаниями над адаптацией наших фильтров для специфических видеопотоков и аппаратного обеспечения, такого как телевизоры, видеокарты и т.д. Свяжитесь с нами, если Вам нужна лицензия на такие фильтры. Automatic Objects Segmentation Semiautomatic Objects Segmentation New Frame Rate Conversion New Deinterlacer MSU-Samsung Deinterlacing Project Digital TV Signal Enhancement Old Film Recovery Tuner TV Restore Panorama Video2Photo SuperResolution SuperPrecision High quality image and video resampling Frame Rate Conversion Motion Phase filter Deshaker (video stabilization) Film Grain/Degrain filter Deblurring filter Fast/Hi-Fi Face Detection
Сравнения кодеков Объективные и субъективные сравнения качества видеокодеков и кодеков изображений. Анализ опций видеокодека x264 стандарта MPEG-4 AVC/H.264 (New!) 4-е ежегодное сравнение видеокодеков MPEG4-AVC/H.264 (Top!) Сравнение кодеков без потерь 2007 3-е ежегодное сравнение видеокодеков MPEG4-AVC/H.264 Windows Meda Photo vs JPEG-2000 Сравнение декодеров стандарта MPEG-2 на потоках с ошибками (Top!) Субъективное сравнение современных видеокодеков (Top!) Второе ежегодное сравнение видеокодеков стандарта MPEG-4 AVC/H.264 (Top!) FAQ 2-го сравнения H.264-x Первое ежегодное сравнение видеокодеков стандарта MPEG-4 AVC/H.264 FAQ 1-го сравнения H.264-x Сравнение 9 кодеров JPEG 2000 (Top!) Сравнение видеокодеков без потерь 2004 Сравнение кодеков MPEG-4 SP/ASP (Top!) Сравнение видеокодеков (старое) См. также (старые) сравнения аудиокодеков: Сравнение аудиокодеков на 32 kbps Сводное тестирование 10 кодеков по разным метрикам ("тест метрик")	Метрики качества видео Различные реализации объективных и субъективных метрик качества видео. MSU Video Quality Measure - объективные метрики для сравнения кодеков и видеофильтров. (Top!) Краткая информация по реализованным метрикам: PSNR, Delta, MSAD, MSE, SSIM, VQM, MSU Blurring, MSU Blocking MSU Brightness Flicking Metric MSU Brightness Independent PSNR MSU Drop Frame Metric MSU Noise Estimation Metric MSU VQM Metric Tool FAQ MSU Perceptual Quality Metric - несколько метрик для измерения субъективного качества видео (Top!) Краткая информация по реализованным метрикам: ITU-R BT.500-11: DSIS, DSCQS I & II, SCACJ; EBU: SAMVIQ; MSUCQE MSU PVQ Metric Tool FAQ
Проекты по видеокодекам Проекты по исследованию и разработке видеокодеков. MSU Lossless Video Codec (Top!) MSU Screen Capture Lossless Codec (Top!) MSU MPEG-2 Video Codec Улучшение кодека x264 FAQ по кодеку x264	Разное Другая информация. Crazy gallery (приколы с фильтрами :-) Лицензия на ПО Видеогруппы Около 1000 слайдов лекций курса "Методы сжатия и обработки медиаданных" (Top!) Страница курса на ВМиК МГУ "Методы сжатия данных"
Статьи по темам Фильтрация: Deinterlacing Фильтрация: Шумоподавление Фильтрация: Предобработка видеопотока Фильтрация: Постобработка видеопотока Фильтрация: Преобразование частоты кадров Фильтрация: Масштабирование видео Преобразования: Использование DCT и альтернативных преобразований Преобразования: Квантование Преобразования: Wavelet для видео Bitrate: Управление битрейтом Bitrate: Сильное сжатие (Low Bitrate) Метрики: Общие сведения и метрики для изображений Метрики: Измерение качества видео	Hardware: Аппаратное ускорение видео Hardware: Особенности работы на разных дисплеях Энтропийное сжатие и видео Компенсация движения Преобразование форматов видео Сегментация и индексирование видео Потоковая передача видео Стереоскопичеcкое и 3D видео "Объектный" подход к видео Разное

Смотрите также материалы:
- По цветовым пространствам
- По JPEG
- По JPEG-2000

Последнее обновление: 12-October-2007