Převod DVD do MPEG-4 (DivX ;-) část 1.

V poslední době se čím dál tím víc mluví o zálohování filmů z digitálních videodisků (DVD) do formátu MPEG-4. Zajímá vás, jak na to? Přinášíme rozsáhlou recenzi společně s testy kvality a rychlosti dekompresních algoritmů, jakož i testy filtrů a popisy jednotlivých kodeků. To vše měřeno na jedněch z nejrychlejších počítačů dneška. Vyhraje Athlon XP nebo Pentium 4? Jaké jsou rozdíly a potřebujeme vůbec takto rychlé počítače?
Převod DVD do MPEG-4 (DivX ;-) část 1.
Kapitoly článku
 

Pokud jste někdy pracovali s obrázky, jistě vám neušlo, co to je bitmapa a jak je velká. Pro ty méně informované uvedu, že bitmapa je takový datový formát, který popisuje každý pixel (čtvereček, nejmenší jednotku obrazu) z hlediska jeho barvy. Obrázek s rozlišením 800 pixelů šířka a 600 pixelů výška má celkem 480 tisíc pixelů, což násobeno počtem bytů použitých pro zaznamenání barvy znamená gigantické množství dat. Při použití 24bit (16,7 milionu barev) je výsledný obrázek velký 1440000 bytů plus ještě informace o šířce a výšce obrázku a formátu kódování (tyto dodatečné informace ovšem zabírají minimální prostor).

Evropský filmový standard PAL má 25 snímků za vteřinu, což znamená, že za vteřinu je potřeba 25 bitmap. Jelikož rozlišení tohoto formátu je 720x576 pixelů, znamená to gigantických 30 MB/s požadovaného datového toku. Pro srovnání, dnešní špičkové EIDE pevné disky dosahují průměrně zhruba této přenosové rychlosti při čtení (zapisují ale výrazně pomaleji).

Dalším, možná ještě významnějším problémem je, že 1GB filmu tak znamená pouze 34 vteřin záznamu. Na běžný, jeden a půl hodinu trvající film by bylo potřeba zhruba 160GB dat. Jak jistě uznáte, toto je zcela neúnosné.

Principy kódování

Protože úkolem video komprese je vytvořit pokud možno co nejlepší kvalitu obrazu při únosných hardwarových nárocích, je nutné se zamyslet, co mají všechny filmy společného. Podívejte se na následující dva po sobě jdoucí snímky z jednoho nejmenovaného filmu (kliknutím zvětšíte na celou obrazovku):

Klepněte pro větší obrázek

Klepněte pro větší obrázek

Ano, uhádli jste. Snímky jakoby si z oka vypadly. Nejsou stejné, ale velmi podobné. A z toho lze také vyjít. Dnes se běžně používají tři principy komprese.

Neúplné snímky

Nejvýraznější úspory a zároveň bez sebemenší ztráty kvality lze dosáhnout použitím neúplných snímků. O co jde? Protože jsou si po sobě jdoucí snímky často velmi podobné, stačí zaznamenat pouze první smímek celý a další pouze jako rozdíly oproti předchozímu. Změn je obvykle tak málo, že získaná datová úspora je natolik velká, aby kompresní poměr mohl být i 1:100. A co je ještě zajímavější, hardwarové nároky takto komprimovaného filmu rapidně klesají. Jak by taky ne, když disk musí číst výrazně méně dat a procesor se zabývá pouze rozdílnými pixely, ne celým obrázkem.

Jestli si ještě pamatujete na tuto animaci...

Klepněte pro větší obrázek

... tak ta je udělána ve formátu GIF a její první část po rozložení na jednotlivé snímky vypadá takto:

Klepněte pro větší obrázek

Zde je jasně vidět, že obraz se až na některé detaily prakticky nemění. V druhém snímku stačí zaznamenat pouze onen malý červený obdélníček v levém dolním rohu. Formát GIF udělá právě toto a celá animace (tj. nejen zde zobrazená půlka) má velikost ani ne 13kB, zatímco výše uvedený obrázek s půlkou snímků má plných 37kB!

S neúplnými snímky souvisí pojem Keyframe - klíčový snímek. Přestože jsou neúplné snímky z hlediska enkódování velmi výhodné (bez nich by se prakticky nejednalo o žádnou kompresi), mají také jednu zásadní nevýhodu. Pokud potřebujete zobrazit nějaký konkrétní snímek (typicky při přetáčení), musí se napřed složit ze snímků předchozích. Jestliže dekódování vyspělých formátů, jakým je např. MPEG-4, i tak trvá dost dlouho, může se tato operace stát pro procesor tvrdým oříškem. Do filmů se proto vkládají v různých nebo pravidelných intervalech klíčové snímky, takové, které zaznamenávají celý obraz, ne jen jeho rozdíl oproti předchozímu. Kdyby nebyly klíčové snímky, přetáčení by trvalo neúnosně dlouho.


Zde jsou vidět dva klíčové snímky.

Sprite

Ne ne, nejedná se o oblíbený nápoj od ještě oblíbenějšího výrobce, ale o pojem, který v počítačové terminologii znamená pohyblivou texturu. Kdo by si nepamatoval na legendární 3D akční hry od Id Software (Wolfenstein, Doom) nebo od 3D Realms (Duke Nukem 3D, Blood). Všechny tyto hry používají z důvodu nenáročnosti na hardware sprity pro zobrazení nepřátelských potvor, různých předmětů atp. Protože jsou vytvořeny pomocí textury, vypadají tyto objekty ze stejného úhlu vždy úplně stejně.

Novější hry jako Quake modelují tyto objekty plně v 3D, nespoléhají se na sprity, protože to nevypadá dostatečně věrohodně a dnešním počítačům nedělá problém se s vyšší složitostí vypořádat.

Stejného principu lze využít u kódování videa. Některé pohybující se části obrazu mohou vypadat v po sobě jdoucích snímcích stejně, avšak mohou být posunuté (výsledný obraz se proto liší). V tomto případě tak stačí nalézt tento pohybující se objekt a správně určit jeho vektor pohybu mezi jednotlivými snímky. Tato technika je typická pro vyspělé kodeky, protože má značné výpočetní nároky.

Témata článku: Hardware, Video, DVD, Vteřina, DivX, MPE, Commandos, Wolfenstein, Výsledný obraz, Snímek, Doom 3, Kódovací schéma, Stop, Celý film, Bonus, Doom, Převod, Celá budova, Sousední pixel, Stejná kvalita, Hacked, Project, Vrcholek, Klíčový snímek, Verse


Určitě si přečtěte

Dostali jste nový počítač? Tohle s ním udělejte, než ho začnete používat

Dostali jste nový počítač? Tohle s ním udělejte, než ho začnete používat

** Každý nový počítač si zaslouží počáteční péči ** Odinstalujte bloatware a nezapomeňte na vhodné nastavení ** Poradíme, jak se o počítač s Windows 10 postarat

David Polesný, Stanislav Janů | 75

David PolesnýStanislav Janů
PočítačeNotebooky
26 užitečných rozšíření pro Chrome: Naučte prohlížeč nové věci

26 užitečných rozšíření pro Chrome: Naučte prohlížeč nové věci

** Prohlížeč Chrome obsahuje širokou škálu funkcí, neumí ale všechno ** Jeho schopnosti můžete rozšířit pomocí rozšíření ** Vybrali jsme pro vás zajímavé a užitečné doplňky

Karel Kilián | 47

Karel Kilián
Doplňky do prohlížečeChromeProhlížeče
Vybíráme nejlepší monitory: Od úplně levných až po displeje na rozmazlování očí

Vybíráme nejlepší monitory: Od úplně levných až po displeje na rozmazlování očí

** Vybrali jsme nejlepší monitory na práci i pořádné hraní ** Nejlevnější monitor s kvalitním panelem nestojí ani tři tisíce ** Rozlišení 4K a větší obrazovka už není nedostupný luxus

David Polesný | 31

David Polesný
Monitory
Čím nahradit WhatsApp: Vyberte si z 10 alternativních komunikátorů

Čím nahradit WhatsApp: Vyberte si z 10 alternativních komunikátorů

** Z WhatsAppu kvůli novým podmínkám utíkají tisíce uživatelů ** Čím nahradit populární aplikaci pro zasílání zpráv? ** Vybrali jsme pro vás 10 alternativních komunikátorů

Karel Kilián | 112

Karel Kilián
KomunikaceWhatsAppInstant Messaging
Nejlepší notebooky do 20 000 Kč. Tipy, co se dnes vyplatí koupit

Nejlepší notebooky do 20 000 Kč. Tipy, co se dnes vyplatí koupit

** S cenou do 20 tisíc lze vybrat solidní notebook na práci i hry ** Přenosné notebooky nabídnou i kovová těla a rychlý hardware ** Možná největší problém je nedostupnost, nejžádanější kusy jsou vyprodané

David Polesný | 36

David Polesný
VánoceNotebooky