Начнем с описания обычного TV-сигнала и DVD-видео. Этим стоит заняться потому, что для ком-пьютерного видео на самом деле почти нет никаких ограничений на размер, цветность, соотно-шение сторон и FPS воспроизводимого ролика. Очень подробно обсуждать устаревший аналого-вый TV-сигнал нет смысла, однако стоит вспомнить его основные особенности. Обычный TV-сигнал
Его параметры жестко определяются аппаратурой. Один TV-кадр (состоящий из 2-х полукадров) состоит из 576 строк и 720 столбцов (стандарты PAL и SECAM). Обычно с четким отображением строк дисплеи справляются, но вот второй параметр несколько условный, т. к. количество разли-чимых глазом столбцов определяется качеством видеотракта аппаратуры и может существенно снижаться на некачественной технике. Цифры 576 и 720 относятся к яркостной составляющей сиг-нала, цвет ужат в 2 раза по вертикали и в 4 раза по горизонтали. В TV используется чересстрочная развертка: каждый кадр разбивается на 2 полукадра, состоящих из нечетных и четных строк изо-бражения, идущих с удвоенной частотой в 50 Гц (50 раз в секунду). В итоге получается частота кадров полной картинки в 25 Гц, и возникает много проблем с восстановлением динамичной картинки из чересстрочного изображения на современных устройствах с покадровым отображением (ЖК-телевизоры, проекторы).
DVD-видео
Видеодиски DVD в принципе повторяют параметры обычного TV-сигнала (цветовое разрешение, правда, выше – 288 строк на 360 столбцов), за исключением соотношения сторон – оно может быть как 4:3, так и 16:9. Кстати, о нем стоит поговорить отдельно. На компьютерах большинство пользователей привыкло к квадратному пикселю, то есть нарисованный квадрат, скажем, 100 на 100 точек будет выглядеть на экране именно квадратом. Однако для аналоговой техники это со-всем не обязательно. Тот же описанный выше сигнал 720x576 имеет соотношение сторон 5:4, тогда как телевизор, на котором это прекрасно отображается, – 4:3. Что касается 16:9 DVD-видео, то реально на диске записана все та же картинка 720x576, и она потом просто растягивается в уст-ройстве вывода (если речь идет о простом аналоговом подключении), так что формально в 16:9 ровно столько же информации, как и в 4:3.
Видео с более высоким разрешением
Далее речь пойдет о видеоматериалах, разрешение которых выше стандартного телевизионного. Это отличие является самым важным во всей этой HD-истории. Предлагается использование прогрессивной развертки (кадр не состоит из полукадров, а несет полную информацию). К сожалению в настоящий момент нет единого мнения о разрешении картинки. Чаще всего встречаются варианты 1280x720, 1440x1080 и 1920x1080. Первый и последний варианты имеют реальное соотношение сторон как раз 16:9. В случае 1440x1080 используется не квадратный пиксель, так что при просмотре все равно получим 16:9. Что касается частоты кадров, то встречаются следующие варианты: 24 (23,976), 25, 30 (29,97), 50, 60 (59,94). Кроме того, у самых тяжелых разрешений для снижения общего битрейта предусмотрены и чересстрочные варианты. Сочетанием строк и типа развертки часто кодируют качество видео в названии файла (например, 720p или 1080i). К сожалению, это сочетание в реальности может и не нести никакой информации.
В самом лучшем варианте получается картинка, в которой в 5 раз больше точек, чем у стандартного TV-сигнала. Так же может быть использована прогрессивная развертка и увеличенное число кадров в секунду, что означает лучшую детализацию в динамичных сценах. Однако у всей этой красоты есть и обратная сторона – 1 оцифрованный кадр занимает соответственно в 5 раз больше места (а в прогрессивной развертке еще и в 2 раза больше кадров). Если раньше 1 фильм занимал один DVD-диск, то теперь нужно 5 дисков. Как вы понимаете, «это не наш метод», и поэтому очень актуальны стали новые алгоритмы кодирования, которые позволяют получить картинку высокого качества при меньшем битрейте.
Кодеки
Большинству кодеков практически все равно, какого размера картинку они кодируют. Частота кадров также может быть практически любая. Поэтому говорить о каких-то специальных HD-кодеках странно. Сегодня можно легко найти в сети трейлеры, ролики и фильмы высокого разрешения, закодированные следующими кодеками:
- MPEG2 (mpeg)
- Windows Media Video (wmv)
- DivX (avi или divx)
- Quicktime (mov)
- Nero Digital (mp4)
Все кодеки, кроме первого, являются вариациями на тему MPEG4. В принципе, и MPEG2 обеспе-чивает хорошее качество HD-видео, однако он немного расточителен – приходится использо-вать битрейт видео порядка 20 000 Кбит/с (на DVD-дисках средний битрейт видеопотока не пре-вышает 9,8 Мбит/с), что приводит к затратам порядка 170 МБ на 1 минуту видео. Так что на один DVD (даже двухслойный) уместится менее 1 часа записи. MPEG4 в этом плане чуть получше. Качественная картинка для разрешения 1920x1080 доступна для битрейта порядка 9 000 Кбит/с (что на самом деле всего лишь в 2 раза меньше чем у MPEG2). На самом деле все эти цифры очень приблизительные. Все параметры видеозаписи (разрешение, частота кадров, кодек, битрейт) плотно связаны друг с другом и поэтому большинство цифр носит рекомендательных характер.
Профили видеокодирования
Они определяются компаниями-производителями ПО для формализации форматов. Профили есть, например, у DivX Create, Windows Media Encoder, Nero Recode. В них указываются все существенные параметры результирующего файла: разрешение, частота кадров, битрейт и другие. Не секрет, что успех DVD-видео связан в том числе и со стандартизацией формата, которая позволила множеству независимых компаний выпускать как совместимое оборудова-ние, так и совместимый контент. Так что эту попытку стоит только приветствовать. Хотя конечно несколько наборов несовместимых профилей (и 4 разных контейнера) пока не очень помогают распространению MPEG4-видео. Профили в некотором смысле связаны и с сертификацией оборудования на совместимость с медиаконтентом. Некоторые модели плееров уже несут гордые логотипы «DivX Certified», не говоря уже о MP3 и WMA/WMV. Таким образом, кодеки MPEG4 вполне подходят для хранения (и даже трансляции по широкополосным каналам) видеозаписей высокого разрешения.
Однако здесь встает следующая проблема – если для декодирования DVD-видео достаточно было процессора с тактовой частотой около 400 МГц, то распаковка MPEG4 в высоком разрешении гораздо более требовательна к ресурсам компьютера. Microsoft рекомендует для 1920x1080 использовать процессор с тактовой частотой не менее 3 ГГц.
Учитывая серьезную мультизадачность современных ПК, даже 3 ГГц может оказаться недостаточ-но, скажем, для одновременного просмотра ролика и записи телепрограммы с ТВ-тюнера (MS Windows Media Center пытается сгладить эту проблему требованием аппаратного MPEG2-кодека на тюнере). Не прибавляет оптимизма и новая подверсия MPEG4 Part 10/MPEG4 AVC/H.264 (это 3 названия одной технологии), которая, обеспечивая еще более качественную картинку, требует и большей процессорной мощности.
К нашему счастью, на помощь в декодировании пришли производители видеокарт, которые под чутким руководством Microsoft поддержали новый программный интерфейс DXVA (DirectX Video Acceleration), который позволяет значительно снизить нагрузку на ЦП при выполнении не-которых операций во время декодирования видео. Использование видеокарт в сочетании с правильным набором ПО позволяет снизить нагрузку на ЦП при декодировании MPEG2/MPEG4 на десятки %.
Просмотр
Допустим, что мощный компьютер у нас уже есть и хочется хоть одним глазком увидеть новое поколение видео. Однако сначала нужно решить, на чем мы будем его смотреть. Первое решение, которое приходит в голову, – это, конечно, компьютерный монитор. Вариант ЭЛТ не будем рассматривать всерьез. Эти мониторы уже почти ушли со столов пользователей. Хотя, конечно, «чтобы просто посмотреть» и он подходит. Нужно только учесть, что полное высокое разрешение будет доступно только на дорогих профессиональных моделях. Более интересно в плане просмотра HD использование ЖК-панели. Моделей с соотношением сторон 16:9 все больше, физические размеры растут, цены продолжают падать. ЖК-мониторы часто имеют отношение 16:10, что, с одной стороны, означает черные полосы в верхней и нижней части экрана при просмотре 16:9, а с другой – на этих полосах отлично умещаются органы управления плеером. Однако есть и здесь несколько тонкостей. 1280x720 умещается практически на любой 17" или 19" монитор. А вот для 1920x1080 придется искать что-то подороже и размером не менее 23". Есть и еще одна неприятность – интерфейс подключения. Для ЖК-панелей, конечно, предпочтительнее использовать цифровой – DVI.
Большой ЖК-монитор – это, конечно, великолепно. Однако даже большой монитор обычно остается только монитором. И просмотр на нем видео компанией не всегда возможен – «размер имеет значение». Здесь на помощь приходят телевизоры, панели и проекторы. Важным вопросом и в этом случае является интерфейс подключения их к источнику HD-видео. Идеальным вариантом будет DVI, HDMI, на крайний случай, VGA. Эти интерфейсы обеспечивают максимальное качество передачи видеосигнала. При их отсутствии можно использовать аналоговые варианты: композитное подключение, S-Video, SCART и компонентное подключе-ние.
Формально композит и S-Video обеспечивают TV- разрешение, так что хоть что-то видно все-таки будет. Однако часто качество реализации TV-выхода у компьютерных видеокарт не позволяет увидеть даже его. Не очень понятно, как быть с широкоэкранными телевизорами. SCART на самом деле означает только тип разъема для подключения аудио-видео техники. В нем самом могут быть разведены те же композит, S-Video, RGB и даже компонент. Точные спецификации нужно смотреть в документации. SCART/RGB дает картинку чуть получше, но он есть не у всех видеокарт, и это все равно остается разрешение 720x576 и чересстрочная развертка. Самый лучший вариант из аналоговых подключений (кроме VGA) – компонент. Только в нем можно получить широкоэкранную картинку с 720 или 1080 строками и прогрессивной разверткой. Многие современные видеокарты имеют в комплекте поставки соответствующий адаптер. И часто именно по этому поводу на коробках можно увидеть красивые надписи о поддержке HD/HDTV.
Большинство ЖК-телевизоров имеют VGA- или даже DVI-вход, а что касается разрешений, то 1280x720 начинается от 23", а 1920x1080 – от 37" (чаще – с 45"). Плазменные панели, несмотря на большой физический размер, часто имеют просто неприличное разрешение.
Не стоит путать поддержку 720p/1080i по компонентному (или любому другому) входу (что может быть заявлено, скажем, как HDTV Ready) с физической возможностью отображения высокого разрешения – в большинстве телевизоров и панелей есть блок масштабирования, который легко поправит входящий сигнал до соответствия физической матрице.
Отдельной строкой стоят проекторы – многие из них имеют большой набор видеовходов (включая компонент, VGA, DVI/HDMI) и все больше моделей используют матрицу 1280x720, стали появляться и 1920x1080 модели. Большинство проекторов начального уровня имеют матрицу с разрешением 1024x768, 1024x576 или вообще 854x480, а значит совершенно не подходят для просмотра HD-видео.
Не всегда нужно гнаться за настоящим HD разрешением. Современный ЖК-телевизор размером 26" и разрешением матрицы 1366x768 замечательно может быть использован для просмотра всех вариантов HD-контента с разумного расстояния в обычной комнате.
Носители HD-видео
Осталось только понять, где и как взять этот самый HD-контент. Самый простой и распространен-ный способ хранения HD-видео – это компьютерные файлы. В будущем нас ждут и HD DVD, и Blu Ray. Однако сегодня эти потребительские технологии только начинают реализовываться в виде конкретных продуктов.
HD DVD может содержать на одном слое 15 ГБ данных (предусмотрено использование и 2-х сло-ев), чего достаточно (по данным создателей) для хранения 4-х часов HD видео. Максимальный битрейт видеозаписи составляет около 30 Мбит/с. Предусмотрено использование для видео AVC и VC1 (вариация WMV от Microsoft) и новых кодеков для звука, включая Loseless DD и DTS. Система меню основана на xml и будет обладать, в том числе, и интерактивными функциями и интеграцией с online-сервисами. Интересно, что возможно создание гибридного диска: один слой HD DVD и один слой стандартного DVD. Конечно же, есть и развитая система защиты цифровых записей AACS. Отметим еще одну интересную особенность – возможна фильтрация так называемого Film Grain для лучшей работы кодеков на этапе подготовки диска, при этом на финальную картинку можно вернуть этот эффект.
В отличие от HD DVD, один слой Blu Ray диска может содержать 25 ГБ информации. Предусмотре-но создание дисков с 2-мя и более слоями (есть лабораторные образцы на 200 ГБ). Видеобитрейт – до 40 Мбит/с (предусмотрен вариант увеличения скорости чтения 2x и далее). Аудио-видео кодеки и система защиты используются аналогичные HD DVD. Меню и дополнительные приложения на дисках построены на базе технологии Java. Для них тоже предусмотрена интерактивность и связь с сетью Интернет.
Самый простой способ получения HD-контента сейчас – обмен компьютерными файлами в раз-личных форматах. Однако и с ним могут быть некоторые неприятности. Файлы такого большого объема относительно сложно переносить. Только быстрый внешний диск USB 2.0 потребует на запись 4 ГБ около 3 минут. Все остальные варианты (DVD-R, 100 Мбит/с сеть) заметно медленнее. Однако если для перезаписи еще можно потерпеть некоторое время, то для просмотра с нелокального накопителя требуется определенная пропускная способность. К счастью, с этим все немного легче – реально проблемы могут быть только с высокобитрейтным MPEG2 (скажем, 20 000 Кбит/с и выше) для Wi-Fi 802.11g подключения (реальная скорость в нем обычно заметно ниже официальных 54 Мбит/с). Стандартная 100 Мбит/с сеть, внешние накопители с различными интерфейсами, оптические приводы – все это обеспечивает достаточную пропускную способность для комфортного просмотра HD-видео.
Так что, если вы проапгрейдили компьютер, приобрели большой монитор или ЖК-телевизор и подключили быстрый выделенный канал в Интернет, то «Присоединяйтесь, барон! Присоединяйтесь!». Результат действительно стоит того, что бы попробовать!
