Test 6 MPEG-2 enkodérů

Úvod

O tomto testu jsem uvažoval už před rokem a k jeho realizaci jsem se dostal před několika měsíci. Popravdě řečeno jsem nečekal, že mi zabere tolik času. Jistě jsem mohl vzít nějaké video, převést ho několika enkodéry, shlédnout výsledek a subjektivné porovnat. Ovšem s tím jsem se nespokojil, protože taková metoda je značně pochybná a po internetu jich lze již několik najít. Dostal bych se tak na úroveň testerů, kteří nemají svá tvrzení ničím podložená a jejich testy nejsou opakovatelné. Vzpomínáte na diskuzi o kvalitě zkopírovaných CD, kde lítala slova jako hrubší zvuk, sametové basy, špatně separované kanály apod.? Ty ale podle mě spadají spíše do světa science fiction, než science...

Jak už jsem řekl, test musí být především opakovatelný a tedy nezaložen na subjektivních pocitech. Snažil jsem se tedy vypracovat metodiku, která by umožnila výsledek nějakým způsobem změřit. Další výhodou této metody je možnost do testu přidat nové nebo nové verze enkodérů. Celý test jsem rozdělil do těchto částí:

1. Představení - seznam enkodérů, možnosti nastavení, ovládání, dávkové enkódování, jiné nástroje
2. Srovnání - srovnání enkodérů z hlediska ovládání a možností
3. CBR Kvantizace - hodnocení kvality podle průměrné kvantizace při různém konstantním bitrate - 2000, 4000, 6000 a 8000kbps
4. CBR Difference - porovnání originálního a výsledného videa jejich odečtením při různém bitrate - 2000, 4000, 6000 a 8000kbps
5. VBR Distribution - porovnání kvality rozdělování bitrate v čase při různém nastaveném bitrate 2000, 4000, 6000 a 8000kbps
6. VBR Kvantizace - hodnocení kvality podle průměrné kvantizace při 2000 (max 5000), 4000 (max 7000), 6000 (max 9000) a 8000kbps (max 9800)
7. VBR Difference - porovnání originálního a výsledného videa jejich odečtením při 2000, 4000, 6000 a 8000kbps
8. Rychlost - porovnání rychlosti převodu DV zdroje na MPEG při jednoprůchodovém VBR6000 při různém nastavení kvality enkodérů
9. Kompatibilita - ne nepodstatnou složkou testu je kompatibilita s přehrávači, VBV buffer nesmí nikdy přetéci

Dalším problémem je volba videa, je třeba brát v úvahu nejčastěji používané prvky videa, všechny metody kódování a prověřit je. Hodně dlouho jsem experimentoval s různými typy záběrů a délkou videa, nakonec dospěl k tomuto rozdělení:

1. 0:00-0:10 - rozsvětlující se nehybný titulek, poslední dvě vteřiny přecházející v další záběr
2. 0:10-0:40 - panoramatické záběry
3. 0:40-1:00 - zoom in
4. 1:00-1:20 - statické záběry v délce 5 vteřin
5. 1:20-1:40 - stejné statické záběry délky 5 vteřin oddělené klasickým přechodem délky 2 vteřiny (crossfade)
6. 1:40-2:00 - testovací obrázky
7. 2:00-2:10 - statický obrázek a písmo obklopené bílým šumem
8. 2:10-2:25 - kachny na vodě
9. 2:25-2:40 - kachny na vodě s běžícímy titulky, poslední dvě vteřiny fade out
10. 2:40-3:00 - běžící titulky

Ještě dodám, že video jsem vytvořil v bezeztrátovém kodeku Huffyuv, velikost obrazu 720x576, 25fps, spodní půlsnímek první. Jde tedy o shodné parametry jako DV, samořejmně až na kodek. Huffyuv jsem zvolil proto, že DV kodek je ztrátový a každý program používá jiný DV kodek pro vstup, což by mohlo mít vliv na porovnávání - Difference.
Výstupní MPEG formát z enkodérů má vždy tyto parametry, pokud jdou nastavit:

• PAL
• Framerate = 25fps
• Bottom field first
• GOP Size (I frame frequency) = 12
• P frame frequency = 3
• Scan type = Alternate (vždy pro prokládané enkódování)

Kvůli porovnávání jsem v enkodérech nastavil nepřevádění do rozsahu 16-235, protože vstupní video tento rozsah už většinou obsahuje (DV). U VBR pak pokud možno víceprůchodové enkódování.

1. Představení

bbMPEG 1.24 beta 18

bbMPEG je jedním z nejstarších enkodérů a má pouze formu exportního pluginu do střihového programu Premiere 5.0 a vyšší verze. Existuje k němu ale jednoduché GUI ve formě programu avi2mpeg2.


Ten dokáže využít možností enkodéru stoprocentně. Po spuštění je k dispozici základní okno, kde nastavíme vstupní a výstupní soubor, dokáže otevřít jakýkoliv soubor přehratelný pomocí DirectShow. Zde je také možné změnit rozlišení nebo obraz oříznout. Po stisku tlačítka Start Encoding se otevře nové okno, v kterém probíhá enkódování. Je zde i tlačítko Settings, které otevře konečně další okno s nastavováním parametrů.



Nastavit lze kromě vlastní kvantizační tabulky téměř vše, co má pro MPEG formát nějaký význam, což hodnotím velice kladně. Program podporuje CBR i VBR enkódování, ale bez dvouprůchodového enkódování.
Program jsem testoval ve verzi s tímto nastavením:

• Video type = DVD
• Variable motion estimation maximum value = 506 (maximum)
• MQuant = 1
• Top field first = 0

Ostatní parametry jsou defaultní.

CinemaCraft Encoder (CCE) SP 2.67.00.13

Cinemacraft od firmy Custom Technology patří mezi dražší enkodéry. Existuje v těchto verzích:

• Pro - realtimový enkoder
• SP - CBR i VBR, víceprůchodové enkódování
• Basic - CBR i VBR, dvouprůchodové enkódování
• Lite - umožňuje pouze CBR enkódování, už se nedodává

Pro test jsem použil versi SP 2.67.00.13. Základní okno obsahuje pouze seznam enkódovaných souborů. Ke každému lze otevřít rozšířené nastavení.



Specialitou tohoto enkodéru je víceprůchodové enkódování. Většina enkodérů obsahuje pouze dva průchody, při prvním se analyzuje obsah, při druhém dochází k samotnému enkódování. U CCE je možné využít více průchodů a dosáhnout kvalitnějšího rozložení bitrate v čase. Informace o videu si ukládá do zvláštního souboru s příponou .vaf, ve kterém lze přidělování bitrate manuálně měnit. Tento soubor si vytváří automaticky při prvním průchodu, pak teprve dojde na samotné průchody pro enkódování (při nastavení na tři průchody se tak vlastně dělají 4). Enkodér umožňuje i jiné "vychytávky", jako např. 3:2 pulldown a podobně. Líbí se i možnost vnutit přesný bitrate přímo pro GOP, takže při nastavení CBR je tato hodnota držena naprosto přesně (tedy pokud to dokáže a nenahlásí chybu - viz dále v testu).


Program jsem testoval s tímto nastavením:

• Všechny filtry vypnuty
• Rozsah 0-255
• M=3
• N/M=4
• U CBR jeden průchod, u VBR tři průchody

Ostatní parametry jsou defaultní.

Honestech MPEG Encoder 5.0

Jde o velmi jednoduchý enkoder od firmy Honestech, který kromě MPEG umožňuje i enkodování do formátů WMV a AVI. Základní obrazovka obsahuje informace o převáděných souborech, náhled videa a stavové okno.



Výrobce zřejmě usoudil, že nejzákladnější nastavení je profil a level, což zabírá téměř polovinu okna s parametry. Dále je možné nastavit CBR nebo VBR enkódování, bitrate, kvalita, framerate a možnost odstranit prokládání. U VBR se nastavuje pouze maximální bitrate, nelze tedy nastavit průměrný bitrate, po otevření dialogu je Vám neustále nuceno 29,97 fps (i když bylo předtím uloženo 25fps) a nelze nastavit prokládání. Jak jsem později zjistil, program dokáže enkódovat pouze do neprokládaného formátu. Pokud převádíte prokládaný materiál a nepoužijete deinterlace, tak přehrávání probíhá nestandardně vůči obsaženému videu, nemluvě již o nevhodném způsobu enkódování. Aby bylo možné jakési srovnání, deinterlace jsem nezapínal. Program dále používá scan type zig zag a osmibitovou DCT precision.



Je nutné ještě připomenout, že DirectShow enkodér této firmy se používá u některých firem, vyrábějících TV karty, pro zachytávání do MPEG v reálném čase.

Program jsem testoval s tímto nastavením:

• Deinterlace - vypnuto
• Quality - Best

Více vlastně nejde nastavit.

MainConcept MPEG Encoder 1.4.1

Enkodér firmy MainConcept si zvolilo dost firem v licenci do svých produktů. Jde například o Vegas od Sony, Premiere od Adobe nebo firma uLead. Samořejmně nejde o použití přímo enkodéru, ale jen jeho jádra, navíc v současné době ze starší verze 1.3, očekávám ale, že nové verze programů těchto výrobců aktualizují i MPEG enkodér.



Ono vůbec původně žádný enkodér od MainConceptu neexistoval, byl určen pouze pro licence. To se ale časem změnilo a tak máme možnost otestovat, zda je volba "třetích" výrobců správná.

Ve verzi 1.4 přibylo dvouprůchodové enkódování, také rychlost byla zvýšena a podle kladných ohlasů uživatelů má jít o výborný enkodér, no uvidíme... Samotný enkodér umožňuje nastavit spoustu parametrů, umí multiplexovat snad do všech existujících typů souborů (včetně MicroMV, DVB, DVHS, ATSC...). Chybí pouze možnost nastavit manuálně bitrate pro některé části videa a typy framů. Dávkové enkódování je samozřejmě také obsaženo.



Program jsem testoval s tímto nastavením:

• Search method = 15 (max)
• Search range = 31 (max)
• Line filtering vypnuto
• Input video is 16-235 zapnuto
• Noise sensitivity = 5 (pro lepší kvalitu lze nastavit i níže, ne vždy to má ale efekt, někdy dokonce dojde ke zhoršení u zašumělého videa, což DV je)

Ostatní parametry jsou defaultní.

Canopus ProCoder 1.5

Jde opět o dražší enkodér, jehož funkčnost je dokonce blokována hardwarovým klíčem. Tolik se výrobce (Canopus) bojí jeho zneužití. Je pravda, že všude je vychvalován za nejlepší kvalitu a používá se i při tvorbě DVD titulů.


K tomu mu ale podle mne chybí několik nastavení. Jednak možnost vnutit typ framu (alespoň I framu) kvůli kapitolám na DVD, dále možnost nastavovat manuálně bitrate apod. Jinak lze nastavit všechny základní parametry MPEG streamu, u VBR enkódování ale chybí nastavení minimálního bitratu, minimální průměrný bitrate je 2500, minimální maximální bitrate pak 6000kbps, takže jsem nemohl přesně dodržet srovnání s ostatními enkodéry.

Konec pomlouvání, program má i svá plus. Umožňuje fitrovat video i zvuk, převádět mezi prokládaným a neprokládaným videem, 3:2 pulldown, vložit logo atd. Nezapomeňme ani na možnost převádět vše na vše (AVI/DV/WMV/Quicktime/Real/MPEG). Samozřejmě umí i dávkové enkódování, pokud převádíte jeden soubor do více formátů, převod probíhá najednou, vstupní video se čte a dekóduje pouze jednou, čímž dojede ke znatelnému zrychlení. Osobně jsem na tento enkodér velmi zvědavý.

Program jsem testoval s tímto nastavením:

• Speed/Quality mode = Mastering quality
• Distance between I/P frames = automatic
• DC precision = 9

Ostatní parametry jsou defaultní. Když jsem testoval převod s nastavením Matering quality a Highest quality, tak jsem mezi nimi nezaregistroval téměř žádný rozdíl. Pokud vezmu v úvahu výsledky kvantizace, tak rozdíl byl max do 0.1, u difference to bylo taktéž, někdy dokonce u tuto hodnotu horší, ale tomu nepřikládám valný význam.

Pegasys TMGEnc Plus 2.521.58.169

Jde o velmi populární enkoder japonského původu, který začínal jako samotný freewarový MPEG-1 enkodér, časem ale přidal i kódování MPEG-2 jako plně funkční trial, ale vůbec se neprodával. Trial byl proto, aby nemusel autor platit licenční poplatky za užívání MPEG-2 technologie. Trial verze zůstala stále jako TMPGEnc, dnes je k dispozici Plusová verze, která je již placená (Pegasys Inc.), nemá ale omezeno enkódování do MPEG-2 a podporuje bitrate až 80Mbps (oproti 15Mbps u trialu).


Co se týče možnosti nastavení, tak to nebudeme moc rozvádět, protože návod na jeho nastavení můžete najít na těchto stránkách - umí vše včetně kvantizační matice, filtrů, manuálního nastavení bitrate a typů obrázků, možnost nastavit externí audio enkodér, dávkové enkódování, dokonce má jednoduché nástroje pro bezkompresní spojování, střih, multiplexování a demultiplexování MPEGů. Omezení má minimální bitrate 2000kbps, při zapnutí DVD kompatibility maximální bitrate
Program jsem testoval s tímto nastavením:

• Output YUV data as basic YCbCr not CCIR601 zapnuto
• Highest quality
• filtry vypnuty

Ostatní parametry jsou defaultní.