stringtranslate.com

Дирак (формат сжатия видео)

Dirac (и Dirac Pro , подмножество, стандартизированное как SMPTE VC-2 ) — это открытый и бесплатный формат сжатия видео , спецификация и программный видеокодек , разработанный BBC Research & Development . [4] [5] [6] Дирак стремился обеспечить высококачественное сжатие видео для Ultra HDTV и конкурировал с существующими форматами, такими как H.264 . [3]

Спецификация была завершена в январе 2008 года, и дальнейшие разработки сводились только к исправлению ошибок и ограничений. [2] В сентябре того же года была выпущена версия 1.0.0 подмножества только I-кадров , известная как Dirac Pro , которая была стандартизирована SMPTE как VC-2 . [7] [4] [8] Версия 2.2.3 полной спецификации Дирака, включая компенсацию движения и межкадровое кодирование, была выпущена несколько дней спустя. [2] Dirac Pro использовался внутри компании BBC для передачи изображений HDTV на Олимпийских играх в Пекине в 2008 году. [9] [10]

Были разработаны две реализации программного обеспечения видеокодеков с открытым исходным кодом и без лицензионных отчислений : libschrodinger и dirac-research. Реализации формата были названы в честь физиков-теоретиков Поля Дирака и Эрвина Шрёдингера , которые разделили Нобелевскую премию по физике 1933 года .

Технологии

Dirac поддерживает разрешения HDTV (1920×1080) и выше и, как утверждается, обеспечивает значительную экономию скорости передачи данных и улучшение качества по сравнению с такими форматами сжатия видео, как MPEG-2 Part 2 , MPEG-4 Part 2 и его конкурентами, такими как Theora. и WMV . Разработчики Дирака сделали предварительное заявление о «двукратном снижении скорости передачи данных по сравнению с MPEG-2 для видео высокой четкости», что делает его сопоставимым с VC-1 и более простыми профилями H.264 . [11]

Dirac поддерживает работу как с постоянной, так и с переменной скоростью передачи данных . При использовании синтаксиса с низкой задержкой скорость передачи данных будет постоянной для каждой области (среза Дирака) изображения, чтобы обеспечить постоянную задержку. Dirac поддерживает режимы сжатия с потерями и без потерь . [2]

Дирак использует вейвлет-сжатие , такое как форматы изображений JPEG 2000 и PGF и профессиональный видеокодек Cineform , вместо дискретных косинусных преобразований, используемых в форматах сжатия MPEG . Два конкретных вейвлета, которые может использовать Дирак, почти идентичны вейвлетам JPEG 2000 (известным как вейвлеты 5/3 и 9/7 ), а также еще два, производные от них. [12]

Dirac может использоваться в форматах контейнеров Ogg и Matroska , а также зарегистрирован для использования в формате файлов ISO base media (MP4) и транспортных потоках MPEG . [13] [14]

Патенты

BBC не владеет никакими патентами на Дирака. Ранее у них было несколько патентных заявок с планами безвозвратно предоставить всем безвозмездную лицензию на свои патенты, связанные с Дираком, но они позволили этим заявкам истечь. Кроме того, разработчики заявили, что постараются гарантировать, что Дирак не нарушит какие-либо патенты третьих лиц, что позволит общественности использовать Дирака для любых целей. [5]

ВК-2

Dirac Pro, подмножество спецификации Dirac, предназначенное только для I-кадра , было предложено SMPTE для стандартизации. [4] [15] Dirac Pro предназначен для профессионального и студийного использования видео высокой четкости в приложениях с высоким битрейтом. [6] В 2010 году SMPTE стандартизировал Dirac Pro как VC-2. [8] [16]

Хотя работа над оригинальным кодеком Дирака в значительной степени остановлена, кодек VC-2 продолжает адаптироваться и обновляться для сред постпроизводства HD и UHD. Стандарты SMPTE (ST) и рекомендуемая практика (RP) следующие: [17] [18]

Реализации программного обеспечения

Первоначально были разработаны две реализации программного обеспечения. Эталонная реализация BBC, первоначально называвшаяся Dirac , но переименованная во избежание путаницы в dirac-research , была написана на C++ и выпущена под лицензией Mozilla Public License , GNU GPL 2 и лицензиями свободного программного обеспечения GNU LGPL . Версия 1.0.0 этой реализации была выпущена 17 сентября 2008 года и определяет формат битового потока Дирака. [7]

Вторая реализация под названием Schrödinger финансировалась BBC и была направлена ​​​​на создание высокопроизводительной портативной версии кодека, оставаясь при этом на 100% совместимой с битовым потоком. Шредингер был написан на ANSI C и выпущен под теми же лицензиями, что и dirac-research, а также под весьма разрешительной лицензией MIT . Плагины GStreamer были включены, чтобы обеспечить возможность использования библиотеки с этой платформой. 22 февраля 2008 года был выпущен Schrödinger 1.0.0, который смог декодировать HD720/25p в реальном времени на ноутбуке Core Duo . [19]

К выпуску в марте 2010 года версии Schrödinger 1.0.9 она превосходила исследования Dirac «в большинстве ситуаций кодирования, как с точки зрения скорости кодирования, так и с точки зрения визуального качества». [20] С этим выпуском большинство инструментов кодирования в dirac-research были перенесены на Schrödinger, что дало Schrödinger такую ​​же или лучшую эффективность сжатия, чем dirac-research. Разработка Шрёдингера прекратилась после выпуска 1.0.11 в 2012 году.

После стандартизации Dirac Pro как SMPTE VC-2 началась разработка эталонного кодера VC-2 с открытым исходным кодом. Код предоставлен BBC в git-репозитории и доступен на GitHub . [21]

На BBC создана система тестирования качества кодировщиков, позволяющая проверять, насколько хорошо работают новые инструменты кодирования, и обеспечивать быстрое исправление ошибок, влияющих на качество. [22]

Воспроизведение и кодирование рабочего стола

Воспроизведение видео Dirac поддерживается медиаплеером VLC, начиная с версии 0.9.2 (2008 г.), а также приложениями, использующими платформу GStreamer . Поддержка также была добавлена ​​в FFmpeg . Приложения, которые могут кодировать в Dirac, включают FFmpeg , MediaCoder , LiVES и OggConvert . [23]

Производительность

Алгоритмы исходной спецификации Дирака были предназначены для обеспечения производительности сжатия, сравнимой с основными стандартами сжатия видео того времени. Сравнение кодеков Dirac и H.264, проведенное в 2009 году, в которых использовались реализации второго квартала 2008 года, показало, что показатель x264 немного выше, чем у Dirac. [24] Другое сравнение 2009 года выявило аналогичные результаты для контента стандартной четкости, но не сравнивало видеоконтент высокой четкости (HD). [25] Эти исследования показывают, что производительность сжатия Дирака близка к характеристикам MPEG-4 Part 2 Advanced Simple Profile (ASP, популяризированного как DivX ). Несмотря на то, что видео высокого профиля, закодированное в H.264, также приближается к кодированию H.264 с низкой сложностью, оно будет иметь лучшее сжатие при том же воспринимаемом качестве.

С 2010 года были разработаны бесплатные видеокодеки с открытым исходным кодом, такие как VP8 , VP9 и AV1 , с лучшей производительностью сжатия и более широким распространением, включая доминирующие потоковые сервисы, такие как YouTube и Netflix . [26] [27]

Рекомендации

  1. ^ «Доступна первая в мире высокопроизводительная реализация видеокодека Dirac» . Проект Шредингера (Пресс-релиз). ИсточникФордж. 6 марта 2008 г. Архивировано из оригинала 14 декабря 2021 г. Проверено 14 декабря 2021 г.
  2. ^ abcd «Спецификация Дирака, версия 2.2.3» (PDF) . сайт diracvideo.org . BBC Исследования и разработки . 23 сентября 2008 г. Архивировано из оригинала (PDF) 3 мая 2015 г. . Проверено 5 июля 2009 г.
  3. ^ Аб Дэвис, ТиДжей; Борер, Тим; Сурапараджу, А. (сентябрь 2005 г.). «Белая книга 124: Сжатие видео Дирака». Исследования и разработки BBC . Би-би-си . Архивировано из оригинала 29 июня 2023 года . Проверено 18 декабря 2023 г.
  4. ^ abc Борер, Тим (ноябрь 2007 г.). «Белая книга 159: Открытая технология сжатия видео для производства и постобработки». BBC Исследования и разработки . Би-би-си . Архивировано из оригинала 11 сентября 2017 года . Проверено 18 декабря 2023 г.
  5. ^ ab «Часто задаваемые вопросы». сайт diracvideo.org . BBC Исследования и разработки . Архивировано из оригинала 23 июля 2010 года . Проверено 30 августа 2009 г.
  6. ^ ab «Проект: ВК-2». BBC Исследования и разработки . Би-би-си . Январь 2009 г. Архивировано из оригинала 12 июля 2022 г. Проверено 18 декабря 2023 г.
  7. ↑ Ab Edge, Джейк (17 сентября 2008 г.). «Выпущен Дирак 1.0.0». LWN.net . Архивировано из оригинала 14 сентября 2016 года . Проверено 7 июля 2017 г.
  8. ^ ab «Стандарт SMPTE: 2042-1:2022, сжатие видео VC-2». Общество инженеров кино и телевидения . 2022. Архивировано из оригинала 18 декабря 2023 года . Проверено 18 декабря 2023 г.
  9. ^ «Dirac Pro для поддержки ссылок BBC HD» . Журнал «Вещание» . Ист-Мидленд Эллайд Пресс . 16 июля 2008 г. Архивировано из оригинала 2 декабря 2021 г. Проверено 18 декабря 2023 г.
  10. ↑ Ёсида, Джунко (15 сентября 2008 г.). «А теперь, Дирак с Олимпиады, новый бесплатный кодек!». ЭЭ Таймс . УБМ Тех . Проверено 18 декабря 2023 г.
  11. ^ "Обзор Дирака" . BBC Исследования и разработки . Архивировано из оригинала 9 января 2013 года . Проверено 14 января 2009 г.
  12. ↑ Дэвис, Томас (6 февраля 2008 г.). «Дирак: Вейвлет-преобразование». Архивировано из оригинала 8 мая 2015 года . Проверено 9 сентября 2015 г.
  13. ^ «Кодеки». Центр регистрации MP4 . Международная организация по стандартизации . Архивировано из оригинала 7 октября 2023 года . Проверено 18 декабря 2023 г.
  14. ^ «Список зарегистрированных идентификаторов MPEG TS» . Регистрационный орган SMPTE . Общество инженеров кино и телевидения . Архивировано из оригинала 21 апреля 2009 года . Проверено 18 декабря 2023 г.
  15. ^ Достижения в области сжатия и транскодирования, 2008 г. и последующие годы - Поддержка перехода к 8K с помощью Dirac и Dirac Pro (SMPTE VC2): семейство Dirac. Техническая конференция SMPTE. ИИЭЭ . 2008. Архивировано из оригинала 18 декабря 2023 года . Проверено 18 декабря 2023 г.
  16. ^ «Выпущен Schroedinger-1.0.9, Другие новости – SMPTE VC-2» . сайт diracvideo.org . BBC Исследования и разработки . 4 марта 2010 года. Архивировано из оригинала 8 марта 2010 года . Проверено 18 октября 2010 г.
  17. ^ "Семейство документов SMPTE 2042 (VC-2)" . Библиотека документов SMPTE . Общество инженеров кино и телевидения . Архивировано из оригинала 18 декабря 2023 года . Проверено 18 декабря 2023 г.
  18. ^ "Семейство документов SMPTE 2047 (VC-2)" . Библиотека документов SMPTE . Общество инженеров кино и телевидения . Архивировано из оригинала 18 декабря 2023 года . Проверено 18 декабря 2023 г.
  19. ^ «Выпущен Шредингер 1.0.0» . LWN.net . Эклектикс. 27 февраля 2008 г. Архивировано из оригинала 13 марта 2016 г. Проверено 18 декабря 2023 г.
  20. ^ "Выпущен Шредингер-1.0.9" . сайт diracvideo.org . BBC Исследования и разработки . 4 марта 2010 года. Архивировано из оригинала 8 марта 2010 года . Проверено 11 марта 2010 г.
  21. ^ «Эталонный кодер и декодер VC-2» . Би-би-си . Архивировано из оригинала 5 августа 2023 года . Проверено 18 декабря 2023 г. — через GitHub .
  22. ↑ Хиткот, Джонатан (7 апреля 2021 г.). «Кодирование видео VC-2: все правильно». BBC Исследования и разработки . Би-би-си . Архивировано из оригинала 20 июня 2022 года . Проверено 18 декабря 2023 г.
  23. ^ «Вики: Матрица совместимости Дирака» . сайт diracvideo.org . BBC Исследования и разработки . Архивировано из оригинала 8 ноября 2008 года . Проверено 14 января 2009 г.
  24. ^ Хальбах, Тилль (март 2009 г.). «Оценка производительности бесплатных и открытых спецификаций сжатия видео Dirac, Dirac Pro и Theora, а также их реализаций с открытым исходным кодом». Архивировано из оригинала 7 июля 2012 года.
  25. ^ Рави, Аруна; Рао, КР (июль 2011 г.). «Анализ производительности и сравнение видеокодека Dirac с H.264/MPEG-4 Part 10 AVC». Международный журнал вейвлетов, мультиразрешения и обработки информации . 9 (4): 635–654. дои : 10.1142/S0219691311004341. hdl : 10106/1740 . Архивировано из оригинала 3 августа 2023 года . Проверено 18 декабря 2023 г.
  26. ↑ Шенкленд, Стивен (28 декабря 2012 г.). «Новая видеотехнология Google VP9 стала достоянием общественности» . CNET . Проверено 19 декабря 2023 г.
  27. ↑ Питерс, Джей (11 ноября 2021 г.). «Вы можете увидеть новую технологию потоковой передачи AV1 от Netflix на некоторых телевизорах и PS4 Pro». Грань . Вокс Медиа . Проверено 19 декабря 2023 г.

Внешние ссылки