Электроника

 
15 | 12 | 2018

Компанией IDM разработан программный кодер H.264, который выполнен в виде Plug-in драйвера под Windows. Кодер позволяет сжимать видео-файл с расширением AVI, первоначально представленный в формате RGB24 без сжатия, либо с другим предварительным сжатием, для декомпрессии которого в системе Windows имеется соответствующий драйвер-декодер. Впоследствии сжатый кодером IDM файл может проигрываться стандартным проигрывателем Windows.

 

Стандарт H.264, который вошел в виде дополнительной главы 10 в современную версию стандарта MPEG-4, является сейчас последним и наиболее эффективным средством для сжатия видео. В этом стандарте, по сравнению с ранней версией MPEG-4, реализованы новые достижения, позволяющие существенно улучшить сжатие изображения. К ним относятся:

  • использование более мелкого разбиения изображения на блоки при кодировании, что позволяет лучше кодировать изображение со сложными переходами яркости и цвета;
  • более точная процедура компенсации движения между кадрами. Применяется более точная интерполяция между пикселами, а также большее количество передаваемых векторов для «сложных» элементов изображения;
  • в компенсации движения участвует большее число кадров;
  • используется новый алгоритм дискретного косинусного преобразования и квантования коэффициентов спектра;
  • используется новый алгоритм кодирования передаваемых символов (префикс- суффиксное кодирование).

Имеется ряд других принципиальных отличий, улучшающих качество кодера.

В кодере H.264 IDM реализованы следующие возможности, заложенные в полной версии стандарта H.264 (MPEG-4 Глава 10):

  • Кодирование по кадрам с прогрессивной разверткой, цветовое разрешение I420
  • Выходной синтаксис в виде NAL-пакетов (Network Adaptation Layer)
  • Контексно-адаптивное кодирование кодами переменной длины (CAVLC еntropy coding)
  • Компенсация движения по многим кадрам (Long memory MC)
  • Использование преобразование Адамара при вычислении векторов движения
  • Кодирование с использованием P- и B-кадров
  • Использование B-skip and B-direct макроблоков
  • Компенсация движения и внутрикадровое кодирование с точностью до блоков 16x16, 16x8, 8x16, 8x8, 8x4, 4x8, 4x4 пикселов
  • Предсказание соседних блоков внутри кадра
  • Точность компенсации движения до ¼ пиксела
  • Переменное поле окна поиска векторов движения
  • Цветовой и яркостный деблокирующий фильтр, встроенный в цикл кодирования по макроблокам

Для сравнения кодека IDM с другими кодеками можно взять широко распространенный и популярный колер H.264 компании Main Concept [1]. Этот кодек выполнен в виде отдельной самостоятельной программы, позволяющей закодировать видео-файл по стандарту H.264.

Для сравнения использовался фрагмент фильма «Гладитатор», изначально высокого качества, полученный с DVD диска посредством передискретизации изображения до меньшего разрешения. Данный фрагмент, содержащий много динамических сцен, кодировался обоими кодерами, потом декодировался назад, в результате чего получался файл, содержащий ошибки кодирования (артефакты). Полученный файл сравнивался с исходным. Для каждого кодера вычислялось отношение сигнал-шум закодированного файла на основе стандартного параметра Peak Signal to Noise Ratio (PSNR).

Для проведения анализа использовалась оригинальная IDM программа PSNR-checker. Данная программа позволяет в двух окнах вывести два изображения (исходное без артефактов и полученное после декодирования с артефактами), а также прямую разницу между изображениями, на которой видны все ошибки (артефакты кодирования). Программа также вычисляет среднее значение PSNR для всей последовательности.

Сравнение проводилось в августе 2005 года, и приведено только для информации. В настоящее время у компании MainConcept  есть новые версии кодека, так что результаты сильно устарели.

Полученные результаты сведены в таблице 1.

 

Кодек Main Concept

Коэффициент квантования, Q

Размер сжатого файла

PSNR, дБ

20

9.70 MB

43.24 дБ

25

5.93 МБ

39.97 дБ

30

3.40 МБ

36.50 дБ

Кодек IDM

Коэффициент квантования, Q

Размер сжатого файла

PSNR, дБ

20

6.96 МБ

43.69 дБ

25

4.14 МБ

40.92 дБ

30

2.33 МБ

37.56 дБ

 

Таблица 1 Сравнение кодеков IDM и MainConcept

 

Таким образом, из сравнения видно, что кодер IDM обладает преимуществом по сравнению Main Concept примерно на 30 процентов при дополнительном выигрыше в качестве на 0.4-1 дБ.

Ссылки:

[1] http://www.mainconcept.com/h264_encoder.shtml