HDTV.ru > Новости индустрии > HOWTO: Просмотр H.264/AVC HDTV вживую с применением DVB-карт

HOWTO: Просмотр H.264/AVC HDTV вживую с применением DVB-карт

20.07.2006

Часть 1: Введение
Введение
HDTV/ТВВЧ?
Практика
Компрессия MPEG-2
Компрессия MPEG-4/AVC
Европа
Прогнозы
ТВ
Грядущее
Железо
Компьютер

Часть 2: Статья
Конфигурация
Необходимый софт
Программы просмотра
SkyView
DVBViewer
Запись MPEG-4 каналов
ProgDVB
DVBdream
AltDVB
Кодеки
Другие конфигурации
Выводы
Заключение

Часть 1: Введение

Введение

Что-бы не говорили скептики, а будущее телевидения связано с улучшением качества передаваемого изображения. В эпоху становления ТВ, невысокое качество картинки определялось невозможностью сформировать изображение с большим количеством элементов. С развитем электроники стало возможным обойти это ограничение, но появилась следущая проблема - невозможность передать в эфире поток данных, требуемый для передачи качественной картинки. Наземный спектр полностью задействован, кроме того требовалось обеспечить совместимость с прежде разработанными системами передачи.

С выходом телевидения на широполосные спутниковые каналы, казалось наступит эра нового ТВ. Но в дело помимо техники вступила и экономика - каналы эти весьма дороги и вещателю выгоднее передавать несколько каналов обычного качества, чем один высококачественный. Последущее введение цифровой передачи ТВ-каналов, как это не странно, не принесло никакого улучшения качества картинки. Выгоду получил лишь вещатель - в полосе одного аналогового канала, стало возможным передать 5 - 6 цифровых неплохого качества. Более того, иногда зритель бывает даже в проигрыше - стремясь к экономии вещатель запихивает не 5, а 10 и более каналов в транспондер, естественно худшего качества.

Несколько лет назад общеизвестной стала аббревиатура HDTV - High Definition TV или в русском варианте ТВВЧ - ТВ Высокой Четкости. Несомненно именно оно произведет революцию в мире телевидения. Практически все эксперты ставят эту технологию в один ряд по значимости с появлением звука и цвета в кино, и собственно с появлением ТВ как такового.

HDTV/ТВВЧ?

Что-же такое HDTV/ТВВЧ? Попробуем кратко рассмотреть этот вопрос.
Изображение стандартного разрешения имеет разрешение 720 * 576 пикселей и формат экрана 4/3. Используется чересстрочная развертка (interlaced), при которой кадр разбивается на два полукадра с четными и нечетными строками. Полукадры (поля) воспроизводятся последовательно, с в 2 раза большей частотой - 50 раз в сек, уменьшая мерцание экрана. Использование чересстройной разверки в свое время помогло найти компромис между шириной полосы ТВ-канала, четкостью изображения и уровнем мерцания экрана При таком формате число элементов экрана - пикселей составлет около 414.720 шт.

Увы, чересстройная разверка приводит к дрожанию тонких горизонтальных линий на ТВ экране, и неприятному эффекту при отображении на устройствах с прогрессивной разверкой (компьютерном экране) изображения быстродвижущихся объектов.- "гребенке". Для формирования кадра используются два полукадра - нечетный и четный. Но второй показывает изображение, сформированное через 1/50 после первого. Именно поэтому бустордвижущиеся объекты покрываются зазубринами. Для подавления этого эффекта разработаны разнобразные алгоритмы, той или иной степени эффективности.

Современное HD-вещание сейчас использует два стандарта 1080i (i - чересстрочная развертка) и 720p (p - прогрессивная развертка, аналогично компьютерному монитору):

1080i - Изображение состоит из 1080 активных линий по 1920 отсчетов в каждой. Чересстрочная развертка, 25 кадров/сек (50 полей/сек). Соотношение сторон - 16:9, использованы квадратные пиксели. Число пикселей - 2.073.600. Стандарт определен в Рекомендациях ITU-R BT.709-5.
720р - Изображение состоит из 720 активных линий по 1280 отсчетов в каждой. Прогрессивная развертка, 50 кадров/сек. Соотношение сторон - 16:9, использованы квадратные пиксели. Число пикселей - 921.600. Стандарт определен SMPTE как 296M-2001

До сих пор нет единого мнения, что лучше: 2.073.600 чересстрочно или 921.600 построчно? Дело в том, что изображения в обоих форматах, 1080i и 720p, выглядят лучше в разных условиях. Формат 1080i предназначен для воссоздания мелких деталей в неподвижных кадрах и изображениях при незначительном движении или полном его отсутствии. Этот формат лучше всего подходит для "пространственного разрешения". Формат 720p имеет преимущества в воспроизведении движения. Он не вносит видимых искажений независимо от скорости движущихся объектов, поэтому обладает лучшим "временным разрешением". Кроме того прогрессивный стандарт является более простым для компрессии и приводит к более низкой скорости передачи данных.

Европейский Союз Вещателей (EBU) рекомендовал для вещания в Европе принять HD-формат с прогрессивным сканированием 720p, считая что это наиболее эффективное решение с точки зрения экономики и ширины полосы вещания. Как показывают опыты, с увеличением степени сжатия, качество изображения формата 1080i деградирует сильнее чем 720p.

Однако, как показала жизнь большинство вещателей выбрали формат 1080i, ссылаясь на то, что это широко распространенный в мире формат, а также в этом формате снимают большинством киностудий. Увы, в будущее проталкивается устаревшая технология чересстрочной развертки, которую в свое время пришлось применить ради компромиса между качеством изображения и частотой передачи кадров и следсвенно устранением мерцаний экрана.

Вопиющая несправедливость - все современные устройства отображения содержащие в соем составе матрицу отоображения - проекторы, плазменные и LCD телевизоры по своей сути - устройства с прогрессивной разверткой. Чересстрочная развертка актуальна только для устройств с последовательным формирование изображения - это хорошо известные аппараты с кинескопами (CRT). Как ни удивително, именно первым принадлежит будущее, именно на них ориентирован весь рынок HD-вещания, но именно им навязывается, совершенно несвойственный им чересстрочный режим.Для приведения чересстрочной развертки в построчную используются сложные алгоритмы, устраняющую вышеописанную гребенку. Увы, все они приводят к потери четкости изображения... Про мерцание тонких горизонтальных линий тоже упомянем.

Малозаметый (точнее малозамечаемый) аспект. Выше отмечалось, что изображение формата 1080i содержит 2.073.600, а изображение 720p - всего 921.600 пикселей. Казалось бы ошеломляющее преимущество! Но вспомним, что реально в 1/50 сек для изображения 1080i отображается всего 540 строк, а поле состоит из 1.036.800 пискселей, что всего на 12,5% больше чем для формата 720p. Зато сколько проблем дает чересстрочность. Дорогие эти 12,5%Конечно, использование формата 1080p устранит проблему в корне. Но увы, вряд-ли это скоро произойдет...

Наглядно показать изменение ситуации при переходе на HD можно как увеличение площади экрана, при одинаковом размере пикселя:

SD 4/3 -> 576 линий * 720 точек * 25 кадров /сек = 10 М пикселей /сек

HD 720p -> 720 линий * 1280 точек * 50 кадров /сек = 50 М пикселей /сек

HD 1080i -> 1080 линий * 1920 точек * 25 кадров /сек = 50 М пикселей /сек

Либо как уменьшение размера пикселя при неизменной высоте экрана.

Один немаловажный аспект - HDTV приближает зрителя к кинематографическому восприятию изображения. На этот факт нечасто обращают внимание. Как видно из рисунка, поле зрения стандартного ТВ экрано очень узко и неестественно для глаза, а HD уже значительно приближается к естесвенному изображению.

Кино -> 90% поля зрения

HD 16/9 -> 70% поля зрения

SD 3/4 -> 25% поля зрения

Практика

Итак, а что с практической реализацией? Справедливости ради, отметим, что первые HDTV трансляции были проведены японской компанией NHK с Олимпийских Игр 1964 года! Причем система HD-вещания была аналоговой, собственной разработки NHK. Впоследствии к 80-м годам появилась совместная разработка SONY и NHK.

Европа и Америка не спешили приянть японскую разработку. В Европе была разработана система HD-MAC, основанная на цифро-аналоговом стандарте для спутникового телевидения (МАС) и формирующая изображение из 1225 строк. Система оказалась мертворожденной, поскольку ее убило цифровое телевидение. Америка пошла своим путем - в 1996 году Американская федеральная комиссия по связи (FCC) утвердила стандарт, согласно которому картинка ТВЧ формируется из 1080 горизонтальных строк при развертке шестьдесят полукадров в секунду и формате 16:9.

Увы, сформировать единый мировой стандарт HDTV не удалось

Одним из основных сдерживающих факторов развития HD-вещания было многократный рост потока передаваемой информации, а следовательно и значительное увеличение стоимости передачи этого потока.

Как следует из вышеприведенного рисунка поток частота пикселей даже для ТВ стандартной четкости составляет 10 М пикселей/сек. При кодировании каждого пикселя 3-мя цветами по 8 бит, скорость несжатого потока составила бы 240 Мбит/сек! Передать такой поток непросто даже и сейчас. Естественно на помощь приходит сжатие, компрессия потока.

Еще на заре аналогового цветного ТВ для снижения объема передаваемой информации (и следственно сужения полосы) использовались особенности восприятия картинки человеком. В частности было известно, что глаз человека лучше различает градации яркости, а не цветности. Кроме того разные цвета воспринимаются глазом с разной четкостью (например синий, гораздо хуже, чем красный, а тот чем зеленый). Это позволяет резко снизить поток информации о цветности изображения.

Как известно, ТВ-изображение обладают большой избыточностью. В самом деле, основую часть экрана занимают сравнительно неподвижный фон и некоторые движущиеся детали. Именно этот факт лежит в основе практически любой системы цифрового сжатия (компрессии) изображения. Достаточно передать один базовый кадр, а потом некоторое время можно передавать промежуточные, отражающие только изменяющуюся информацию. Эти и еще ряд факторов, позволяют отбросить большое количество избыточной информации, без существенного ухудшения качества восприятия изображения.

При этом используется сжатие c откидывание второстепенной информации, знакомое по графическим файлам стандарта JPG. Степень сжатия - величина субъективная и выбирается вещателем исходя из множества факторов - доступной полосы пропускания, требовательности аудитории и пр. Итак, любая компрессия - это компромисс.

Компрессия MPEG-2

Для цифровых передачи ТВ-каналов стандартного разрешения в семействе стандартов DVB, используется алгоритм сжатия MPEG-2. Этот стандарт был специально разработан MPEG (Moving Pictures Experts Group), рабочей группой Международной Организацией Стандартизации (International Organization for Standardization - ISO, для кодирования ТВ сигналов вещательного телевидения и опубликован как международный стандарт ISO/IEC 13818. Он позволяет получить полную четкость декодированного ТВ изображения, соответствующую Рекомендации 601 МККР. (При скорости передачи видеоданных 9 Мбит/с качество ТВ изображения соответствует студийному).

Отметим, что стандарт описывает общие принципы компрессии, оставляя конкретные детали реализации за изготовителями кодеров. Прогресс не стоит на месте. В настоящее время при одинаковом визуальном качестве изображения, требуемая скорость потока (bitrate, битрейт) почти в 2 раза менее, чем на заре цифрового вещания.

Изображение стандартного разрешения имеет разрешение 720 * 576 пикселей и скорость информационного потока до 8 Мбит/сек (лицензионные DVD-диски). В практическом спутниковом вещании используются скорости не более 5 - 6 Мбит/сек, типично 3 - 4 Мбит/сек, а иногда и существенно меньше. Да и разрешение картинки некоторые горе-операторы сильно обрезают (например 544 * 480). Конечно, зрителея это не радует, но вещатель экономит. Отметим, что пиратские DVD тоже грешать этим (5 в 1, 10 в 1)

Как уже отмечалось выше, увеличениме числа элементов экрана при HD-передаче, увеличивает и информационную скорость, а следственно и полосу частот, требуемую для ее передачи. На практике при HD-вещании в стандарте MPEG-2 скорость потока достигает 18 - 20 Мбит/сек. Как видим, в один типичный 38 Мбит спутниковый транспондер вместо 5 - 6 каналов обычного качества помещается, 1 - максимум 2 канала высокой четкости. Далее вступают в дело законы экономики...

Компрессия MPEG-4/AVC

Как известно, если есть проблема, рано или поздно ее решат. На помощь вещателям пришли две новые технологии - усовершенствованный стандарт цифровой передачи DVB-S2 и новый стандарт компрессии изображения MPEG-4/AVC. О первой технологии мы поговорим в другой статье, здесь-же несколько раскроем вторую.

Ум человеческий пытлив и нашел, что-бы еще выбросить из потока информации, и как обработать данные на приёмной стороне, что-бы визуальное субъективное качество картинки не ухудшилось. Следующий виток в развитии алгоритмов компресcии ТВ-изображения - это открытый стандарт MPEG-4 (ISO 14496) – разработанный также Moving Picture Experts Group Изначально MPEG-4 предназначался не для стандартизации одного потенциального продукта, а для того, чтобы охватить большое количество под-стандартов, из которых поставщики продуктов могли бы выбрать то, что им нужно для своей продукции. Наибольший интерес представляют следующие:

ISO 14496-1 (Системы), формат контейнера MP4, анимация/интерактивность (например, DVD меню)
ISO 14496-2 (Видео #1), Продвинутый Простой Профайл (Advanced Simple Profile – ASP), которому соответствуют XviD, DivX 5, 3ivx.

ISO 14496-3 (Аудио), Продвинутое Кодирование Аудио (Advanced Audio Coding – AAC)
ISO 14496-10 (Видео #2), Продвинутое Кодирование Видео (Advanced Video Coding – AVC), так же известное как H.264

AVC/H.264 – это часть MPEG-4 стандарта, определяющая один из самых современных и технически совершенных форматов видео кодирования. Он был совместно завершён и специфицирован в 2003 году двумя группами: MPEG (Moving Pictures Experts Group) из Интернациональной Организацией Стандартизации (International Organization for Standardization – ISO и VCEG (Video Coding Experts Group) из Интернационального Телекоммуникационного Союза (International Telecommunication Union – ITU) Организации Объединённых Наций. Непосредственно AVC/H.264 стандарт был разработан Joint Video Team (JVT), которая включает экспертов из MPEG и VCEG. Со стороны MPEG, стандарт называется MPEG-4 Часть 10 (ISO 14496-10), а со стороны ITU – H.264 (по номеру документа ITU). Под этим названием формат уже широко известен. Официальное наименование нового стандарта, Advanced Video Coding (AVC), было выбрано MPEG как видео дополнение к аудио формату Advanced Audio Coding (AAC).

В отличие от стандарта MPEG-4/ASP (ISO 14496-2), технологии, описываемые в стандарте MPEG-4/AVC предназначены для обработки видеопоследовательностей, предварительно не разделенных на видеоплоскости. Довольно существенные изменения по сравнению со стандартом MPEG-4 претерпела компенсация движения. Следует выделить также еще две его особенности: большая точность представления векторов движения и другой способ увеличения масштаба опорных фреймов, используемых для получения предсказания. Допускается точность, равная либо 1/4, либо 1/8 макроблока (в стандарте MPEG-4 максимальная точность, как известно, составляет 1/4). Для масштабирования опорных фреймов применяется достаточно сложная многоточечная интерполяция.

Неполное сравнение MPEG-2, MPEG-4/ASP и MPEG-4/AVC (Envivio):

Эти ухищрения это позволяет в 2 и более раз уменьшить поток передаваемых данных по сравнению с MPEG-2. Заметим, при сохранении субъективно равного качества, но никак не его улучшении. Отменим, что и тут ничего не дается бесплатно. Сокращение полосы передачи, компенсируется возросшим на порядок количеством вычислений, требуемых как на передающей, так и на приёмной сторонах.

Итак, совместное примениение DVB-S2 и H.264/AVC позволяет вернуться к старой ситуации: 6 - 8 каналов на транспондер. Но уже HD-качества.

Справедливости ради заметим, что рекомендовал к применению два конкурирующих стандарта - H.264 и VC-1 основанный на Windows Media Video Encoder 9 компании Microsoft. Но все европейские вещатели выбрали H.264.

Часть 1: Введение
Введение
HDTV/ТВВЧ?
Практика
Компрессия MPEG-2
Компрессия MPEG-4/AVC
Европа
Прогнозы
ТВ
Грядущее
Железо
Компьютер

Часть 2: Статья
Конфигурация
Необходимый софт
Программы просмотра
SkyView
DVBViewer
Запись MPEG-4 каналов
ProgDVB
DVBdream
AltDVB
Кодеки
Другие конфигурации
Выводы
Заключение

Европа

Как уже отмечалось выше трансляция HD-канала в стандарте MPEG-2 достаточно неэкономично, т.к. один HD-канал требует полосу передачи достаточную для 4 - 5 каналов SD качества. Этот и ряд других фактором привкел к тому, что Европа (о России скромно умолчим) сильно отстала от CША, Японии, Австралии, где коммерческое HD-вещание достаточно развито и темпы развития не падают, а наоборот, нарастают. В Европе-же до недавнего времени складывался замкнутый круг - вещатели ничего не вещали - производители не выпускали HD-аппаратуры - смотреть было некому - не было рынка - студии не давали достаточного количества HD-контента.

Даже год назад, эксперты не находили единого ответа на вопрос, что лучше - быть пионером HD-вещания и сорвать куш, но набить шишек, либо идти вторым по проторенной дороге?

Положение в Европе стало меняться лишь три года назад, когда комнания Euro1080, при содействии SES-ASTRA и SONY, начала тестовое HD-вещание (13 сентября 2003 г). Сейчас компания вещает три канала - HD1, HD2, HD5 в формате MPEG-2 со спутников Astra (позиция 19.2E) и Sirius (позиция 5.0 E).

Позже к внедрению HD подключился и второй крупнейший спутниковый оператор, Eutelsat, запустивший демо-канал HD-forum.

И лишь прогресс техники в практической реализации технологий DVB-S2/H.264/ сделал рентабельным HD-вещание. Этот прорыв привел к тому, что уже к середине 2005 г. практически все крупные европейские ТВ-вещатели заявили о предстоящем запуске своих коммерческих HD-пакетов:
Premiere. Германия

ProSieben. Германия

Sat1. Германия

BSkyB. Великобритания

BBC. Великобритания

Canal+. Франция.

TPS. Франция.

Sky Italia. Италия.

Канал Euro1080 тоже перейдет на H.264 к 2007 г.

Часть 1: Введение
Введение
HDTV/ТВВЧ?
Практика
Компрессия MPEG-2
Компрессия MPEG-4/AVC
Европа
Прогнозы
ТВ
Грядущее
Железо
Компьютер

Часть 2: Статья
Конфигурация
Необходимый софт
Программы просмотра
SkyView
DVBViewer
Запись MPEG-4 каналов
ProgDVB
DVBdream
AltDVB
Кодеки
Другие конфигурации
Выводы
Заключение

Прогнозы

По данным английской аналитической компании Intex Management Services, к 2009 году доля HDTV вещания в Европе составит 7%. В 2009 году в Европе будет продано около 8 млн. HDTV систем, что составит около 17% продаж телевизоров в регионе. Если интерпретировать цифры, представленные компанией, в 2009 году цифровое телевидение появится в 108 млн. домов, в настоящее время это количество – около 47 млн. домов. По другим прогнозам в 2010 году в Европе будет насчитываться от 60 до 80 спутниковых, от 21 до 27 кабельных и от 4 до 14 эфирных HD-каналов.

Развитие HD-рынка будет ускоряться следующими факторами:
Растущая доступность "HD ready" телевизоров

Доступность HDTV-ресиверов на рынке

Достижение ведущими провайдерами платного телевидения критических уровней развития на всех основных рынках

Увеличение объемов производства HD-контента

Увеличение числа телевизионных HD-каналов и HD DVD

Пожалуй спорт можно рассматривать в качестве локомотива зрительского спроса. Основные спортивные события - Олимпиады, Чемпионаты по футболу - напрямую влияют на уровень продаж HD-оборудования.

Часть 1: Введение
Введение
HDTV/ТВВЧ?
Практика
Компрессия MPEG-2
Компрессия MPEG-4/AVC
Европа
Прогнозы
ТВ
Грядущее
Железо
Компьютер

Часть 2: Статья
Конфигурация
Необходимый софт
Программы просмотра
SkyView
DVBViewer
Запись MPEG-4 каналов
ProgDVB
DVBdream
AltDVB
Кодеки
Другие конфигурации
Выводы
Заключение

ТВ

Стремительное развитие HDTV имеет и свои "минусы". На волне популярности стандарта некоторые производители принялись спекулировать на этом понятии и для увеличения продаж позиционировать свою продукцию как HD-технику.

Чтобы сохранить "чистоту" формата и защитить права потребителей, в январе этого года организация EICTA (European Information & Communications Technology Industry Association) утвердила стандарт для техники, которая может продаваться под ярлыком HD-ready. В стандарте прописан минимальный набор функций современного ТВ, совместимого с грядущим переходом на цифровое телевещание. В организации полагают, что эти меры оградят рядового пользователя от ошибок при покупке электроники.

Грядущее
Разработчики компании NHK работают над последователем стандарта HDTV, названным UHDTV (U – ультра). UHDTV предусматривает не менее 32 млн. элементов изображения с максимальным разрешением до 7680 x 4320. Частота кадровой развертки – 60 кадров в секунду. Звук - предусматривается 24 канала по формуле 22.2. Формат UHDTV предусматривает размер диагонали экрана до 11,4 м (450"). При нынешних технологиях для 18 минут записи в формате UHDTV необходим объем порядка 3,5 терабайт, что эквивалентно 750 современных DVD.

Железо
Вернемся в 2006 г. Еще не все трудности преодолены! Вспомним о возросшем объеме вычислений. Обычный, даже дорогой ресивер для приёма спутниковых каналов не справляется с приёмом HDTV даже в MPEG-2 - его декодер просто не рассчитан на формат изображения и увеличенный поток данных HD-вещания. Кроме того, как описано выше, H.264 требует принципиально иных алгоритмов декодирования.

Несмотря на то, что еще в начале 2005 г компании STMicroelectronics и Broadcom объявили о выпуске одночиповых MPEG-4/AVC декодеров (STi7710 и BCM7038 соответственно), производители спутниковых ресиверов не спешили запускать в производство новые модели. Это привело к дефициту на рынке MPEG-4 премников. Дошло даже до того, что германский Premiere 4 раза переносил дату старта своего HD-пакета - его просто не на чем было смотреть. Сейчас (лето 2006 г) на рынке есть уже несколько моделей от разных изготовителей, но количественный дефицит все равно заметен.

Компьютер

И вот наконец, мы подходим к цели опубликованной ниже статьи. В силу своей универсальности, компьютеры позволяют применять новые технологии, до того как они находят широкое воплощение в бытовой технике. Не исключением стало и HDTV. Уже первые HD-трансляции стандарта MPEG-2 принимались при помощи обычных недорогих DVB-карт, в то время как HD-ресивер стоил в 10 раз дороже.

Важное замечание: Для приёма каналов стандарта DVB-S2 требуются соответствующие dvb-карты. Они уже появляются на рынке Существующие dvb-премники использовать для приёма DVB-S2 невозможно!

Но не все так печально. MPEG-4 совсем не обязательно влечет за собой DVB-S2. Ряд каналов вещают в привычном DVB-S/H.264. На сегодня это (открытые):
TPS HD promo. Atlantic Bird 3, Hot Bird

M6. Hot Bird

Astra HDTV promo. Astra 1D, 23.5°E

BBC HD promo. Astra 2D, 28.2°E
Приём и главное отображение MPEG-2 каналов на компьютере не вызвал большого затруднения - лишь бы CPU справился с задачей. На тот момент сам процесс декодирования MPEG-2 был уже несколько лет отлажен на DVD-дисках и программные декодеры понимали разрешение HD-каналов. Совсем иное дело MPEG-4, тем более H.264. С его декодированием, справляются без проблем только топовые модели процессоров, а главное - нет отлаженных программных декодеров (кодеков). Они еще в процессе разработки и отладки.

Со стороны железа ситуацию несколько смягчает то, что последние видеоадаптеры NVIDIA и ATI имеют апапратную поддержку декодирования H.264. Но ее програмная поддержка тоже далеко не отлажена. Программы для приёма спутникового ТВ еще не адаптированы для живого отображения MPEG-4/AVC. Все это приводит к тому, что настроить свою систему для приёма, отображения и записи HD-каналов в стандарте MPEG-4/H.264 бывает сложно даже опытным пользователям.

Предлагаемая ниже статья Андрея Великанова, надеемся поможет энтузиастам спутникового приёма в настройке собственных систем. Отметим, что публикуем ее в знаменательный день для развития европейского HD-вещания. Сегодня, 9 июня 2006 г. в Мюнхене стартует Чемпионат Мира по футболу-2006. Все его игры будут транслироваться в HD-качестве. Практически все эксперты, да и просто здравомыслящие люди не сомневаются, что это событие послужит мощнейшим катализатором HDTV в Европе. Надеемся и в России тоже.

Часть 1: Введение
Введение
HDTV/ТВВЧ?
Практика
Компрессия MPEG-2
Компрессия MPEG-4/AVC
Европа
Прогнозы
ТВ
Грядущее
Железо
Компьютер

Часть 2: Статья
Конфигурация
Необходимый софт
Программы просмотра
SkyView
DVBViewer
Запись MPEG-4 каналов
ProgDVB
DVBdream
AltDVB
Кодеки
Другие конфигурации
Выводы
Заключение

Часть 2: Статья

Конфигурация

Исследование проводилось на следующей конфигурации:
M/b MSI K8N Neo4 (chipset Nvidia nForce 4 Ultra)

CPU AMD Athlon 64 X2 4200+
RAM 2Gb DDR-3200
Video Nvidia GeForce 7600GT
DVB-карта Technisat SkyStar-2

Сразу хочу пресечь досужие рассуждения о том, что, мол, железо слишком круто и т.п. При апгрейде компьютера я в первую очередь ориентировался на минимальные требования производителей для новых DVB-S2 карт - (KNC One TV-Station DVB-S2 Plus и Technotrend S2-3200 HDTV-S2), софт которых программно декодирует H.264 HDTV поток. О том, насколько это необходимо – см. выводы.

Примечание: Карта KNC One TV-Station DVB-S2 Plus уже свободно продается, скоро мы опубликуем результаты ее тестирования. Пока скажем, ее софт свободно декодирует H.264. В то-же время карта Technotrend S2-3200 HDTV-S2, чей анонс ожидался в конце мая, так и не появилась в продаже. Как будет работать ее софт - пока можно только предполагать.

Необходимый софт

ОС Windows XP.

Свежие видео драйвера от Nvidia Forceware. Возможность использования аппаратного ускорения для AVC/WMV появилась зимой 2006 года, по-моему с драйверов версии 84.21.

Последняя версия Cyberlink PowerDVD 7 . У меня PowerDVD.exe v 7.0.1724, и CL264dec.ax v1.7.0.1626. Для того, чтобы Cyberlink H.264/AVC Decoder появился в кодеках, необходима Deluxe версия PowerDVD. Лекарство для этого легко ищется в сети.

Программы просмотра.
На сегодняшний день положение с популярными вьюерами следующее:
ProgDVB – имеет тестовую, неофициальную поддержку MPEG-4

MyTheatre и все DVBCore based проги – не умеют парсить (разбирать, parse) MPEG-4 поток.

AltDVB – не умеет парсить MPEG-4 поток.

DVBdream – поддержка MPEG-4 в процессе разработки.

Существуют лишь 2 программы, официально заявивших поддержку MPEG-4 видеопотока:
SkyView Marfi

DVBViewer Hackbart`а

Соответственно потенциальный просмотр возможен только на SkyStar2 и клонах Twinhan.

Часть 1: Введение
Введение
HDTV/ТВВЧ?
Практика
Компрессия MPEG-2
Компрессия MPEG-4/AVC
Европа
Прогнозы
ТВ
Грядущее
Железо
Компьютер

Часть 2: Статья
Конфигурация
Необходимый софт
Программы просмотра
SkyView
DVBViewer
Запись MPEG-4 каналов
ProgDVB
DVBdream
AltDVB
Кодеки
Другие конфигурации
Выводы
Заключение

SkyView

Для просмотра нужно: SkyView v1.5117.0.4664/3249NET.

1) Инсталлируем.

2) Запускаем RegEdit, в HKCU/Software/MARFI.AX добавляем новый DWORD value m_EnableMPEG4 и устанавливаем значение в 1.

3) Запускаем SkyView, включаем MPEG-4 HDTV канал (например HD Forum с HotBird).

4) Только для владельцев двухъядерных процессоров. По умолчанию SkyView работает только на одном проце. Для исправления – запускаем task manager, правой кнопкой на процессе SkyView, кликаем Set affinity и устанавливаем флажки для всех процессоров.

5) Выставляем для процесса SkyView приоритет AboveNormal или High. Внимание! Владельцам слабых процессоров этого делать крайне не рекомендуется – потом не сможете закрыть SkyView.

6) Кликаем правой кнопкой по окошку просмотра -> DirectX Filters -> Configure. Открывается окно Select A/V Filters.

7) В Available Video Filters выбираем Cyberlink H.264/AVC Decoder.
8) Video Renderer лучше поставить Overlay Mixer – меньше нагрузка на проц.

9) В списке Current Filters выбыраем Cyberlink H.264/AVC Decoder и жмем кнопку Property. В появившемся окне включаем флажок Use DXVA. Сохраняем. К сожалению, у меня включение данного флага не оказывает абсолютно никакого влияния на SkyView/Cyberlink, т.е. аппаратная поддержка не включается.

10) Все остальное оставляем по умолчанию.
11) Жмем Try – должна появиться картинка. Граф можно сохранить кнопкой Save.

Резюме: Просмотр с помощью SkyView возможен. Загрузка моего процессора – 60-100% в режиме overlay. При этом на сложных сценах имеем подергивания. Очень неважно выглядит картинка при просмотре динамичного видео (например, спорт) – размытость и «эффект кино». В режимах VMR и VMR 9 смотреть практически невозможно – картинка сильно дергается (при этом нагрузка на процессор возрастает незначительно – видимо, баг SkyView). Аппаратную поддержку видеокарты включить не удалось, это большой минус.

Часть 1: Введение
Введение
HDTV/ТВВЧ?
Практика
Компрессия MPEG-2
Компрессия MPEG-4/AVC
Европа
Прогнозы
ТВ
Грядущее
Железо
Компьютер

Часть 2: Статья
Конфигурация
Необходимый софт
Программы просмотра
SkyView
DVBViewer
Запись MPEG-4 каналов
ProgDVB
DVBdream
AltDVB
Кодеки
Другие конфигурации
Выводы
Заключение

DVBViewer
Для просмотра нужно: DVB Viewer v 3.4.10.13 beta + DVB Viewer H.264 kit v1.2.2. Версия лицензионная, ссылок дать не могу. При желании можно найти в сети, как и лекарство к ней.

1) Инсталлируем DVBViewer.
2) Устанавливаем DVB Viewer H.264 kit.
3) Запускаем DVBViewer.
4) Открываем опции программы (Settings -> Options).
5) В списке опций выбираем Extended. Устанавливаем Priority в High, выключаем флаг «Use Only First CPU» (актуально только для многоядерных систем).

6) В списке опций выбираем DirectX. Устанавливаем Video Renderer в Overlay Mixer (как наименее ресурсоёмкий). Устанавливаем H.264 Video Decoder в Cyberlink H.264/AVC Decoder. Возможно, понадобится выключить флаг «Video Format Detection».

7) Сохраняем опции и закрываем DVBViewer.
8) Запускаем RegEdit. Открываем ключ HKCU/Software/Cyberlink/Common/cl264dec. Если в HKCU/Software/Cyberlink/Common нет ключа cl264dec, то его надо создать. В HKCU/Software/Cyberlink/Common/cl264dec создаем новый ключ DVBViewer. Добавляем в него следующие значения:

[HKEY_CURRENT_USER\Software\Cyberlink\Common\cl264dec\DVBViewer]
"UIGamma"=dword:00000000
"UICB"=dword:00000000
"UICR"=dword:00000000
"UICON"=dword:00000000
"UISAT"=dword:00000000
"UIUseHVA"=dword:00000001
"UIVMode"=dword:00000002
"EnableVMR"=dword:00000001
"EnableVMR9"=dword:00000001

9) Запускаем DVBViewer, включаем MPEG-4 HDTV канал (например HD Forum с HotBird). Смотрим.

Резюме: с помощью DVBViewer (с соответствующим оборудованием) можно комфортно смотреть MPEG-4 HDTV на компьютере. При использовании аппаратного ускорения (UIUseHVA= 1) загрузка моего процессора составляет 20-40%! (в зависимости от сложности сцены и используемого рендерера – Overlay/VMR7/VMR9). Отдельно хочу порадовать любителей спорта (особенно в преддверии ЧМ по футболу) – при аппаратном ускорении и Bob-deinterlace (UIVMode= 2) картинка абсолютно четкая и плавная. Футбол и баскетбол выглядят практически как на интерлейсном телеке. Подергивания отсутствуют.

Графики загрузки процессора. AMD Athlon 64 X2 4200+, Nvidia GeForce 7600GT

аппаратное ускорением выключенно

аппаратное ускорением включено

Отличный результат, сокращение загрузки CPU в два раза!

Часть 1: Введение
Введение
HDTV/ТВВЧ?
Практика
Компрессия MPEG-2
Компрессия MPEG-4/AVC
Европа
Прогнозы
ТВ
Грядущее
Железо
Компьютер

Часть 2: Статья
Конфигурация
Необходимый софт
Программы просмотра
SkyView
DVBViewer
Запись MPEG-4 каналов
ProgDVB
DVBdream
AltDVB
Кодеки
Другие конфигурации
Выводы
Заключение

Запись MPEG-4 каналов

Запись MPEG-4 каналов следует делать в формате transport stream (.ts). Смотреть записанные файлы можно с помощью TSPlayer, входящего в DVB Viewer H.264 kit либо с помощью PowerDVD.

Для TSPlayer настройки очень похожи на DVBViewer: нужно выставить Cyberlink H.264/AVC Decoder и создать ключ TSPlayer в HKCU/Software/Cyberlink/Common/cl264dec с теми же значениями, что и для DVBViewer. Также TSPlayer позволяет выполнять примитивную резку записанных файлов ts.

ProgDVB

Как уже отмечалось выше, поддержка AVC/H.264 в ProgDVB неофициальна. Сама утечка информации о ней достаточно таинствена. В конце апреля на форуме ProgDVB появилось сообщения о тестовых AVC/H.264 трансляциях на спутнике Ямал-201, 90 в.д и даны ссылки на требуемые модули. Позже была найдена информация, что данные трансляции проводились на презентации технико-внедренческой зоны в г. Томск, во время саммита Россия - Германия 26-27 апреля 2006 года. Вещание осуществлялось в течение нескольких дней из Телепорта Томского государственного университета. На стенде группы компаний "Элекард" (известный разработчик кодеков), впервые в России было продемонстрировано вещание видеосигнала телевидения высокой четкости (HDTV) в стандарте DVB через спутник с использованием видеокодека H.264 AVC.

Судя по тому, что приведенные в форуме ссылки вели на elecard.net.ru, можно предположить, что поддержку MPEG-4/H.264 к ProgDVB прикрутили разработчики из Elecard. Что в общем-то неудивитетеьно, ибо кодек Elecard всегда был по умолчанию для ProgDVB.

1) Инсталлируем ProgDVB v4.72.8 (видимо, будет работать любая весия, выпущенная после 20 апреля)
2) Закачиваем H.264 ProgDVB pack
3) Копируем файлы из архива в соответствующие папки ProgDVB.
4) Запускаем reg_avc.bat для регистрации новых фильтров.
5) Запускаем ProgDVB с ключом /tsmode: ProgDVB.exe /tsmode
6) Открываем Settings -> Audio and Video, закладка DirectShow. Для TV Channels ставим граф CyberlinkAVC. Устанавливаем рендерер по вкусу (примечание: у меня нормально заработало только с VMR9). Сохраняем установки.

7) Включаем MPEG-4 HDTV канал (например HD Forum с HotBird). Должна появиться картинка.
8) Выбираем File -> Property, открывается окно Decoder info. Кликаем на Cyberlink H.264/AVC Decoder в списке фильтров и жмем кнопку Property.

9) В открывшемся окне установок фильтра включаем галку Use DxVA (включаем аппаратную поддержку декодирования H.264). Режим Video mode устанавливаем в Bob (или по вкусу). Сохраняем.

10) Перезапускаем ProgDVB, чтобы включилось аппаратное ускорение. Смотрим.
11) Если наблюдаем затыки и подергивания: Выбираем File -> Property, открывается окно Decoder info. Кликаем на Mpeg2Demiltiplexer в списке фильтров и жмем кнопку Property.

В открывшемся окне установок фильтра устанавливаем значение Generation of PSI output в On. Сохраняем. Перезапускаем ProgDVB. У меня после этого затыки пропадают.

Еще пара комментариев:
В архиве имеется граф для Elecard AVC/H.264 Decoder - tv.ElecardAVC.xgr. Его также можно использовать. Минусы те же, что и раньше – высокая загрузка процессора и невозможность включить аппаратное ускорение.

Графы для AVC режима можно сделать самим под ваши кодеки (например, CoreAVC). Но есть пара тонкостей.

Для начала надо записать .mpg файл с H.264 видео (именно program stream, а не transport stream).

Далее в GraphEdit добавляем FileSource (Async.) с этим файлом, подключаем к нему Elecard MPEG Demultiplexer.

Ну и далее – ваши кодеки к H.264 и аудио выходам.

Сохраняем как XML

Затем открываем сохранённый файл блокнотом и ищем пины с названиями типа H264 (PID NN @ Prog#MMMM) и Audio (PID NN @ Prog#MMMM) и меняем их на Video и Audio соответственно, сохраняем граф в папку ProgDVB\FilterGraphs.

После тюнинга граф не откроется в GraphEdit, но будет работать в ProgDVB.

Резюме: ProgDVB работает практически так же хорошо, как и DVBViewer.
Есть минусы:

большая загрузка процессора (в моем случае 40-60% с включенной аппаратной поддержкой декодирования, в DVBViewer – в 1.5 раза меньше);

более глючная реализация – довольно часто следуют подвисания картинки и затыки со звуком; я подозреваю, что Прог не анонсирует поддержку H.264 именно из-за этого;

мне не удалось заставить работать звук на AC3 канале – возможно, парсер ProgDVB пока не умеет выделять AC3 звук из MPEG-4 потока.

Но есть и плюсы:

поддержка широкого списка sat карт;

нативная поддержка MD плагинов и, соответственно, возможность просмотра кодированных H.264 каналов.

[pf]Следует иметь в виду, что H.264 будет работать только с картами, могущими выдавать транспортный поток. Т.е. SkyStar1 в пролёте. К огромному сожалению, похоже, что дни этой прекрасной платы сочтены.

Часть 1: Введение
Введение
HDTV/ТВВЧ?
Практика
Компрессия MPEG-2
Компрессия MPEG-4/AVC
Европа
Прогнозы
ТВ
Грядущее
Железо
Компьютер

Часть 2: Статья
Конфигурация
Необходимый софт
Программы просмотра
SkyView
DVBViewer
Запись MPEG-4 каналов
ProgDVB
DVBdream
AltDVB
Кодеки
Другие конфигурации
Выводы
Заключение

DVBdream

Творение группы программистов из Турции, програма DVBdream, уже имеет тестовую поддержку AVC/H.264. Я ее протестировал, для просмотра пока не годится - сильные и постоянные затыки.

Описание и ссылки на тестовую версию на форуме Happysat

19 июня выпущен релиз DVB Dream v1.1h с официальной поддержкой H.264. По сообщениям на форуме работает очень удачно.
AltDVB

Удачная программа румынского програмиста AltDVB, видимо, в ближайшее время обзаведется поддержкой AVC/H.264. В форуме программы на Happysat автор проводит опрос какие функции надо добавить в программу в первую очередь. Поддержка AVC/H.264 на первом месте!
Проголосуй!

Кодеки

Тестировались следующие AVC/H.264 кодеки:

Intervideo H.264 decoder - www.intervideo.com

Cyberlink H.264/AVC decoder - www.cyberlink.com

Elecard AVC/H.264 Decoder - www.elecard.com

CoreAVC Video Decoder - coreavc.corecodec.org

Удалось заставить работать на SkyView и DVBViewer лишь Cyberlink. Elecard с горем пополам работал на SkyView с загрузкой процессора 100%. Аппаратная поддержка у Elecard отсутствует как класс. Intervideo и старый CoreAVC вообще не работал.
На днях вышел новый CoreAVC v1.1 Декодер не имеет аппаратной поддержки, но показал блестящие результаты:

Картинка гораздо лучше Cyberlink (IMHO). Особенно на сильно пожатых каналах (арабский фид с ЧМ - ~ 9 Мбит/сек)

Загрузка процессора существенно ниже всех остальных программных кодеков и сопоставима с загрузкой при аппаратной поддержке. На моем двухядерном Athlon 64 X2 4200 - 35-50%.

Прекрасно и гладко работает со SkyView

Работает на DVBViewer, но с небольшими затыками

Построить граф для ProgDVB пока не получилось

О информации SEAL, минимальная загрузка CPU выходит при установках:

Skip all debloking

Software doulbe framerate

Итак, на сегодня имеем: отличный программный кодек CoreAVC v1.1, кодек с аппаратной поддержкой от Cyberlink. Практически все популярные вьюеры уже умеют, либо тестируют, либо в ближайшее время обзаведутся поддержкой H.264/AVC! К сожалению, отстает MyTheatre. Программа во многих отношениях передовая, но с H.264 оказалась в хвосте списка.

Форум H.264/AVC на DOOM9.ORG

Другие конфигурации.

Я провел дополнительное тестирование видеокарты Nvidia GeForce 6600 с процессорами Athlon XP 1700+ и Athlon XP 2800+. К сожалению, нормального просмотра на этих системах не получилось. Аппаратный режим для H.264 на GF6600 не включается. На глаз Athlon 1700+ показывает 5-10 кадров секунду, Athlon 2800 – 15-20 кадров.

Выводы

На сегодня уже возможен комфортный и беспроблемный просмотр H.264 HDTV каналов на компьютере. Требования производителей нового железа к аппаратной части компьютера для H.264 HDTV можно считать обоснованными в случае полностью программного просмотра. При использовании же современных видеокарт, например Nvidia GeForce 7600GS,GT, ATI Radeon X1300, Х1600, требования к процессору существенно падают. GeForce 6600 оказалась неспособна ускорять H.264 HDTV. Для справки - Полный список адаптеров от Nvidia с аппаратным ускорением декодирования

Заключение

Ну и в заключении хотелось обратиться к разработчикам популярных программ просмотра: Господа, может быть хватит отнекиваться и ссылаться на отсутствие нормальных H.264 декодеров и разные прочие причины? А просто добавить парсеры MPEG-4 потока?
Работа над отладкой приёма спутниковых HD-каналов в H.264 продолжается... Следите за новостями и сами принимайте участие в коллективной работе, сообщайте сообществу и об своих удачах и об ошибках.

09-06-2006 (с дополнениями от 12, 17 и 20 июня)
redNight, он-же Андрей Великанов. Самара
Для связи: форум Пирамида
Globus, он-же Алексей Силяков. Москва

Вернуться назад