Преамбула No.1: все примеры даны относительно MPlayer 1.0pre3 или старше.
Преамбула No.2: в качестве исходного материала будет использоваться DVD.
Преамбула No.3: этот документ не есть пошаговое howto; он предназначен
для тех, кто как минимум прочитал man mencoder и FAQ.
Терминология
------------
Макроблок
Так называется сегмент изображения 16x16 пикселей, включающий себя 4
блока яркости размером 8x8 пикселей и 2 блока насыщенности размером
8x8 пикселей.
Quantizer
Quantizer -- некоторое значение качественности макроблока, полученного
с указанными настройками. Разбивая картинку на макроблоки кодек
различные части изображения кодирует по разному, исходя из тех или
иных условий и параметров. Значение 1 соответствует максимально
возможному качеству кодирования макроблока. Значение 31 - минимально
возможному качеству. О соотношении качество/размер нетрудно
догадаться... ;-)
Для более точных рассчётов значений quantizer'а как правило
используется 2 прохода кодирования. Во время первого прохода
необходимая кодеку информация по каждому кадру собирается в файл. Во
время второго прохода кодек использует собранную информацию для более
точных рассчётов. По умолчанию этот файл называется divx2pass.log. Он
представляет из себя текстовый файл, в который покадрово записаны
усреднённые метапараметры изображения для каждого кадра.
В старых версиях MPlayer/libavcodec файл divx2pass.log содержал в себе
значения quantizer'а, которое можно было анализировать с помощью
скрипта countquant.pl. Теперь в файле divx2pass.log на месте значений
quantizer'а находится не совсем quantizer/118, поэтому для оценки
значений quantizer'а следует к -lavcopts добавлять параметр psnr, в
результате чего будет создаваться файл, содержащий соотношения
сигнал/шум для каждого кадра, а также значения quantizer'а.
Получить гистограмму, подобную получаемой с помщью старого скрипта
countquant.pl, можно воспользовавшись скриптом cq
(ftp://rusunix.org/pub/warez/MPlayer/cq). Вот так примерно
выглядит результат его работы:
$ cq psnr_195944.log
2: 937 62.51% 52.64%
3: 562 37.49% 47.36%
Из чего можно понять, что из 1499 кадров видео 937 из них (62.51%)
имели среднее значение quantizer'а 2, а 562 (37.49%) -- значение 3. В
последнем столбике находится средневзвешанная величина наоборот. :-)
Ещё один полезный скрипт называется calcbpp.pl: он высчитывает
показатель под названием <<количество битов на пиксел>> (bits per
pixel) полученного видео. В достаточно усреднённом виде шкала влияния
значений этого параметра на визуальное восприятие выглядит так:
значение bpp Визуальная характеристика видеоряда
<= 0.10 УЖЫС
<= 0.15 Очень плохое качество
<= 0.20 Будут видны края макроблоков
<= 0.25 Хорошее качество
> 0.25 Визуально качество не отличается от видеоряда с bpp < 0.25
> 0.30 Можно использовать более высокое разрешение
Как уже было отмечено, эта шкала достаточно усреднена. Так фильм с
малым количеством динамичных сцен и/или большим количеством несложных
однородных кадров и/или с большим количеством сцен с чёрным фоном
может иметь отличное качество и при bpp==0.15, и наоборот, фильму,
переполненному сложными текстурами и подвижными часто сменяющимися
сценами, будет не всегда достаточно и 0.30 для хорошего качества.
Видео с постоянным значением quantizer'а
----------------------------------------
Как правило, современные фильмы на чистых двухслойных DVD не требуют
долгих раздумий на то, каким образом их пожать. В большинстве таких
случаев на мой взгляд оказывается достаточным использовать постоянное
значение quantizer'а (bitrate в этом случае получается переменный):
vqscale=2. -lavcopts при этом выглядит например так:
vcodec=mpeg4:mbd=2:keyint=300:v4mv:vqscale=2:mpeg_quant:trell:cbp:mv0:qpel
(неописанные параметры пока игнорируем).
Полученный таким образом фильм оригинального разрешения 720x576 и
соотношения 16:9 на мониторе с соотношением 4:3 будет иметь размеры
1024x576, а фильм с разрешением 720x480 будет иметь размеры 854x480,
чего более чем достаточно, даже если не смотреть его в полный экран.
MPEG видео, который лежит на DVD также можно оценивать с помощью bpp,
поэтому этот метод может оказаться малоэффективным для фильмов с
низким bpp (большая длительность, низкий поток) или фильмов,
изображение в которых зашумлено.
Видео с переменным значением quantizer'а
----------------------------------------
В пределах кадра значения quantizer'а для разных макроблоков могут
иметь различные значения. Это порой позволяет существенно сократить
размер получаемого файла и/или сконцентрировать внимание кодека на те
участки, которым требуется более качественное изображение и
использовать макроблоки с худшим качеством на участках с малой
детализацией или подвижностью, той или иной степени освещённости.
Крайне рекомендуется использовать 2 прохода при создании видео с
переменным значением quantizer'а, даже если планируется создать видео
небольшого размера с низким качеством. Для двухпроходного кодирования
к lavcopts добавляются параметры vpass=1 и vpass=2 в первом и втором
проходе соответственно.
Начнём с параметров, которые определяют работу кодека в целом:
vbitrate
Это собственно bitrate для видеопотока. Задача quantizer'а уместить
полученную совокупность макроблоков в этот поток. Это ещё не означает,
что полученный файл будет содержать видео именно такого потока. Это
всего лишь предел, за который quantizer'у запрещено перешагивать. При
кодировании чрезмерно динамичных фильмов с постоянными сменами кадра
не стоит бояться установить этот параметр в 1800 или даже 2400.
Посмотрев средневзвешанные значения quantizer'а можно оценить,
насколько близко quantizer подошёл к пределу.
vqmin, vqmax
Как можно догадаться из названий параметров -- это минимально и
максимально допустимые значения quantizer'а. По умолчанию этот
диапазон 2-31. Попробуйте сжать кусочек видео с постоянным
quantizer'ом 2, а затем 31. Сравнив полученные результаты можно
определиться в пределах. ;-) Я редко использую максимальное значение
более 10 при кодировании качественных и высокодинамичных фильмов.
vme
Алгоритм оценки движения макроблоков. На одних фильмах может вполне
хорошо себя показывать алгоритм по умолчанию (vme=4), на других --
экспериментальный алгоритм X1 (vme=5). Пробуйте на кусках видео и
оценивайте размеры файлов и гистограмму значений quantizer'а. Не
забудьте посмотреть полученные результаты. :-)
vqcomp
Этот параметр регулирует <<компрессию>> значений quantizer'а между
кадрами. По-умолчанию он равен 0.5, что не всегда достаточно для
мгновенной смены режима quantizer'а между сценами либо на
высокодинамичных сценах, а следовательно, сцена с высокой детализацией
при появлении после сцены с низкой детализацией будет сначала размыта
либо нечётко отрисована. Я бы порекомендовал сделать несколько пробных
кусков со значениями от 0.6 до 0.8 и посмотреть на полученное видео и
значения quantizer'а.
vqblur
Этот параметр указывает, насколько нужно усреднять значения
quantizer'а относительно значений предыдущих кадров. По умолчанию он
равен 0.5, т.е. усредняет наполовину. В некоторых ситуациях это может
привести к уродованию облаков, морской пены, брызг и т.п. Посему в
зависимости от содержания его лучше выставить в 0.25 а то и того
меньше.
mbd
Алгоритм кодека, принимающий решение, каким будет макроблок на том или
ином основании. Рекомендую использовать значение 1, если планируете
создавать не очень качественное видео (при таком алгоритме макроблок,
требующий меньше всего битов будет выбран), и значение 2, если
планируете создать видео хорошего качества.
trell
Этот параметр заставляет находит наиболее оптимальный режим для
каждого макроблока, исходя из количества ошибок (разницы оригинального
и сжатого макроблока) на основании отношения освещённости к битрэйту и
размера полученного макроблока в разных режимах. Замедляет
кодирование, но в результате получаются более похожие на оригинал
макроблоки.
cbp
Грубо говоря более придирчивый trell. Может использоваться только с
trell.
mv0
Сжимать каждый макроблок без движения, на основании чего выбирать
лучший. На малоподвижных сценах может сэкономить немало битов.
qpel
Этот параметр позволяет создавать некоторого рода компенсацию движения
макроблоков за счёт использования в расчётах до 1/4 каждого пиксела.
Задействовать или не задействовать qpel зависит исключительно от
динамичности фильма: в динамичных фильмах эта возможность позволит
уменьшить размер и сделать движения макроблоков более естественными.
Если же картинка преимушественно статичная -- qpel только увеличит
время кодирования, не оказав видимого влияния на результат.
Также не рекомендуется использовать эту компенсацию для видео с низким
потоком (1600 и меньше), ибо кодек будёт очень часто всё равно
<<игнорировать>> значения этих точных расчётов, а когда не будет
игнорировать, это только увеличит размер, не оказав существенного
влияния на качество.
v4mv
Этот параметр позволяет каждому макроблоку иметь 4 вектора движения. Я
бы рекомендовал использовать эту возможность везде, за исключением
некоторых видов анимации. Вкупе с qpel эта возможность позволяет
кодеку лучше определять движения макроблоков, а следовательно и иметь
меньший размер.
mpeg_quant
Этот параметр указывает на использование MPEG quantizer'а вместо H.263
(который стоит по умолчанию). Рекомендуется (за исключением случая,
когда вы создаёте видео для потокового вещания).
vlelim & vcelim
Каждый макроблок содержит в себе блоки яркости и насыщенности. Эти
параметры указывают пороги изменений яркости и насыщенности, не
достигнув которых значения quantizer'а останутся прежними для блоков
яркости и насыщенности. Другими словами, насколько чувствителен кодек
к изменениям яркости и насыщенности в макроблоке, и при каких
изменениях яркости и насыщенности пересчитывать весь макроблок.
Порог изменения яркости (vlelim) желательно выставлять в отрицательное
число: чем выше его абсолютная величина, тем более аморфен будет кодек
к изменению яркости в макроблоке. Естественно, это уменьшит размер
получаемого файла и увеличит различие между макроблоками, сделав их
очертания и изменения картинки более видимыми и дискретными на
каком-то промежутке времени.
Соответственно, порог изменения насыщенности (vcelim) желательно
устанавливать в положительное число.
Одним из важных факторов при установке этих параметров является
соотношение абсолютных величин, которое не должно быть слишком
большим. Будет неплохо, если это соотношение будет в районе 2.0.
Увеличивать соотношение свыше 3.0 практически не имеет смысла, ибо в
таком случае quantizer может <<свалится>> в минимальное или
максимальное допустимое значение, либо переход от уменьшения света к
потемнению будет очень резким, что увеличит эффект квадратиков
(особенно на градиентных текстурах).
Неплохими парами этих параметров являются эти:
vlelim vcelim
-2 3
-3 5
-4 7
Как видно из этого набора, желательно избегать одинаковых абсолютных
величин для того, чтобы изменения насыщенности реже учитывались
кодеком, нежели изменения яркости (за исключением пары -1 и 1 которая
придаст кодеку максимальную чувствительность к изменениям блоков
яркости и насыщенности). Это опять же позволяет более точно передать
цвет сложных текстур, особенно с градиентом, избавиться от следов на
изображении.
Чем ближе абсолютные значения этих параметров к 0, тем чувствительнее
будет кодек к измененям яркости/насыщенности, и, возможно, тем чаще
блоки яркости/насыщенности макроблока будут изменяться (а
следовательно и пересчитываться весь макроблок).
Маскировка
----------
Маскировка является одним из основных средств, позволяющих снизить
(ухудшить) значения quantizer'а в тех или иных макроблоках,
предоставив таким образом освобождённые единицы потока тем
макроблокам, которые в них больше нуждаются. Не стоит устанавливать
этим значениям слишком большие величины, иначе это может привести к
существованию максимально качественного макроблока по соседству с
минимально качественным там, где в этом не было необходимости, ибо
кроме блоков освещённости в макроблоке есть ещё и блоки насыщенности.
Ещё одним артефактом, порождённым большими значениями этих параметров,
будет эффект оволосения/разводов.
Маскировка светлых и тёмных участков: lumi_mask & dark_mask
Как можно понять из названий -- маскировка тёмных и светлых участков.
В большинстве случаев значения от 0.01 до 0.15 дают неплохой
результат. Попробуйте создать небольшой кусочек видео с lumi_mask=1.0,
а затем с dark_mask=1.0 -- это позволит лучше понять эффект
маскирования на основании освещённости. Также рекомендуется сравнить
гистограммы распределения значений quantizer'а видеопотока с
маскировкой и без. Не следует сильно (> 0.03) маскировать и светлые, и
тёмные участки одновременно.
Маскировка сложности макроблоков: scplx_mask & tcplx_mask
При обсчёте макроблока и выборе значения quantizer'а для него
учитывается сложность содержащегося в нём изображения. Различают 2
типа сложности макроблока:
* текстурная или пространственная сложность макроблока, которая
зависит от разницы между содержанием текущего и предыдущего
макроблока
* векторная или временная сложность, которая, как можно понять из
названия, зависит от изменения вектора движения макроблока
Если векторную (временную) сложность макроблока при умеренной динамике
можно достоверно передать с помощью 4 векторов движения макроблока
(v4mv) в совокупности с qpel, то текстурную сложность макроблока можно
достоверно передать только путём увеличения quantizer'а. То есть
именно этот параметр позволит некоторым образом выборочно размыть
детализацию для того, чтобы использовать более высокие значения
quantizer'а там, где без этого не обойтись.
Начать можно с небольших значений диапазона от 0.01 до 0.15.
Артефакты, порождаемые большими значениями этих параметров, визуально
сходны с предыдущим типом маскировки.
Опять же, наилучшим образом оценить визуальное действие можно путём
создания небольшого куска видео с большим значением этих параметров.
Маскировка внутри макроблока -- p_mask
Этот тип маскировки имеет меньше всего артефактов, ибо он маскирует
сложность всего содержимого макроблока. Устанавливать и оценивать
результат следует также, как и с вышеупомянутой маскировкой.
naq (normalize adaptive quantization)
Как можно понять из аббривеатуры, этот параметр используется для
нормализации значений quantizer'а в макроблоках всего кадра, если
значение вышло за рамки допустимых границ (vqmin/vqmax/vbitrate) из-за
использования маскировки (lumi_mask/dark_mask/scplx_mask/tcplx_mask).
Нормализацией значений quantizer'а стоит пользоваться очень осторожно.
Лучше будет, если предварительно создать видеоряд с нормализацией и
без нормализации. Это позволит более визуально оценить влияние
нормализации. Как правило в случаях, если маскировка используется
неинтенсивно, можно обойтись и без нормализации, но всё же, в большом
количестве случаев (особенно в высокодинамичных и ярких фильмах) эта
возможность оказывается очень полезной.
B-frames (vmax_b_frames)
B-frames -- кадры с низким разрешением. Они могут помочь, если
требуемое качество видео не умещается в требуемый поток. Такие кадры
вставляются между обычными кадрами. Я крайне редко использую больше 1
B-кадра между обычными (P) кадрами. 1 B-кадр можно без опаски
использовать для видео с чрезстрочностью, однако в случае с
progressive NTSC нужно быть внимательнее.
Другие возможности
------------------
denoiser (шумоподавитель)
Я предпочитаю использовать высококачественный шумоподавитель (hqdn3d).
Этот шумоподавитель в указанной ему мере сглаживает
яркость:насыщенность:временное_движение, что предоставляет возможность
кодеку создать макроблоки с более высоким значением quantizer.
Временное движение в данном контексте обозначает некоторую недолгую
подвижность в макроблоке, что очень часто встречается в фильмах,
снятых со светоплёнки или в низкокачественных DVD.
Прежде чем пользоваться им, следует внимательно вглядеться в
изображение, и выяснить, что следует сгладить.
Очень важно здесь не переусердствовать и не превратить картинку в
размытый холст или песочную досточку. Для этого настраивать
шумоподавитель лучше с включенным шумоподавителем те части оригинала,
в которых шум наиболее отчётлив. Как правило это наиболее светлые и
равномерные участки. Также следует обращать внимание на подвижные
контрастные участки видео.
interlacing
Различное видео с различными типами чрезстрочности обрабатывается
по-разому. Так по-моему мнению снимать чрезстрочность PAL лучше с
помощью libavcodec's deinterlace filter (-vf lavcdeint).
Ещё одним способом для разумного избавления от interlacing я считаю
median deinterlacer из набора postprocess (pp=md) или фильтр filmdint.
Я не буду разводить тут демагогию -- предлагаю 10 секунд видео для
сравнения. ( http://aquatique.rusunix.org/deinterlacing/)
Однако, это касается только <<чистых>> DVD. Если же у Вас в
руках убого снятая пиратка или видео, захваченное со спутникового
вещания, то вполне возможно, что любой deinterlacer кроме lb будет
создавать эффект волн. :-)
Если interlace используется вкупе с telecine. В таком случае, ещё
более выгодным вариантом будет фильтр softpulldown, или ещё лучше
filmdint. Последний может быть запущен с параметром verbose=1, на
основании чего можно понять последовательность полей и наличие
telecine вообще :-). Вдобавок фильтр filmdint имеет более быструю
реализацию обрезания краёв изображения.
Очень важно при этом подсказывать кодеку, что исходное видео содержит
чрезстрочность (interlacing) -- ilme. При указании этого параметра
оценка движения макроблоков будет производиться с учётом
чрезстрочности, что даст результат в виде более чётких и мягких
движениях и отсутствии дискретности движения.
cropping (обрезание пустых мест)
Настоятельно рекомендую обрезать пустоту вокруг. Это связано с тем,
что макроблоки по этим краям будут требовать для себя больший
видеопоток, что естественно пойдёт в ущерб качеству или размеру. В
наборе видеофильтров есть прекрасный фильтр cropdetect, который
<<подскажет>>, какие параметры нужно передать фильтру crop. Однако не
стоит забывать, что каждый макроблок имеет размер 16x16 пикселей, то
есть ширина и высота обрезанного видео должны быть кратны 16. Лучше
немного заехать на изображение, чем оставить чёрную полосу в 2-3
пиксела.
Взаимоисключения
----------------
Как известно, правила кроме исключений порождают и взаимоисключения.
Наиболее выраженными взаимоисключения для lavc являются:
* scplx_mask/tcplx_mask и deblocking фильтры (например из набора
postprocessing)
* большие значения при маскировке и trell
Примеры lavcopts/vf для двухпроходного кодирования
Чистый двуслойный DVD: Star Wars Episode II <<Attack Of The Clones>>:
(http://aquatique.rusunix.org/SWII/)
* -lavcopts
vcodec=mpeg4:mbd=2:trell:cbp:mv0:vbitrate=3012:v4mv:vqmin=2:vqmax=9
:mpeg_quant:vqcomp=1.0:vqblur=0.0:vlelim=-3:vcelim=5:lumi_mask=0.02
:dark_mask=0.06:p_mask=0.05:autoaspect:psnr
* -vf filmdint=crop=720:352:0:62,hqdn3d=4:3:5
* BSPlayer: плэйер, у которого не едет крыша от v4mv; также среди
его полезных свойств есть возможность устанавливать
пользовательский aspect (соотношение сторон), что может быть
удобно для просмотра video, оригинал которого имел соотношение
сторон отличное от 1:1 (4:3), но во время кодирования чёрные края
были обрезаны; (http://www.bsplay.com/)
* ffdshow: windows-варианты кодеков libavcodec из ffmpeg (чем
собственно мы и жали) (http://www.ligh.de/software/mirrors.phtml);
Credits (типа литература)
При создании этого документа использовались man mencoder, документация
из дистрибутива и кое-какие мысли умных людей из списка рассылки
mplayer-users. Ну и конечно же собственный опыт. ;-)
Vova
