XviD –videokodekki Petri Hoskonen – mediatekniikan seminaari

Esitelmän rakenne ► Mikä on kodekki ? ► MPEG-4 -perusteita ► XviD -kodekin synty ► XviD -kodekista lisää ► XviD -kodekin perusasetukset

Mikä on kodekki (codec) ? ► Lyhenne sanasta COder/DECoder. ► Sovellus joka prosessoi lähteen (source) datavuon ja muuntaan sen haluttuun datavuo -formaattiin (esim. MPEG-4). ► Pakkaus (compress) ja purku (decompress)

MPEG-4 perusteita (1/11) ► MPEG-4 poikkeaa suuresti aikaisemmista MPEG-1 (VCD) ja MPEG-2 (DVD) standardeista. ► Kehysajattelusta on siirrytty oliopohjaiseen kuvan ja äänen pakkaukseen.

MPEG-4 perusteita (2/11) ► Poistaa materiaalista informaatiota jota ihmisen silmä ei pysty erottamaan (vrt. hävittävä pakkausmenetelmä). ► Muuttaa pikselidataa vastaavaksi matemaattiseksi likiarvoksi.

MPEG-4 perusteita (3/11) ► Väriavaruus: miten pikselien väri ja kirkkaus on esitetty joka kehyksessä (frame). ► Materiaalin alkuperäinen (RGB16, RGB24, RGB32 ja YUV, YUY2, YV12, I420) väriavaruus muunnetaan YV12 – väriavaruudeksi.

MPEG-4 perusteita (4/11) ► Y-komponentti edustaa kirkkautta eli luminanssia (0-1). ► U- ja V-komponentti väri itsessään ( ). ► Luminanssin arvo tallennetaan jokaiseen pikseliin ja väriarvo joka neljänteen pikseliin.

MPEG-4 perusteita (5/11) ► Prosessin seuraavassa vaiheessa analysoidaan kuinka suuri osa liikkuvasta kuvasta on staattista (liikkeen etsimis/tunnistamis tekniikka Discrete Cosine Transformation). ► Kodekki jakaa kuvan 8x8 lohkoihin joihon DCT suoritetaan. 4 8x8 –lohkoa ryhmitetään makrolohkoksi (macroblok). ► Makrolohkoille määritetään yksityiskohtaisuutta vastaava arvo (high/low).

MPEG-4 perusteita (6/11) ► DCT analysoi yksityiskohtaisuutta vastaavat arvot ja suorittaa kvantisoinnin (pikselit taajuus -arvoiksi). ► Taajuudet laskelmoidaan uudestaan kvantisointi matriisilla, mikä kertoo koodekille mitä taajuuksia tulee leikata ja milloin.

MPEG-4 perusteita (7/11) MPEG-4 pakkauksen toimintakaavio

MPEG-4 –perusteita (8/11) MPEG -4 purkamisen toimintakaavio

MPEG-4 perusteita (9/11) ► 3 eri kehys- (frame/keyframe) tyyppiä (I, P ja B). ► Tyypillinen kehysketju esim. IPPPPPIPPPPPIPPPPP.

MPEG-4 perusteita (10/11) ► I-kehys (I-frame/Keyframe) ► Täysi kehys. ► P-kehys (Predicted-frames/Inter-frames) ► Sisältää ainoastaan muuttuvan informaation edelliseen kehykseen nähden. ► Kertoo kodekille kaiken seuraavan kehyksen muodostamiseen tarvittavan tiedon.

MPEG-4 perusteita (11/11) ► B-kehys (Bi-directional predicted frames) ► Viittaa edelliseen ja myös seuraavaan kehykseen, jos se ei ole avainkehys. ► Kodekki käyttää hyväkseen edellistä ja/tai seuraavaa kehystä tai niiden hybridiä ja valitsee toimivimman yhdistelmän. ► Jos kodekki viittaa vain edelliseen kehykseen, muutetaan kehys P-kehykseksi.

XviD:n synty (1/2) ► DivX ;-) –kodekki tunnetaan Jerome Rotan (aka ’gej’) –kädentyönä. ► Microsoftin WMV (Windows Media Video V3) –kodekista luotu hakkeroitu laiton versio. ► Tunnetaan parhaiten DivX ;-) v3.11 alpha –nimellä.

XviD:n synty (2/2) ► Projekti OpenDivX (myöhemmin Project Mayo). ► DivXNetworks julkaisi suljetun version kodekista nimellä DivX (huom. ei hymiötä) (DivX4, DivX5, DivX6). ► Vapaan koodin tukijat jatkoivat kodekin kehitystä Project Mayon:n projektin parissa. ► XviD syntyi.

XviD (1/2) ► Yleisin videoformaatti vertaisverkoissa (P2P) ► Variantteja DivX ;-) 3.11, DivX4, DivX 5, DivX 6, 3ivX, Quicktime MPEG-4. ► Alunperin suunniteltu pienille bittivirroille (~1500kbits/s)

XviD (2/2) ► Pakkaa videomateriaalin MPEG-4 - yhteensopivaksi datavuoksi (data stream). ► Kodekki itsessään ei pysty videon materiaalin pakkaamiseen/purkamiseen. ► Tarvitsee erillisen työkalun jolla data syötetään enkooderiin (esim. VirtualDub)

VirtualDub (open source)

XviD –kodekin asetukset (1/6)

XviD –kodekin asetukset (2/6) ► Profiilit ► Enkoodaus tavat

XviD –kodekin asetukset (3/6) ► Profiilit  Vastaa yksinkertaisesti tiettyä MPEG -4 -standardia jotka on suunnattu eri käyttötarkoituksiin.  Jokaisella profiililla on oma tasonsa joka rajoittaa profiilin tiettyyn bittivuo –skenaarioon.  Bittivuo –skenaario asettaa maksimirajoitteet bittivuolle (bitstream), kehysvauhdille (framerate) ja kehyskoolle (framesize).

XviD –kodekin asetukset (4/6) ► Single Pass –enkoodaus ► Moodit CBR, Quality, quantizer. ► Analysoi videomateriaalin, jossa tarkistetaan jokaisen kehyksen pakkautuvuus -> enkoodaus.

XviD –kodekin asetukset (5/6) ► 2-Pass -enkoodaus ► Videomateriaali prosessoidaan kaksi kertaa. ► Ensimmäisellä kerralla materiaali analysoidaan ja tulos tallennetaan erilliseen tiedostoon ’2 Pass Control’.

XviD –kodekin asetukset (6/6) ► Materiaalin analyysin tulosta käytetään parhaan kvantisaatio-arvon/kehyskoon saavuttamiseen, jolla päädytään asetettuun tiedostokokoon. ► Enkoodaus. ► Paras Laatu

Yhteenveto XviD -kodekista ► Ajanmyötä kehittynyt erittäin korkeatasoiseksi video –kodekiksi. ► Erittäin suuri säädettävyys. ► Ohjelmalla kuten DVD2OGM korkeatasoiset tulokset helposti.

DVD2OGM -käyttöliittymä

Kiitos!