Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет) Факультет прикладной математики и физики Кафедра вычислительной математики и программирования Лабораторная работа №2. по курсу «Цифровое видео». Тема: Анализ эффективности предсказаний движения в методах сжатия изображений MPEG 4 и HEVC. Студент: Лобов В.И. Преподаватель: Крапивенко А.В. Группа: М8О-406Б Номер по списку: 7 Оценка: Москва, 2020 1 Цель: Приобрести самостоятельные навыки настройки параметров преобразования исходных видеопоследовательностей высокого качества в форматах MPEG 4 (h.264) и HEVC (h.265) на примерах работы открытых кодеков XviD и x.265. Задание: 1. Взять прилагаемые исходные видеоролики «chaos-1920x1080-60p», «1080-25p-50mbps» (или аналогичные собственные ролики высокого разрешения и битрейта такой же тематики). 2. В любом видеоредакторе, допускающем настройку параметров кодека XviD, сжать данные видеоролики с двукратным уменьшением исходного битрейта при следующих двух вариантах настроек: 1. Однопроходное кодирование с отключенными предсказанием движения и B-кадрами; 2. Двухпроходное кодирование с включенными предсказанием и Bкадрами. Рекомендуется в первом варианте также отключить опции quarter pixel, global moution compensation, и другие оптимизации. Во втором – включить их. Настройки сжатия звука оставить без изменений. 3. Аналогично, сжать исходные видеоролики с помощью одного из кодеков HEVC (например x.265; или с оболочкой IFME; или аналогичным кодеком). При наличии настройки многопроходного кодирования, сжатие выполнять как в однопроходном, так и в двухпроходном вариантах. При наличии настроек битрейта – также понизить его в два раза, иначе оставить без изменений. 4. Сравнить полученные результаты. Рассчитать и указать в отчете: • теоретические размеры видеофайлов без сжатия (без звуковых дорожек); • исходные размеры конвертации; видеофайлов • размеры файлов из пп.1.1, 1.2, относительно исходного размера; с исходным 3. Проценты сжатием до компрессии • субъективные оценки качества полученных результатов. Комплексные выводы относительно эффективности использованных кодеков и настроек сжатия. 2 Программное и аппаратное обеспечение. 1. 2. 3. 4. 5. 6. Операционная система: MX Linux. Процессор: Intel core i7-8700k. ОЗУ: 16Gb. Видеокарта: Nvidia GTX 1060 6Gb. ПЗУ: Seagate 1Tb. ffmpeg. Ход работы. Сравним кадры исходных видео со сжатыми различными способами. Видео города. Оригинал: Видео города. Xvid 1 pass без B-frames, motion compensation и quarter-pixel: 3 Видео города. Xvid 2 pass с B-frames, full motion compensation и quarter-pixel: Видео города. H.265 1 pass: 4 Видео города. H.265 2 pass: Видео chaos. Оригинал: 5 Видео chaos. Xvid 1 pass без B-frames, motion compensation и quarter-pixel: Видео chaos. Xvid 2 pass с B-frames, motion compensation и quarter-pixel: 6 Видео chaos. H.265 1 pass: Видео chaos. H.265 2 pass: 7 Название Теоретический Исходный Тип сжатия файла размер файла размер файла Город Chaos 8.9 ГБ 21.4 ГБ 375.3 МБ 76.4 МБ Размер сжатого файла Компрессия относитель но размера без сжатия Xvid 1 pass 188.2 МБ 97.89 Xvid 2 pass 189.1 МБ 97.88 H.265 1 pass 185.1 МБ 97.92 H.265 2 pass 187.1 МБ 97.9 Xvid 1 pass 51.4 МБ 99.76 Xvid 2 pass 41.9 МБ 99.8 H.265 1 pass 34.1 МБ 99.84 H.265 2 pass 37 МБ 99.83 Выводы. Выполнив данную лабораторную работу, я познакомился с особенностями работы кодеков Xvid и H.265. Оба данных кодека обладают большим количеством настраиваемых параметров, позволяющих получать при кодировании видеопоследовательности необходимого размера и качества. При уменьшении битрейта видео «Город» до 25Мбит/с кодек Xvid при однопроходном кодировании с отключёнными оптимизациями и B-кадрами качество видео остаётся удручающим. На каждом кадре изображения присутствует блочная мозаичность — артефакт, доставшийся кодеку от JPEG. При использовании кодека Xvid со включёнными оптимизациями, Bкадрами в двух проходах, а также кодека H.265 в двух проходах я получил хорошее качество сжатого видео. При этом размер файлов, полученных с кодеком H.265, оказался чуть ниже, а качество деталей домов — выше. Видео «Chaos» было закодировано с уменьшением битрейта до 5мбит/с, при этом Xvid не cмог опустить битрейт ниже 6.8мбит/с в случае однопроходного кодирования без всевозможных оптимизаций. Так же видна блочная мозаичность и несущественное обеднение цветов. Кодек H.265 справился с задачей гораздо лучше — сжал видео до более малого размера и обеспечил более хорошее качество. 8 Безусловно, у кодека H.265 не лишён и минусов: кодирование работает примерно в 2-3 раза дольше, нежели при использовании Xvid. Тем не менее, оба кодека показывают очень хорошие результаты в качестве сжатия видео, так что говорить о том, что H.265 «вытеснил» H.264, пока что не приходится. 9
