Что такое DVD-видео?

Это цифровое видео, сжатое по алгоритму MPEG-2 и записанное на DVD-диск. Формат - 25 кадров в секунду с разрешением 720 х 576 точек при глубине цвета 24-бит (PAL) или 30 кадров 720 х 480 х 24-бит (NTSC). В несжатом виде это поток 30Mb в секунду, а двухчасовой фильм будет занимать более 100 гигабайт. Это огромный объем, поэтому и используется сжатие по стандарту MPEG-2.

DVD-диски имеют емкость от 4,7Gb до 17Gb в зависимости от типа. При этом меняется не плотность записи, а тип размещения информации. Диски бывают односторонние однослойные, односторонние двухслойные, двухсторонние однослойные и двухсторонние двухслойные.

Алгоритм сжатия MPEG-2 очень эффективен - удаляется примерно 97% избыточной информации практически без ущерба для качества картинки, благодаря чему на DVD-диске можно разместить до 4-х часов высококачественного видео плюс 8 вариантов звукового сопровождения, плюс 32 варианта субтитров на разных языках. У DVD еще масса других интересных возможностей, таких, как возможность задания возрастных ограничений на просмотр, интерактивность, быстрый переход в нужное место, просмотр с различных точек.

Звук на DVD-дисках записывается в формате Dolby Digital 5.1. Это шесть независимых цифровых каналов: центральный, левый и правый фронтальные, левый и правый тыловые и сабвуфер. Такое же звуковое сопровождение имеют фильмы в современных кинотеатрах.

Что нужно, чтобы смотреть DVD-диски на компьютере?

Во-первых, необходим DVD-ROM - устройство для чтения DVD-дисков. DVD-ROM очень похож на CD-ROM, только читает диски быстрее. Любой DVD-ROM без проблем читает обычные CD-диски, поэтому, если в компьютере есть DVD-ROM, то CD-ROM не нужен. Пятискоростной DVD-ROM читает CD-диски как 32x CD-ROM.

Второе. Данные в формате MPEG-2, считанные с DVD-диска, необходимо декодировать, т.е. восстановить избыточную информацию, удаленную на этапе сжатия.. Это можно сделать либо программно без применения специализированных аппаратных средств, либо с использованием DVD-декодера. Процесс декодирования весьма ресурсоемкий, поэтому первый способ предъявляет более жесткие требования к производительности компьютера.

Если декодирование выполняется программно, видео можно выводить непосредственно на экран монитора или, если на видеокарте есть TV-выход, на экран телевизора. Звуковое сопровождение обеспечивает звуковая карта. Обычно 6-ти канальное звуковое сопровождение фильма микшируется в два стереоканала.

Если в компьютере имеется DVD-декодер, то вывод можно осуществлять как на монитор, так и на телевизор. В этом случае телевизор подключается непосредственно к TV-выходу декодера. Стерео-звук можно снимать непосредственно с разъема LineOut декодера или пропустить его через звуковую карту (выход декодера - вход звуковой карты). Далее - компьютерные колонки или динамики телевизора.

Звуковое сопровождение при программном декодировании

Здесь возможно несколько схем.

Самая простая - микширование звукового сопровождения  в обычный стерео и вывод на пару колонок, подключенных к звуковой карте.

Другой вариант. В некоторых программных декодерах предусмотрена поддержка вывода квадро-звука на две пары колонок, но это требует, по-видимому, звуковых карт совершенно определенного типа. Единственный декодер, на котором это работает и работает прекрасно, - это SoftDVD от Zoran, который входит в Retail-комплект поставки звуковой карты Diamond Monster Sound MX300 (работает, естественно, только на этой карте). Четыре независимых канала создают при просмотре фильма иллюзию "звука вокруг". Скоро Diamond обещает выпустить для MX300 дочернюю плату, что даст возможность выводить звук на 6 независимых каналов, т.е. полноценный Dolby Digital 5.1.

Еще один вариант (пока, похоже, теоретический) - вывод недекодированного аудио-сигнала на цифровой разъем SPDIF аудио-карты, например, SB Live! Насколько мне известно, в драйверах SB Live! это пока не реализовано.

От каких факторов зависит качество программного декодирования DVD?

Идеальный декодер должен выдавать 25 кадров в секунду для PAL и 30 кадров для NTSC (это "по науке", но у меня есть подозрение, что при воспроизведении DVD-фильма используется FPS 24 кадра в секунду). Если производительности компьютера не хватает, некоторые кадры выпадают и изображение начинает дергаться.

Качество декодирования, во-первых, зависит от частоты процессора. Для получения более-менее приемлемых результатов процессор должен быть не хуже Pentium II с частотой 266MHz. К сожалению, мне не удалось получить объективной количественной зависимости, но думаю, что приближенно можно считать зависимость скорости декодирования от частоты процессора прямо пропорциональной.

Второй важный фактор - видеокарта. Она должна поддерживать на аппаратном уровне режим Overlay. Это означает способность выводить в окне изображение с глубиной цвета, отличной от глубины цвета на остальной площади экрана. Т.е. вы можете задать видеорежим с глубиной цвета 8 бит, а видео будет выводиться в окне со своей "натуральной" глубиной цвета 24 бита. Но это еще не все. Видео в формате MPEG-2 кодируется в цветоразностном формате YUV, который перед выводом на экран должен конвертироваться в RGB. Видеокарты с поддержкой Overlay, как правило, умеют делать это аппаратно.

80% современных видеокарт отвечают этим требованиям. Однако есть и такие, в которых эти возможности отсутствуют. На таких видеокартах программно декодировать DVD со сколько-нибудь приемлемым качеством нельзя. Вот их список: Matrox Millenium, Matrox Mystique,  Matrox Millenium II, Diamond FireGL.

С другой стороны, некоторые (немногие) видеркарты имеют дополнительные аппаратные средства (hardware assist), ускоряющие процесс программного декодирования. Это видеокарты на базе ATI Rage Pro, ATI Rage 128 и S3 Savage 3D. Механизм этот называется Hardware Motion Compensation.

В-третьих, для нормального декодирования DVD-ROM должен работать через DMA, чтобы не загружать процессор пересылкой данных - процессору и без того работы хватит. С этим проблем возникнуть не должно - Windows 98 поддерживает этот режим по умолчанию.

И, наконец, качество декодирования зависит от "способностей" программы-декодера, который используется.

Существует ли объективный критерий для оценки качества программного декодирования DVD?

Не знаю. Ни один из декодеров, которые я смотрел, не содержит средств для подсчета значения FPS (Frames per second - число кадров в секунду). Исключение составляют Xing (но его счетчик заставить работать не удалось) и декодер фирмы Ligoos, но он умеет воспроизводить только файлы в формате MPEG-2, а не DVD-фильмы с диска.

Существует-ли сегодня программный декодер MPEG-2, который воспроизводит видео без потери качества, и если да, то какой процессор для этого нужен?

Думаю, что нет. Было испытано несколько программ декодирования с использованием процессора Pentium-III с частотой 500MHz. Даже применение видеокарты с аппаратным ускорителем декодирования ATI Rage 128 и декодера, который умеет использовать преимущества этой видеокарты, не обеспечило воспроизведения без выпадения кадров на "тяжелых" участках.

Дело в том, что MPEG-2 допускает скорость сжатого видеопотока от 500Kb до 1,3Mb в секунду, поэтому и качество декодирования может быть разным. Если сцена в кадре быстро меняется (панорамные кадры с движением камеры), то объем потока возрастает, работы у программы-декодера прибавляется и, если мощности компьютера не хватит, то изображение на экране будет дергаться.

В качестве тестового я использовал один и тот же эпизод. На самых "тяжелых" фрагментах скачки изображения были заметны, т.е. выпадение кадров было.

Обзор программных декодеров

Вот известные мне программы, предназначенные для декодирования DVD.

Cinemaster 98

Состоит из трех компонент: движка, который отвечает за процесс декодирования, плеера, служащего для управления процессом, и панели управления для настройки. Считается, что это самый быстрый декодер. Есть поддержка ATI Hardware Motion Compensation. Возможности управления скромные.

ATI DVD Player

Использует тот же движок. Более симпатичный, на мой взгляд, интерфейс. Может воспроизводить как диски, так и файлы. Есть мнение, что обеспечивает наилучшее качество звукового сопровождения при выводе на 2 стереоканала. Поддерживает механизм Hardware Motion Compensation видеокарты ATI Rage 128. Судя по конференциям в Интернет, этот плеер самый быстрый и самый популярный.

Soft DVD Player

Это один из самых первых декодеров на рынке. Он имеет жесткую привязку к аппаратной части и работает на ограниченном числе видеокарт (например, ATI). Сейчас фирма Zoran выпустила новую версию, которая поставляется со звуковой картой Diamond Monster Sound MX300.

Power DVD

Мне понравился больше всех. Пользовательский интерфейс отличный. Все возможности управления, которые только можно вообразить, реализованы, да еще и несколькими способами. Есть перемотка с разными скоростями, покадровое воспроизведение, захват картинки и много чего еще. Интерфейс самый лучший, причем намного превосходит все остальные. Считается, что уступает по скорости декодирования Cinemaster, хотя я особой разницы не заметил. Умеет использовать преимущества технологий 3DNow! AMD K6 и SIMD Pentium-III. Поддержка S3 Savage 3D (но не ATI) Hardware Motion Compensation.

DVD Express

Xing DVD

Считается вторым по скорости после Cinemaster. Умеет использовать технологию AMD K6 3D-Now! Широкий набор возможностей. Воспроизводит как диски, так и отдельные файлы. На меня произвел впечатление "сырого" продукта.

Win DVD

Удобный и простой интерфейс, поддержка hardware assist, вывод на 4-колонки. По скорости декодирования уступает лидерам.

Varo DVD

Есть мнение, что этот плеер самый медленный.

Windows 98 DVD Player

Входит в состав Windows 98, но извлечь его оттуда достаточно сложно. Для работы нужен движок, например Cinemaster.

Преимущества аппаратного декодирования

Чтобы быть конкретным, я буду иметь в виду декодер Hollywood+, который продается в нашей фирме.

Начнем с того, что по сравнению с программными декодерами аппаратные декодеры лучше выполняют сам процесс декодирования. У нас в офисе работает компьютер на базе процессора Celeron-333 с таким декодером, подключенный к TV с диагональю 25". Никаких дефектов при воспроизведении DVD-дисков не наблюдается. Качество, естественно, намного выше, чем у обычных ТВ-программ.

Важный плюс - возможность подключения к декодеру телевизора. Во-первых, на большом телевизионном экране смотреть фильм гораздо удобнее, во-вторых, при выводе на TV не требуется конвертация цвета из YUV в RGB, т.е. сигнал идет напрямую. Напротив, при программном декодировании вывод на TV может быть осуществлен только через TV-выход видеокарты, при этом сигнал сначала конвертируется в RGB (поскольку декодер "не знает", что конечная цель-телевизор), а затем опять в YUV (это уже делает видеокарта), при этом происходит заметная потеря качества и, естественно, работу это не ускоряет.

Декодер Hollywood+ имеет цифровой разъем стандарта SPDIF, с которого можно снять аудио-сигнал в формате Dolby Digital. Подключив к нему специальный ресивер с соответствующей акустической системой, можно получить шестиканальный звук и превратить компьютер в домашний DVD-театр. Насколько мне известно, на сегодняшний день это единственное решение для получения полноценного звука в формате Dolby Digital 5.1 на компьютере.

Рекомендации

Если финансы позволяют, приобретение компьютера с DVD-ROM кажется мне разумным. Даже если вопрос о воспроизведении DVD-видеодисков пока не стоит, наличие DVD-ROM позволит Вам использовать игры и другое программное обеспечение, записанное на DVD. Учитывая, что такого ПО будет появляться все больше, наличие DVD-ROM обеспечит Вашему компьютеру хороший задел на будущее. Проблем с чтением обычных CD не будет.

Попробовать, что такое DVD на компьютере, можно, используя любой доступный программный плеер.Очень хороший вариант - приобретение звуковой карты Diamond Monster Sound MX300, которая и без SoftDVD стоит своих денег. Мало того, что Вы практически бесплатно получите отличный программный DVD-декодер, но еще и сможете насладиться 4-х канальным звуковым сопровождением, весьма близким к оригиналу Dolby Digital 5.1

Если Вы всерьез намерены смотреть DVD-фильмы на компьютере, советую приобрести Hollywood+ и подключить к нему телевизор. Можно пойти еще дальше и купить Creative Desktop Theater - усилитель с колонками для воспроизведения звука в стандарте Dolby Digital 5.1 Это будет по-настоящему круто!

Ссылки

http://www.dvd.df.ru/dvdlinks.htm - большая коллекция ссылок по DVD

http://dvd.imedia.com.pl/dvd/softdvd/xing/index.html - хорошая подборка софта по DVD

http://windoms.sitek.net/~dvdsoft/dvdsoft.html - информация о программных декодерах

Дмитрий Командный

24 мая 1999 года