Analogově-číslicové systémy

Digitalizace videa

www.cvut.org/36acs

16.5.2005

 

Obsah

    1. Hardware 
        1.1 Cenový přehled
        1.2 Použitá testovací karta
        1.3 Jiné alternativy
        1.4 Popis čipsetu
    2. Software
        2.1 Použitý software a kodeky
        2.2 Nastavení videa
    3. Testování
        3.1 Použitá konfigurace
        3.2 Video formát
        3.3 Naměřená zatížení CPU pro různé kodeky
        3.4 Kvalita obrazu
    4. Závěr

 

1. Hardware


        1.1 Cenový přehled

Základní možnosti HW pro zpracování videa a jejich cenový přehled.

Možnost
Typ
Cena od
Grafická karta s ViVo
1.300,-
PCI karta s Video in
700,-
PCI karta s TV tuner
950,-
TV karta s USB
1.600,-
TV karta s PCMCI
1.700,-

 

 

        1.2 Použitá testovací karta

Při testování byla použitá grafická karta Prolink PixelView FX5600, 256 MB


Výbava karty PixelView FX5600

Rozhraní karty (z leva DVI, VIVO, VGA)

 

Specifikace Prolink PixelView FX5600

  • 130 nm technologie výroby grafického procesoru
  • 75 milionů tranzistorů
  • takt GPU 325 MHz (3D režim)
  • 128 MB DDR RAM memory 550 MHz
  • 128 bitové paměťové rozhraní
  • CineFX architektura,
    • Vertex Shader 2.0+ (až 65536 instrukcí s opakováním)
    • Pixel Shader 2.0+ (až 1024 instrukcí)
    • Architektura 4 pixel pipeline po 1 text. jednotce
    • 128-bit FPU výpočty
  • Accuview antialiasing (FSAA 2x, Quincunx 4x, 4x, 6x, 8x)
  • Environment Bump mapping, anizotropní filtrování textur
  • Teoretická propustnost pamětí 12,8 GB/sec
  • Duální převodník RAMDAC 400 MHz - rozlišení až 2048x1536 bodů
  • TV out (cinch, S-Video) – rozlišení až 1024x768 bodů
  • Video IN (čip Philips)
  • DVI výstup – rozlišení až 1600x1200
  • Sběrnice AGP 3.0 8x (2,1 GB/sec), kompatibilní AGP 4x
  • DirectX 9.0 a OpenGL 1.4 kompatibilní
  • Další detaily - výrobce karty www.prolink.com.tw, nebo www.nvidia.com

Použitá paměť Samsung 3,6 ns

 

        1.3 Jiné alternativy

MicroStar VOX USB2.0 TV BOX

    MicroStar VOX USB TV@nywhere je externí TV tuner pro rychlé rozhraní USB 2.0 (USB 1.1 není podporováno). Je velmi kompaktních rozměrů - jeho základna má velikost kreditní karty a celé zařízení měří pouhých 100 x 60 x 9.5mm. Kromě příjmu televize lze tento výrobek použít i pro zachytávání videa - a to třeba na Vašem notebooku. V balení dostanete i užitečný dálkový infračervený ovladač pro pohodlnou kontrolu dodávaných programů.

Použitý čip Philips SAA7114 pracuje v rozlišení 720 x 480 bodů. Podporovány jsou TV normy NTSC M/N, PAL BG (stávající ovladače nepodporují českou zvukovou normu PAL DK). Pro příjem televizního vysílání je samozřejmě nutné připojit anténu běžným koaxiálním kabelem. Dále je přítomen Line-out (3.5mm stereo jack) a Video/Audio-in (přes speciální adaptér s S-Video i kompozitním Cinch konektorem).

S dodávaným programem InterVideo WinDVR lze TV zachytávat do formátů MPEG-1, MPEG-2 a MPEG-4. Samozřejmostí je možnost naprogramování nahrávání pořadu, o který nechcete přijít. Nechybí ani možnost tzv. TimeShifting při sledování televizních pořadů - můžete si např. pořad 'pozastavit', ten se ale bude dále transparentně nahráván na disk a Vy o nic nepřijdete. Stejně tak se dá TimeShifting použít pro přeskakování reklam - stačí aktivovat danou funkci při zahájení vysílání požadovaného pořadu a počkat se sledováním pár minut.

InterVideo WinDVD Creator Plus se zase stará o zachytávání z video vstupů nebo např. editování, DVD authoring a další funkce. Hotové záznamy lze vypálit ve formátu VCD, SVCD, mini-DVD a DVD na všechna běžná média (DVD-R/RW, DVD+R/RW, DVD-RAM, CD-R/RW).

V balení kromě dálkového ovladače dále najdete audio kabel, prodlužovací USB kabel a Video-in kabel.

AVer TV Cardbus PCMCI

    AVerTV Cardbus je TV tuner pro sledování televize z klasického koaxiálního vstupu. Je určen pro uživatele notebooků a tomu odpovídá i jeho provedení - jedná se totiž o PCMCIA kartu.
Samozřejmostí je přítomnost Video-in vstupů pro nahrávání záznamů z Vašeho videa, kamer apod. - k dispozici je jak S-Video tak i kompozitní vstup. Dodávaný software zajišťuje všechny běžné funkce, které se od TV tunerů očekávají. Můžete sledovat a nahrávat (do formátu MPEG I/II/4) televizní programy nebo Video-in vstup, prohlížet teletext, ukládat a organizovat obrázky apod. Samozřejmostí jsou něžné funkce PVR jako např. "Instant Replay Live TV", "Time Shift" a "TV Recording Scheduler" pro naprogramované nahrávání pořadů nebo přeskakování / pozastavování sledovaného pořadu apod. 

K dispozici jsou ovladače a software pro operační systémy Windows 2000 a XP.

 

 

        1.4 Čipsety 

Tyto řady čipsetů se objevují na kartách s video vstupem (seřazeno podle četnosti)

Řada BT 8xx
Řada SAA 71xx
Řada CX 88x

Popis bude doplněn. K čipsetům řady BT 8xx existují nejen WDM ovladače Najdete je na adrese http://btwincap.sourceforge.net.

 
čip SAA7114 fy. Philips na zpracování videa

 

2. Software


        2.1 Použitý software a kodeky

    VirtualDUB 1.6.5 a 1.5.4 

VirtualDub je výkonný nástroj pro snímání a zpracování videa. Nemá editační schopnosti víceúčelových editorů jako je Adobe Premiere, ale je zaměřen na rychlé lineární operace s videem. Umožňuje dávkové zpracování velkého počtu souborů, je rozšiřitelný o další filtry jiných výrobců. Je především určen pro zpracování AVI a AVI2 souborů, dokáže ale přečíst i MPEG-1 nebo pracovat se sekvencemi BMP snímků. http://www.virtualdub.org/

    ACE Mega CoDecS Pack 6.03 (50 MB)  

Několik balíčků, téměř všech, na Internetu dostupných kodeků. Obsahuje i kodeky pro QuickTime a RealMedia. 
Ke stažení zde http://www.slunecnice.cz/product/ACE-Mega-CoDecS-Pack/

 

        2.2 Nastavení videa

Je nutné, aby byla nastavena Norma PAL-B. Frame rate je u této normy 25 fps. Rozlišení jsem volil největší možné 720 x 576, neboť při snížení rozlišení nebude zatížení CPU vyšší. Testoval jsem tedy při grabování horní hranici kodeků.

 

3. Testování


        3.1 Použitá konfigurace

  •     AMD XP 2500+
  •     512 MB DDR 400 MHz
  •     HDD WD 7200 ot. 120 GB + 200 GB
  •     Prolink PixelView FX5600, 256 MB, AGP 8x
  •     SoundBlaster Live! 5.1

        3.2 Video formát

  • Norma PAL-B
  • Frame rate 25 fps
  • Rozlišení 720 x 576

        3.3 Naměřená zatížení CPU pro různé kodeky

Při měření bylo zaznamenáváno pouze video bez audia. Při současné kompresi audia docházelo ke strátám frejmů aniž by bylo CPU vytíženo na maximum. Výjimku tvořil zaznam přímo do formátu PCM (viz. níže) který zatížení CPU takřka nezměnil a kodek QDesign MPEG, který dokázal taktéž realtimově komprimovat audio bez větších nároků na rychlost CPU.

Komprese
Velikost
Kvalita
DivX MPEG4 Low
426 MB/h
910 kbps
DivX MPEG4 Fast
426 MB/h
910 kbps
MJPEG
2.8 GB/h
12 z 20
 

bez komprese
 

MJPEG kvalita 12/20

 

DivX MPEG4 low (910 kbps)

 

DivX MPEG4 fast (910 kbps)

 

XviD MPEG 4

 

WMV9

 

Další nastavení kodeku DivX:

Video – DivX MPEG4 4000 kbps
Audio – PCM 44 kHz, 16 bit, stereo

Velikost samotného videa: 1,8 GB/h
Velikost videa s PCM audio: 2,3 GB/h

DivX MPEG4 (4000 kbps) DivX MPEG4 (4000 kbps) + PCM

 

        3.4 Kvalita obrazu

   
Screenshot z videa bez komprimace


    Tyto snímky jsou výřezem ze spodního dolního rohu obrazu bez použití jakéhokoliv filtru (tedy ani filtr deinterlace MAP, který by zamezil vzniku viditelných pruhů při rychlejší změně obrazu)

MJPEG kvalita 12 z 20 DivX MPEG4 Low – Motion (910 kbps) DivX MPEG4 Fast – Motion (910 kbps)

 


    4. Závěr

  • Dostatečně kvalitní HW je cenově dostupný
  • Pro kvalitní real-timovou kompresi je potřeba výkonný PC
  • Při digitalizaci komprimovat co nejméně a pak použít vhodný - kodek a potřebné filtry ->  větší výběr kodeků s možností optimálnější komprese

 

    5. Odkazy

    Prezentace k této práci: http://www.cvut.org/36acs/video.pps  
    Úvodní prezentace ke zvukovým kartám: http://www.cvut.org/36acs/zk.pps 
    Zachytávání analogového videa: http://tatab.wz.cz/popis/zach_videa.htm
    Testy zvukovek: http://www.pctuning.cz/Default.aspx?CatID=75&ArtId=18843&LayID=3&Print=1
    Digitalizace gramofonové nahrávky: http://cs.felk.cvut.cz/~zelenp1/36acs/ 
    a mnohé další včetně těch zmíněných v textu