Crazy Rebel: викификация, оформление

2008-11-26T05:02:55Z

викификация, оформление

Новая статья

[[Категория:Учебники]]

=MEncoder: ужимаем видео=

:Цифровой видеопоток может быть сжат различными алгоритмами или не сжат вовсе. Всё это влияет как на размеры видеофайла, так и на качество изображения. Найти золотую середину между двумя крайностями поможет '''Евгений Гаврилов'''.

== ==
Унекоторых читателей, вероятно, уже возник вопрос: «А зачем кодировать видео? Ведь это потеря качества!». Ну, во-первых,
потеря качества бывает и незначительной, а при использовании
фильтров возможно даже некоторое улучшение изображения, зато
размер файла сокращается в разы. К тому же, стандартные сжатые
AVI-файлы гораздо проще передавать через Интернет. Вы же не хотите,
чтобы ваши родственники и друзья умерли в ожидании загрузки DVD-
диска объемом 4,5 ГБ с записью вашего новорожденного ребенка?
Тогда читайте дальше!

===Форматы и кодеки===

На сегодняшний день существует множество кодеков (т.е. способов
сжать видеопоток), и форматов (средств упаковки сжатых данных в
файл вместе с сопутствующей информацией). Вездесущая корпорация Microsoft призывает к использованию формата WMV (Windows
Media Video), так как он (по ее мнению) значительно лучше некогда ею
же созданного контейнера AVI *1. Многочисленные пользователи, тем
не менее, пока не собираются переходить на новый формат. Мы же
не будем пользоваться и AVI, а обратим свое внимание на OGM (''Ogg Media'', или ''Ogg Media File''). Он позволяет без проблем хранить звук, сжатый кодеком ''Vorbis''.

Отметим, что ''Ogg'' – это контейнер, а ''Vorbis'' – алгоритм сжатия.
Говоря «Ogg Vorbis», обычно подразумевают файл-контейнер ''Ogg'',
звук в котором сжат при помощи ''Vorbis''. Далее, для краткости, мы
будем использовать «''Ogg''» вместо «''Ogg Vorbis''». Что же касается OGM,
то он возник как развитие контейнера ''Ogg'' и позволяет хранить данные, сжатые видео- и звуковыми кодеками, которых на сегодняшний
день существует не меньше, чем различных форматов контейнеров.
Наиболее популярными являются: ''Xvid'' и ''DivX'' для видео, ''Vorbis'' и
''MP3'' – для аудио. Все эти форматы сегодня в равной степени поддерживаются аппаратно (в бытовой технике), кроме разве что ''Ogg Vorbis'',
который покамест понимается весьма ограниченным набором «реальных» проигрывателей. Кроме того, редкий аппаратный плейер умеет
работать с контейнером OGM.

Мы остановим свой выбор на ''Xvid'' и ''Vorbis''. Причин этому несколько. Во-первых, оба кодека распространяются по лицензии GPL. Во-вторых, если ''Xvid'' и ''DivX'' еще могут посоревноваться за пальму
первенства по качеству получаемого видео, то со звуком ситуация
проще. ''Vorbis'' разрабатывался несколько позже ''MP3'', что дало ему
определенные преимущества: разработчики смогли учесть те моменты,
которые не были приняты во внимание при создании ''MP3''. К тому же,
''Vorbis'' использует другую психоакустическую модель, обеспечивающую более высокое качество.

===Кодировщики===

Для работы с видеофайлами нам понадобится ''MPlayer'', в состав которого входит отличный кодировщик ''mencoder''. Для него существует
множество графических оболочек, но использовать их я бы не советовал: удобный интерфейс редко включает все доступные опции, а в
результате вы теряете контроль над процессом.

Перед установкой самого ''MPlayer'' необходимо проинсталлировать
кодеки ''Xvid'' и ''Vorbis'' – обычно они находятся в пакете ''essentail-codecs''.
Не забудьте добавить путь к ним в файл '''/etc/ld.so.conf''' и указать их
каталог опцией '''--with-codecsdir=DIR''' при сборке ''MPlayer'' (если вы
хотите получить стандартный графический интерфейс к ''MPlayer'', не
забудьте также ключ '''--enable-gui'''). После выполнения ''configure'', внимательно посмотрите отчет о кодеках, поддерживаемых ''MPlayer'' в вашей
системе.

===Что кодировать?===

Перекодирование можно осуществлять между любыми двумя форматами, при условии, что они поддерживаются ''MPlayer''. Однако, в
большинстве случаев исходным форматом является '''MPEG-2''' (этот
способ сжатия используется в DVD), а выходным – '''MPEG-4''' (например, ''Xvid''). Сформулируем стоящую перед нами задачу следующим образом: необходимо перекодировать DVD (видеозапись хранится в
файлах '''video1.vob, video2.vob''') в AVI. Вам все понятно? Тогда приступим к решению!

Вначале для удобства работы объединим два VOB-файла в один:

$ cat video1.vob video2.vob|mencoder - -oac copy -ovc copy -o video.vob -ffourcc MPEG-2

Мы «сливаем» '''video[1-2].vob''' простой ''cat'' и затем копируем их
аудио- ('''-oac copy''') и видеопотоки ('''-ovc copy''') с помощью ''mencoder''.
Для того, чтобы полученный файл можно было просмотреть не только в ''MPlayer'', рекомендуется сделать запись об используемом кодеке в заголовке файла: для этого применяется опция '''-ffourcc'''. Но поскольку
наш файл '''video.vob''' является промежуточным, это не так уж важно.
На данном этапе из фильма можно также «вырезать» определенные
моменты, воспользовавшись опциями '''-ss <первый кадр>''' и '''-endpos <продолжительность или размер>'''. Продолжительность задается в стандартном формате '''[[hh:]mm:]ss[.ms]''', а размер – в байтах ('''b'''), килобайтах ('''kb''') или мегабайтах ('''mb''').

==Шаг 1: Звук==

Теперь, когда мы получили объемный, но единый файл, можно приступать к первой фазе – извлечению аудиодорожки и сжатию ее в ''Ogg''.
Преобразование аудиопотока из одного сжатого формата в другой
напрямую невозможно, хотя некоторые программы и утверждают, что
умеют делать это. На самом деле, «за кулисами» звук преобразуется в
несжатый формат '''PCM – Pulse-coding modulation''' – а затем обрабатывается выходным кодеком. Мы пойдем тем же путем. Чтобы извлечь PCM-аудиопоток из файла '''video.vob''', можно выполнить следующую
команду:

$ mplayer video.vob -ao pcm:fast:file=track.wav -vo null

Фактически, мы воспроизводим полученный файл в ''MPlayer'', однако, для вывода звука и изображения используются не совсем стандартные устройства. Звуковой драйвер указывается опцией '''-ao'''. Здесь
мы выбрали '''PCM''' с сохранением в файл '''track.wav''' (вместо отправки на
привычные колонки), а опция '''fast''' позволила нам сделать это «быстро» (т.е. не в режиме реального времени воспроизведения фильма).
Параметр '''-vo null''' задает нуль-устройство для вывода изображения, т.е.
отсекает ненужное на данном этапе видео.

Полученный звук можно закодировать с помощью утилиты ''Oggenc'',
входящей в пакет ''Vorbis''.

#oggenc track.wav -q 3 -o track.ogg

Параметр '''-q 3''' задает уровень качества. Номинальный битрейт
составляет 112 кбит/с, средний – 88 кбит/с. Не пугайтесь низких значений – вспомните, что ''Vorbis'' использует психоакустическую модель,
отличную от применяемой в ''MP3'', поэтому «эффективный» битрейт
составляет около 128 кбит/с. При всем этом ''Ogg'' занимает меньше места, так что при желании можно поднять качество и до 4.

Закодированный звук сохраняется в файле '''track.ogg'''. Прослушайте
его, и если результат вас устраивает, освободите место на диске, удалив файл '''track.wav'''.

==Шаг 2: Видео==

Теперь приступим к обработке, а точнее – к кодированию видео c
помощью ''mencoder''. Одним из главных параметров здесь является
все тот же битрейт. Если вам неважен размер конечного файла, то
все определяется требуемым качеством: при битрейте 800 кбит/с картинка выглядит вполне приемлемо. Если же нужно получить файл
определенных размеров, то следует воспользоваться специальным
калькулятором, встроенным в различные графические оболочки.
Впрочем, все вычисления можно произвести прямо в командной
строке – главное знать математику на уровне 6 класса и ''Bash'' (или что
там вы выбрали, прочитав наше [[LXF93:Сравнение|Сравнение]]?) на уровне продви-
нутого пользователя. Настоящие эстеты могут воспользоваться ''bc''. В
общем, формула такова:

Mb=(length_min*60*bps/8)/1024

или, в Bash-нотации:

echo «$[($length_min*60*$bps/8)/1024] Mb required»

{{Врезка
|Заголовок=Скорая помощь
|Содержание=Чтобы просто оценить результаты работы ''mencoder'', не обязательно дожидаться окончания кодирования. Нажмите
'''Ctrl+C''' и вы сможете быстро просмотреть получившийся отрывок.
|Ширина=200px
}}

Мы переводим длину фильма (в минутах) в секунды и умножаем на
битрейт, деленный на 8, поскольку он измеряется в килобитах. Поделив
результат на 1024, имеем количество мегабайт, которое будет занимать
наш фильм. Заметьте, мы говорим только о видео. Не забывайте добавить к полученному числу размер аудиопотока.

Из данной формулы легко получить еще одну – для подсчета битрейта, обеспечивающего требуемый размер ролика:

bps=(Mb*1024)/length_min/60*8

Полезно оценить порядки этих величин. Допустим, фильм идет
90 минут и мы хотим записать его на стандартный CD-R емкостью
700 МБ. Размер звуковой дорожки – 100 МБ. Набрав в консоли:

#echo $[600*1024/90/60*8]

получаем ответ: 904 кбит/с. Теперь можно приступать к кодированию:

$ mencoder video.vob -oac copy -ovc xvid -xvidencopts bitrate=904 -o video.avi -ffourcc xvid -forceidx

Требуемый кодек (''Xvid'') указывается опцией '''-ovc''' (option video codec), а параметр '''-xvidencopts''' определяет его настройки. В данном
случае мы выбираем битрейт 904 кбит/с. Звук покамест оставим без
изменения – ''mencoder'' с трудом справляется с мультиплексированием (т.е. сведением нескольких потоков данных в один) видео и звука ''Vorbis'' в контейнер AVI.

На данном этапе можно также применить один или несколько
фильтров: обрезать поля, изменить соотношение сторон, выполнить
деинтерлейсинг и т.п. Полный список фильтров, поддерживаемых
''mencoder'', выводится командой

# mencoder -vf help

а подробную информацию о каком-то фильтре дает команда

# mencoder -vf <filter>=help

Черные поля вокруг кадра лучше удалить сразу. Они неплохо сжимаются (в смысле размера файла), но все же они занимают драгоценное место на носителе – да и выглядят неопрятно. Для этих целей служит фильтр crop, который принимает в качестве параметров ширину и высоту конечной картинки. Например, в предыдущую команду можно
добавить:

# mencoder ... -o video.vob -vf crop=640:400 ...

Троеточие обозначает опущенные (совпадающие) опции. Вы также
можете переложить всю «черную работу» на фильтр автоокадрирования '''cropdetect''':

# mencoder ... -o video.vob -vf cropdetect ...

Если же вы хотите отмасштабировать изображение (уменьшить
или увеличить размер картинки), на помощь придет фильтр '''scale'''. Его
вызов таков:

-vf scale=w:h

Здесь '''w''' и '''h''' – новые ширина и высота изображения. Имейте в виду,
что фильтры передают обрабатываемое изображение «по цепочке», и
порядок их следования в ней имеет значение.

Чтобы после кодирования изображение не было приплюснуто или
растянуто и наши люди не получились яйцеголовыми, следует воспользоваться опцией '''-xvidencopts aspect=<aspect>'''. В качестве параметра '''<aspect>''' можно указать соотношение сторон в виде дроби (4/3)
или числа с плавающей точкой. Для его автоматического определения
используется параметр '''autoaspect''', а для указания соотношения в контейнере AVI – опция ''mencoder'' '''--force-avi-aspect <0.2-3.0>'''.

Рассмотрим изученные выше фильтры и опции на примере.
Допустим, размер изображения составляет 640х480, а черные «поля»
имеют ширину 20 пикселей. Мы обрежем их, растянем изображение до
720 пикселей в ширину и установим соотношение сторон равным 16/9.
С учетом всех этих требований, командная строка будет выглядеть следующим образом:

# mencoder video.vob -vf crop=600:480,scale=720 -oac copy -ovc xvid -
xvidencopts bitrate=904:aspect=16/9 -o video.avi -ffourcc xvid -forceidx

Пользоваться '''-xvidencopts autoaspect''' после масштабирования и
кадрирования бессмысленно – программа, скорее всего, ошибется.

==Шаг 3: Мультиплексирование==

Итак, мы имеем звуковую дорожку в отдельном файле ''Ogg Vorbis'',
а также обработанное должным образом видео в контейнере AVI.
Остался последний этап – мультиплексирование. Как мы и договаривались в начале статьи, сводить звук и видео мы будем в контейнере OGM. Для этих целей мы воспользуемся пакетом ''ogmtools'', а именно,
утилитой ''ogmmerge'', назначение которой вполне понятно из ее названия. В качестве параметров ''ogmmerge'' принимает имена входных и выходного файлов.

# ogmmerge -o final.ogm -A video.avi track.ogg

После объединения двух потоков будет получен OGM-файл, который можно без проблем воспроизводить практически в любой программе. Опция '''-A''' отбрасывает аудиопоток, сохраненный в контейнере
'''video.avi'''. Теперь самое время опубликовать файл '''final.ogm''' в Сети или
его записать на чистый компакт-диск и раздать друзьям. Если вам
удастся заснять что-то стоящее, не забудьте поделиться ссылочкой и с
нами ([mailto:letters@linuxformat.ru letters@linuxformat.ru])! '''LXF'''

==Альтернатива:==
===FFmpeg===

''FFmpeg'' – это законченное решение для записи, преобразования и воспроизведения аудио- и видеоконтента. В его основе лежит библиотека мультимедиа-кодеков, известная как ''libavcodec''. Большинство из входящих в нее кодеков было разработано с нуля, чтобы обеспечить лучшую производительность.

Для того, чтобы использовать какой-либо MPEG4-совместимый кодек
из числа предлагаемых ''libavcodec'' совместно с ''mencoder'', необходимо указать соответствующее семейство опцией '''-ovc lavc''' и задать параметры кодирования ключом '''-lavcopts''':

# mencoder VTS01.VOB -o home.avi -ovc lavc -lavcopts vcodec=xvid:vbitrate=900

Здесь мы выбрали кодек ''Xvid'' и установили битрейт равным 900 кбит/сек. Остальные подробности можно найти по адресу: http://ffmpeg.mplayerhq.hu/.

===x264===

''x264'' – это свободная библиотека для кодирования видеопотоков
'''H264/AVC'''. Для того, чтобы ''mencoder'' мог использовать ''x264'', его, скорее всего, придется пересобрать. Конечно, предварительно нужно установить сам ''x264''. Контейнеры AVI и OGG/OGM не могут вмещать в
себя потоки '''H264/AVC''', поэтому для них лучше использовать '''mp4 (Mpeg4)''' либо '''mkv (Matroska)'''.

Для мультиплексирования выходного файла можно воспользоваться
услугами библиотеки ''libavformat (-of lavf)'', определяющей формат файла
по расширению, или же задать его вручную опцией format:

# mencoder VTS01.vob -o home.mp4 -of lavf -ovc x264

В мире IT всегда приходится выбирать между памятью (качеством) и
временем выполнения. Кодек ''x264'' обеспечивает качественное изображение и высокую степень сжатия, но работает очень медленно. Имейте это в виду, если только у вас не современный двухядерный процессор.

LXF93:MEncoder - История изменений

Crazy Rebel: викификация, оформление