История мультимедиа в Windows: DirectShow (ч.5)

Пятая, последная, часть второй статьи об истории мультимедийных средств Windows.


19. Windows Movie Maker 2.0
Windows Movie Maker 2.0 - очередная версия простейшего видеоредактора Microsoft - появилась ноябре 2002 года как ответ на критику со стороны пользователей. Видеоманам не нравился неудобный интерфейс программы, ограниченный набор эффектов и переходов и невозможность кодирования видео с произвольно заданными параметрами.

Рис. 26. Windows Movie Maker 2.0

В отличие от обоих своих предшественников, Windows Movie Maker 2.0 уже был весьма серьёзной программой, успешно конкурировавшей с аналогичными разработками компаний-конкурентов. Он предлагал:

• Обновлённый, более удобный интерфейс.
• 37 эффектов.
• 60 переходов.
• 34 шаблона начальных титров, в том числе анимированных.
• 9 шаблонов конечных титров, в том числе анимированных.
• Улучшенные средства для импорта видео.
• Возможность создания пользовательских профилей для кодирования видео.

Windows Movie Maker 2.0 распространялся отдельно и предназначался для Windows XP. Другие версии Windows не поддерживались.

Среди достоинств новой программы можно выделить весьма мощные возможности по правке и обработки видео, сравнимые с теми, что обеспечивали аналогичные программы, в том числе и платные. Недостатки: сохранение готового видео только в форматах ASF, WMA и WMV, а также AVI с видео, закодированном в форматах, что применялись в цифровых видеокамерах; отсутствие средств для создания дисков DVD-Video.

Несмотря на все нововведения, Windows Movie Maker так и не смог завоевать симпатии пользователей. Однако эта программа развивается до сих пор.


20. Blu-ray Disc: предварительные спецификации
Тем временем ведущие игроки рынка цифрового видео готовили очередную революцию. И она грянула уже 19 февраля 2002 года, когда был заявлен новый стандарт оптических компакнт-дисков BD, создана организация Blu-ray Disc Founders, занимающаяся этим стандартом (с 4 октября 2004 года - Blu-ray Disc Assotiation), и появились первые сообщения о новом стандарте видеодисков, носившем название Blu-ray Disc.

Рис. 27. Логотип Blu-ray Disc

20.1. Собственно Blu-ray Disc
Blu-ray Disc является следующим шагом в развитии цифрового видео. Прежде всего, он предлагает потребителям видео высокого разрешения - с размерами кадра 1280х720 и 1920х1080 пикселов. Такое видео предназначено для просмотра на больших экранах или с помощью проекторов, которые в те времена уже набирали популярность.

Далее, Blu-ray Disc предоставляет богатейшие интерактивные возможности. Помимо привычных по DVD-Video меню, диск этого стандарта может содержать настоящие программы, способные выводить на экран любую графику и даже получать доступ в Интернет.

Впрочем, давайте перечислим все возможности стандарта Blu-ray Disc по порядку.

• Количество отдельных фильмов на диске - до 99999.
• Количество отдельных частей в фильме - до 99999.
• Количество отдельных видеопотоков ("углов зрения", angles) в фильме - не ограничено.
• Количество звуковых дорожек в фильме - не ограничено.
• Количество дорожек субтитров в фильме - не ограничено.
• Возможность создания как графических, так и текстовых субтитров. Текстовые субтитры записываются в кодировке Unicode, благодаря чему появляется возможность писать текст на любом языке.
• Возможность создания меню, в том числе ссылающихся друг на друга; такие меню могут содержать графические изображения, анимацию и видео.
• Возможность создания всплывающих меню, вызываемых прямо в процессе воспроизведения.
• Возможность создания приложений, запускающихся либо сразу после начала воспроизведения диска, либо из меню. Такими приложениями могут быть сложные анимированные меню, слайдшоу, средства для загрузки из Интернета дополнительной информации о фильме, игры и пр.

Параметры кодирования видео, предназначенного для записи на диски Blu-ray Disc, таковы:

• Формат кодирования - MPEG II второй редакции. (Впоследствии появится поддержка ещё двух форматов кодирования.)
• Прогрессивное или чересстрочное видео.
• Видео NTSC или PAL.
• Ниже приведены доступные комбинации размеров кадра, частоты кадров, способа записи и цветовой системы видео.
  
  720х480 пикселов, 59,94 кадр/с, чересстрочное, NTSC.
  720х576 пикселов, 50 кадр/с, чересстрочное, PAL.
  1280х720 пикселов, 23,976 кадр/с, прогрессивное, NTSC.
  1280х720 пикселов, 24 кадр/с, прогрессивное, PAL.
  1280х720 пикселов, 50 кадр/с, прогрессивное, PAL.
  1280х720 пикселов, 59,94 кадр/с, прогрессивное, NTSC.
  1920х1080 пикселов, 23,976 кадр/с, прогрессивное, NTSC.
  1920х1080 пикселов, 24 кадр/с, прогрессивное, PAL.
  1920х1080 пикселов, 50 кадр/с, чересстрочное, PAL.
  1920х1080 пикселов, 59,94 кадр/с, чересстрочное, NTSC.
  
• Битрейт - до 40 Мбит/с.
• Поддерживается как постоянный, так и переменный битрейт.

Параметры кодирования звука для звукового сопровождения таких фильмов следующие:

• Форматы кодирования - AC-3, LPCM, DTS, E-AC-3, DTS-HD High Resolution Audio и Dolby Digital TrueHD.
  
  Форматы AC-3, LPCM и DTS являются обязательными; их должны поддерживать все проигрыватели Blu-ray Disc. Остальные форматы обязательными не являются; проигрыватели могут их не поддерживать, поэтому основные звуковые дорожки фильмов в этих форматах кодировать не следует.
  
• Ниже приведены значения частоты оцифровки, разрядности, максимального количества каналов и максимального битрейта звука для каждого из поддерживаемых форматов кодирования.
  
  AC-3: 48 КГц; 16 или 24 бит; 6; 640 Кбит/с.
  LPCM: 48, 96 или 192 КГц; 16, 20 или 24 бит; 8 (48 и 96 КГц) или 6 (192 КГц).
  DTS: 48 КГц; 16, 20 или 24 бит; 6; 1,524 Мбит/с.
  E-AC-3: 48 КГц; 16, 20 или 24 бит; 8; 4,736 Мбит/с.
  DTS-HD High Resolution Audio: 48, 96 или 192 КГц; 16, 20 или 24 бит; 8 (48 и 96 КГц) или 6 (192 КГц); 24,5 Мбит/с.
  Dolby Digital TrueHD: 48, 96 или 192 КГц; 16, 20 или 24 бит; 8 (48 и 96 КГц) или 6 (192 КГц).

При этом совокупный битрейт видео и звука не должен превышать 48 Мбит/с.

Субтитры могут быть представлены в двух форматах:

• В виде графических изображений размеров от 720х480 до 1920х1080 пикселов, с 24-разрядным цветом и каналом полупрозрачности, под который отводится 8 разрядов.
• В виде текста, набранного в кодировке Unicode.

Приложения, включаемые в состав диска, пишутся на языке Java.

Для хранения фильма на диске Blu-ray Disc организуется папка BDMV, в которой, в свою очередь, находятся два служебных файла и пять папок с файлами, собственно, содержащими фильм, звуковые данные, шрифты, меню, приложения и всевозможную дополнительную информацию. Формат файлов - BDAV. Файловая система - UDF 2.50.

Фильмы Blu-ray Disc записываются на появившиеся к тому времени компакт-диски BD, имеющие на порядок более высокую, чем DVD, ёмкость.

Диски Blu-ray Disc могут включать в себя защиту от копирования, реализованную с помощью систем AACS (Advanced Access Content System), BD+ и ROM Mark, и код региона.

Предполагалось, что диски Blu-ray Disc будут воспроизводиться на специализированных аппаратных проигрывателях, выпуск которых будет налажен после начала их производства.

Достоинства видеодисков Blu-ray Disc: исключительное, лучшее на данный момент качество видео; поддержка видео высокого разрешения; богатейшие интерактивные возможности; средства для помещения на диск приложений, выполняемых самим проигрывателем; возможность создания дисков, предназначенных сразу для большого количества рынков (поскольку количество дорожек звука и субтитров в фильме не ограничено, а язык текстовых субтитров может быть любым).

Недостатки: значительно более высокая, нежели у дисков DVD-Video, стоимость; потребность в специальном приводе; некоторые неудобства, связанные с наличием кодов регионов и системы защиты от копирования.

На тот момент ещё не была готова окончательная спецификация стандарта Blu-ray Disc, так что о его успехах и провалах говорить пока рано. Этот вопрос мы рассмотрим в третьей статье данного цикла.

20.2. Компакт-диски BD
Новый стандарт оптических компакт-дисков дисков был анонсирован в октябре 2000 года компаниями Sony и Philips и изначально назывался DVR Blue. 9 февраля 2001 года был представлен логотип для нового типа дисков, а название его сменилось на Blue Disc. 19 февраля 2002 года эти диски получили своё окончательное название - Blu-ray Disc, или, чтобы не путать с одноимённым стандартом видеодисков, BD.

Диски BD читаются с помощью синего лазера - отсюда и слово "Blue" в первоначальных названиях этого стандарта. (Диски CD-ROM и DVD используют красный лазер.) Благодаря этому удалось существенно повысить ёмкость новых дисков. С другой стороны, в универсальных приводах компакт-дисков приходится устанавливать и красный и синий лазеры; красный лазер используется для чтения CD-ROM и DVD, а синий - BD.

Однослойный диск BD вмещает 25 Гб данных, а двухслойный - 50. Впоследствии появились трёх- и даже четырёхслойные диски, вмещаюшие, соответственно, 100 и 128 Гб.

Достоинства дисков BD: самая высокая на данный момент ёмкость; возможность создания многослойных дисков. Недостатки: высокая стоимость; потребность в специальном приводе.

Ныне диски BD используются как для распространения фильмов (в виде видеодисков Blu-ray Disc), так и для резервного хранения данных. Однако этот стандарт до сих пор не смог вытеснить диски DVD; вероятно, причина этому - слишком высокая стоимость.

20.4. BDAV
Формат файлов BDAV (Blu-ray Disc Audio/Visual) был специально разработан для хранения фильмов, записываемых на диски Blu-ray Disc. Он также известен под своим неофициальным названием M2TS.

Формат файлов BDAV основан на знакомом нам формате MPEG Transport Stream. Отличия между ними таковы:

• Формат MPEG Transport Stream позволяет хранить в файлах произвольные данные. Формат BDAV использует эту возможность для хранения субтитров и меню и устанавливает форматы, в которых они записываются.
• Формат BDAV добавляет поддержку таймкодов, используемых при воспроизведении Blu-ray Disc.

Файлы BDAV должны иметь расширение m2ts.

20.5. MPEG II Video Second Edition
Вторая редакция формата кодирования видео MPEG II Video вышла в 2000 году. Она получила название MPEG II Video Second Edition.

Практически единственное нововведение, которое она принесла, - средства для поддержки видео высокого разрешения (с размерами кадра от 1280х720 пикселов и выше). Эти средства включали новые профили и уровни.

Список нововведений второй редакции MPEG II Video таков:

• Размер кадра - от 176х144 до 1920х1080 пикселов.
• Битрейт - от 0,096 до 300 Мбит/с.
• Частота кадров - от 15 до 60 кадр/с.

Именно этот формат изначально был выбран для кодирования видео, предназначенного для распространения на дисках Blu-ray Disc.


21. HD DVD: предварительные спецификации
Не успел стандарт Blu-ray Disc появиться на свет, как у него уже появился конкурент. Это был стандарт видеодисков высокого разрешения HD DVD. Он разрабатывался организацией DVD Forum, ведавшей стандартом DVD-Video и после анонса Blu-ray Disc почувствовавшей, что остаётся не у дел.

Собственно решение о разработке нового стандарта видеодисков было принято в апреле 2002 года. В августе того же года компании Toshiba и NEC анонсировали начало разработки стандарта, который тогда носил название Advanced Optical Disc. А через год новый стандарт был одобрен DVD Forum и переименован в HD DVD.

Рис. 28. Логотип HD DVD

21.1. Собственно HD DVD
Как и Blu-ray Disc, HD DVD позволял хранить видео высокого разрешения и предоставлял богатые интерактивные возможности. Последние включали в себя средства для создания меню и встроенных приложений, выполнявшихся самим проигрывателем.

Ниже приведён список возможностей HD DVD.

• Количество отдельных фильмов на диске - до 99.
• Количество отдельных частей в фильме - до 99.
• Количество отдельных видеопотоков ("углов зрения", angles) в фильме - до 9.
• Количество звуковых дорожек в фильме - до 8.
• Количество дорожек субтитров в фильме - до 32.
• Возможность создания меню, в том числе ссылающихся друг на друга; такие меню могут содержать графические изображения, анимацию и видео.
• Возможность создания приложений, запускающихся либо сразу после начала воспроизведения диска, либо из меню. Такими приложениями могут быть сложные анимированные меню, слайдшоу, утилиты для загрузки из Интернета дополнительной информации о фильме, игры и пр.

Параметры кодирования видео, предназначенного для записи на диски HD DVD, такие же, как у Blu-ray Disc. C двумя отличиями:

• Поддерживались меньшие значения размеров кадра - от 320х240 пикселов.
• Битрейт - до 29,4 Мбит/с.

Параметры кодирования звука для звукового сопровождения таких фильмов следующие:

• Форматы кодирования - MP2, AC-3, LPCM, DTS, E-AC-3, Dolby Digital TrueHD, DTS-HD High Resolution Audio и DTS-HD Master Audio.
  
  Все форматы, кроме двух последних, являются обязательными; их должны поддерживать все проигрыватели HD DVD. Поддержка остальных двух форматов необязательна; проигрыватели могут их не поддерживать, и основные звуковые дорожки фильмов в этих форматах кодировать не следует.
  
• Ниже приведены значения частоты оцифровки, разрядности, максимального количества каналов и максимального битрейта звука для каждого из поддерживаемых форматов кодирования.
  
  MP2: 48 КГц; 16 или 24 бит; 8; 912 Кбит/с.
  AC-3: 48 КГц; 16 или 24 бит; 6; 504 Кбит/с.
  LPCM: 48, 96 или 192 КГц; 16, 20 или 24 бит; 8 (48 и 96 КГц) или 6 (192 КГц).
  DTS: 48 КГц; 16, 20 или 24 бит; 6; 1,524 Мбит/с.
  E-AC-3: 48 КГц; 16, 20 или 24 бит; 8; 3 Мбит/с.
  Dolby Digital TrueHD: 48, 96 или 192 КГц; 16, 20 или 24 бит; 8 (48 и 96 КГц) или 6 (192 КГц).
  DTS-HD High Resolution Audio: 48, 96 или 192 КГц; 16, 20 или 24 бит; 8 (48 и 96 КГц) или 6 (192 КГц); 3 Мбит/с.
  DTS-HD Master Audio: 48, 96 или 192 КГц; 16, 20 или 24 бит; 8 (48 и 96 КГц) или 6 (192 КГц).

Совокупный битрейт видео и звука не должен превышать 30,24 Мбит/с. Субтитры хранились в виде графических изображений, как и в DVD-Video.

Вообще, стандарт HD DVD больше всего напоминает смесь старого доброго DVD-Video и нового Blu-ray Disc. Или, другими словами, DVD-Video, приспособленный для хранения видео высокого разрешения и обогащённый интерактивными возможностями. Собственно, это и не удивительно, если вспомнить, кем он создавался.

Приложения, включаемые в состав диска, создаются с применением традиционных интернет-технологий: HTML, CSS, JavaScript и XML.

Фильм HD DVD хранится на диске в виде набора файлов в двух папках. Формат файлов - EVO. Файловая система - UDF 2.50; также заявлена поддержка других файловых систем, например, ISO 9660.

Фильмы HD DVD записываются на специально разработанные компакт-диски, носящие такое же наименование и имеющие в несколько раз более высокую, чем DVD, ёмкость.

Диски HD DVD могут включать в себя защиту от копирования, реализованную с помощью системы AACS. Возможнсть включения кода региона в них отсутствовала.

Предполагалось, что диски HD DVD будут воспроизводиться на специализированных аппаратных проигрывателях, выпуск которых будет налажен после начала их производства.

Достоинства видеодисков HD DVD: отличное качество видео; поддержка видео высокого разрешения; богатые интерактивные возможности; средства для помещения на диск приложений, выполняемых самим проигрывателем; возможность создания дисков; несколько меньшая стоимость по сравнению с Blu-ray Disc; возможность использования для их производства того же оборудования, что применялось для выпуска дисков DVD.

Недостатки: более низкое, по сравнению с Blu-ray Disc, качество видео; меньшие интерактивные возможности; потребность в специальном приводе; некоторые неудобства, связанные с наличием системы защиты от копирования.

Об успехах и провалах стандарта HD DVD также говорить рано. Отложим этот разговор до третьей статьи цикла.

21.2. Компакт-диски HD DVD
Новый стандарт компакт-дисков был анонсирован одновременно со стандартом HD DVD. Эти компакт-диски получили такое же название - HD DVD, - из-за чего часто возникает путаница.

Как и в случае компакт-дисков BD, диски HD DVD читаются с помощью синего лазера и требуют специального привода. При этом с дисками BD они несовместимы.

Однослойный диск HD DVD вмещает 15 Гб данных, а двухслойный - 30. Существовует также технология производства трёхслойных дисков, вмещающих 51 Гб данных, но эти диски так и не были стандартизированы.

Достоинства дисков HD DVD: высокая ёмкость; несколько меньшая, по сравнению с BD, стоимость; возможность использования для их производства оборудования, на котором производились диски DVD. Недостатки: их ёмкость меньше, чем у дисков BD; потребность в специальном приводе.

Диски HD DVD некоторое время использовались для распространения фильмов, записанных в соответствии с одноимённым стандартом. Но, поскольку выпуск данных дисков прекращён (подробнее об этом будет рассказано в третьей статье цикла), в настоящее время они нигде не применяются.

21.3. EVO
Фильмы на дисках HD DVD хранятся в специально разработанном для этого формате EVO (Enhanced VOB).

Формат EVO является дальнейшим развитием широко применяемого в дисках DVD-Video формата VOB. От своего "прародителя" EVO отличается расширенной поддержкой новых форматов кодирования видео и звука.

Файлы EVO имеют расширение evo.


22. Конец второго этапа: итоги
Что ж, второй этап развития мультимедийных средств Windows можно считать закончившимся. Что он нам принёс?

Windows наконец-то получила современную, развитую, мощную, легко расширяемую и способную к дальнейшему развитию мультимедийную подсистему DirectShow. Она получила все необходимые инструменты для воспроизведения, а также, после появления DirectShow Editing Services, создания и обработки видео. Старые мультимедийные подсистемы - ACM и VfW - отошли в прошлое (хотя всё ещё и включались в состав Windows для совместимости с совсем древними программами).

Многочисленные сторонние разработчики немедленно взяли новую подсистему на вооружение. Все вновь создаваемые мультимедийные программы использовали для работы именно её. Появились различные кодеки, поддерживающие самые современные на тот момент форматы файлов и кодирования звука и видео; в числе таких кодеков можно отметить популярнейший до сих пор DivX и его клоны.

Видеоадаптеры обзавелись аппаратными средствами для ускорения вывода графики и видео, декодирования видео и выполнения его постобработки. Теперь видео выводилось не только быстро, но и качественно.

В активе Microsoft появился весьма приличный мультимедийный проигрыватель - Windows Media Player версии 7 и более новых. Для любителей не просто слушать абы что, а держать свою аудиотеку в порядке он стал неплохим выбором, если учесть, что все более-менее адекватные ему программы были платными. Кроме того, этот проигрыватель мог воспроизводить диски Video CD и DVD-Video; правда, чтобы успешно воспроизводить последние, требовалось установить в систему подходящий фильтр-преобразователь.

Но близилась новая эра - эра видео высокого разрешения. Сможет ли Microsoft соответствовать веяниям времени?..


Использованные материалы

• Википедия (англ.)
• Intel Vintage
• http://www.oyajiman.net/oyaji/?itemid=2125
• Hardware Overlay Support
• DirectShow FAQ
• Supported Formats in DirectShow
• DirectShow Filters
• Video File Extensions
• MPEG2 Video Decoder
• DTS-HD Brochure
• Nathan's Toasty Technology page
• Windows 98 Multimedia
• Guidebook: Graphical User Interface Gallery
• Форматы файлов, поддерживаемые в Windows Media Player версии 6.0 и более поздних версий
• MPG4 MP42 MP43: Microsoft MPEG-4 versions 1, 2, and 3
• Video Codecs by FOURCC
• About DXVA 2.0
• 80 Video Cards of 1999-2003: 3D Benchmarking
• Windows Millennium Edition: All About Me
• Windows Media Player 7.1 for Windows 98, 2000, and Me
• Windows Media 8 Encoding Utility
• DirectX Media Objects
• Windows Movie Makers
• What is Blu-ray Disc and HD DVD?
• White paper Blu-ray Disc Format - 2.B Audio Visual Application Format Specifications for BD-ROM
• HD DVD - A technical introduction