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dirac - BBC Research 開發的視訊編碼格式

coolcd
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Dirac 是 BBC Research 開發的一種視訊編碼格式,不僅免費開放使用,還開放原始碼。以 Dirac 作為格式名稱是為了紀念一位英國理論物理學家、同時是諾貝爾獎得主的 Paul Dirac。Dirac 計劃負責人是 Tim Borer,原始的演算法是由 Thomas Davies 所開發,Dirac 與 VC-2 規格中的許多部分都是他寫的。

Dirac 可以壓縮任何尺寸的圖片,不論是低解析度的 QCIF (176x144 pixels),還是高解析度的 HDTV (1920x1080),或甚至更高的解析度都可以。Dirac 希望能比一些現存格式 (eg. MPEG-4 Part 2, MPEG-2 Part 2, Theora, WMV) 更省流量、品質更好,網站上甚至宣稱 "a two-fold reduction in bit rate over MPEG-2 for high definition video",這已經算是與 H.264、VC-1 同等級的 codec 了。

BBC 在開發 Dirac 之初,就已經設定要 Open source,希望能讓開放原始碼社群、學術界與其他人共同參與,因此,它的設計哲學就是 "keep it simple",讓人容易理解它的理論、設計,以便豐富它的文件。別以為「簡單」就代表容易,在視訊壓縮界,這可是一項很有野心的企圖,一種編碼要壓縮率 高、壓出好品質、壓縮速度快、又要維持簡單,其實是很困難的,如目前最紅的 H.264,就比先前的 MPEG-2、H.263、MPEG-4 Part 2 要複雜。除此之外,Dirac 的開發者也很注重專利問題,據開發者表示,他們沒有請律師團研究,所以無法確知,但他們相當確定 (pretty sure) 他們應該沒有侵犯到別人的專利。就算很不幸真的踩中地雷,他們也會重寫 code 避開,Dirac 有模組化的設計,所以他們認為遇到問題時相對比較容易解決。

Dirac 採用 wavelet compression (即 JPEG 2000 採用的壓縮方式),與大部分舊格式 (H.264、VC-1) 所採用的 discrete cosine transforms 不同。Dirac 並非唯一嚐試採用 wavelet compression 的 codec,其他使用 wavelet compression 的還有 Rududu、Snow、RedCode、與 Tarkin。

Dirac 可以放在容器格式內,如 avi、ogg、mkv 都可以。事實上,只要是依據 ISO base media format (MPEG-4 Part 12, e.g., MP4, 3GP) 的容器格式,或者 MPEG-2 transport stream,應該都可以置入 Dirac,因為 BBC 已向 MP4 Registration AuthoritySMPTE Registration Authority 註冊 Dirac。

Dirac 是視訊編碼的格式,目前實作出 Dirac codec 的軟體,最早的是 BBC 的 reference implementation - dirac-research (原先叫作 "Dirac",沒錯,真的很令人錯亂,後來改名 dirac-research,還是一樣令人錯亂),用 C++ 寫的,2008 年 9 月 17 日以 MPL、GNU GPL、GNU LGPL 釋出 Ver 1.0.0。dirac-research 實作了 intra-frame only subset 的部分,這個 subset 稱為 Dirac Pro,它已經被提到 SMPTE 作為 VC-2 標準的候選者之一。Dirac Pro 在 2008 北京奧運期間,被 BBC 內部用來傳輸 HDTV 圖片。

Dirac 的另一個實作是 Schrödinger,也是由 BBC 所贊助,著重在效能、可攜性,而且仍維持 100% 的 bitstream 相容性。Schrödinger 也提供了 GStreamer plugin。目前 Schrödinger 可以在一台普通的 CoreDuo 筆電上即時解碼 720/25p 的影片。Schrödinger 是用 ANSI C 所寫,授權與 dirac-research 相同,並多加了一個 MIT License。

Schrödinger 與 dirac-research 的差別在於,前者比較快、品質比較低,後者比較慢,但品質比較好。

Dirac 開發大事記

2008 年 1 月 21 日,完成了 Dirac 格式的規格書,之後的開發,只修正錯誤、或限制功能。

2008 年 2 月 22 日,釋出 Schrödinger 1.0.0。

2008 年 9 月 17 日,BBC 釋出 dirac-research 1.0.0 的 reference implementation。

2008 年 9 月 23 日,釋出了包含 motion compensation 與 inter-frame coding 的完整的 Dirac 規格書 2.2.3 版。

進一步資訊請看:

Dirac 官方網站
Dirac_(codec) (Wikipedia 上的說明)
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ychao
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Schrödinger 跟 Dirac 都是在量子力學上,有名的理論物理學家。BBC會用 Dirac 命名大概是因為英國人的關係,但 Schrödinger 是奧地利人。
coolcd
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2012.1.23 出了 Schroedinger 1.0.11

–  編碼器、解碼器均加入 10-bit 與 16-bit 的支援(但僅限 intra mode),用於測試的格式是 16-bit 4:4:4 與 10-bit 4:2:2

coolcd
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coolcd

Dirac 是視訊編碼的格式,目前實作出 Dirac codec 的軟體,最早的是 BBC 的 reference implementation - dirac-research (原先叫作 "Dirac",沒錯,真的很令人錯亂,後來改名 dirac-research,還是一樣令人錯亂),用 C++ 寫的,2008 年 9 月 17 日以 MPL、GNU GPL、GNU LGPL 釋出 Ver 1.0.0。dirac-research 實作了 intra-frame only subset 的部分,這個 subset 稱為 Dirac Pro,它已經被提到 SMPTE 作為 VC-2 標準的候選者之一。Dirac Pro 在 2008 北京奧運期間,被 BBC 內部用來傳輸 HDTV 圖片。

Dirac 的另一個實作是 Schrödinger,也是由 BBC 所贊助,著重在效能、可攜性,而且仍維持 100% 的 bitstream 相容性。Schrödinger 也提供了 GStreamer plugin。目前 Schrödinger 可以在一台普通的 CoreDuo 筆電上即時解碼 720/25p 的影片。Schrödinger 是用 ANSI C 所寫,授權與 dirac-research 相同,並多加了一個 MIT License。

Schrödinger 與 dirac-research 的差別在於,前者比較快、品質比較低,後者比較慢,但品質比較好。

在 Schrödinger 1.0.9 版後,官方網站說 Schrödinger 的效能與品質,在大部分情況下均已超越 dirac-research,dirac-research 的編碼工具也大多已 port 到 Schrödinger,所以現在 Schrödinger 有相同或更好的壓縮效率。

ziyawu

joined: 2009-08-15
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5subject: Promote 0 Bookmark 02012-05-27quote  

目標確實很吸引人,H.264 的複雜性造成硬體需求高是很大的缺點
若能有 H.264 的壓縮品質而硬體需求又比較低,很有競爭力
好像沒有提到跟 H.264 比較壓縮畫質的部份,如果畫質差一點感覺就跟 Google 推廣的 VP8 重疊了
我比較在意的是所謂的「開放原始碼」,會不會跟 H.264 一樣,表面豎起「開放格式」的旗幟進行推廣,事實卻是「非自由格式」,靜等羊長肥再宰來吃


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eliu

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新竹, 台灣
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codec 除非真的好很多,只是稍微好一些如果沒有 browser built-in,那應該是沒什麼用。

連 google chrome 內建的 webm 好像沒什麼人在用。

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coolcd
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ziyawu
我比較在意的是所謂的「開放原始碼」,會不會跟 H.264 一樣,表面豎起「開放格式」的旗幟進行推廣,事實卻是「非自由格式」,靜等羊長肥再宰來吃

這倒是不必擔心,Dirac 是英國公共電視 BBC 開發的,一方面是較重視公眾利益,另一方面也是為自己節省成本(不用交錢給 codec patent holder),dirac 網站上 2008 發表的文件 September 2008: IBC publicity brochure 有下面這段:

 

Licensing and Patents

The key feature of Dirac, in contrast to the other codecs, is that it is open technology. Dirac has been designed to avoid patent infringement. This means it may freely be used by anyone without the payment of royalties. This may seem like a minor issue but it could have a profound impact on the uptake of digital technology and, particularly the way it is used by public service broadcasters.

It is worth clarifying the difference between ‘Open Standards’ and ‘Open Technology’. The two concepts are often confused. Public service broadcasters have always preferred open standards to vendor-specific technology. They provide interoperability and a competitive market place. Open standards are published and may be read by anyone, but implementers and users typically pay royalties to the owners of patents embodied in the standard. So open standards can still be proprietary in the sense that the technology is owned and you may have to pay to use it. Open Technology, on the other hand, takes openness a stage further and gives you the right to use the technology, for any purpose, without royalty payment.

Even though Dirac is license free manufacturers may nevertheless make products based on the specification for sacommercial gain. End users pay for the manufacturer’s implementation, not for the underlying codec. With royalty bearing codecs such as AVC, by contrast, the manufacturer licences the underlying codec and passes this cost on to the end users as well as the cost of the implementation. Products incorporating royalty bearing codecs therefore cost more. Licence fees associated with codecs make it difficult to produce not for profit implementations (such as open source) because there is no one to pay for the codec royalties. This can be a particular problem for public service broadcasters and other who may need to distribute free software (e.g. media viewers).

To the best of our knowledge and belief Dirac does not infringe any patents. The BBC does not hold any patents, either granted or pending, that cover technology in the Dirac specification. Where we have developed new technology, e.g. in the Dirac arithmetic coder, this has been published rather than patented.

Dirac was designed from the ground up to avoid patent infringement. We have used techniques of long standing (and therefore patent free) in novel ways to produce the Dirac codec. We have a trail of “prior art” published papers that would invalidate patents that Dirac may be claimed to infringe although, to date, no one has claimed that Dirac infringes any patent. Bear in mind that video compression is becoming a mature technology. Many inventions date back 20 or more years to the birth of MPEG-2 and earlier, consequently these inventions are now coming out of patent. Other organisations have taken a similar approach of using older, patent free, technology as the basis for developing a royalty free codec. However Dirac has been more radical, basing its codec on wavelets, and is hence at less risk of patent infringement. In addition Dirac is by far the most mature of these royalty free codecs.

這也是我一直有注意這個 codec 發展的原因 → 開放原始碼、開放標準、開放科技,可以安心免費使用 XD

希望這個格式能有進一步發展,最好可以像 flac 一樣受歡迎 XD

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ziyawu

joined: 2009-08-15
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有授權聲明就真的是自由、開放,我該好好關注和支持這款編碼格式了
flac 記得也有一段血淚推廣史...

eliu

codec 除非真的好很多,只是稍微好一些如果沒有 browser built-in,那應該是沒什麼用。

連 google chrome 內建的 webm 好像沒什麼人在用。

webm 真的除了 Youtube 沒在其他地方看過
感覺還是 H.264 的天下,就連美國連續劇的低畫質影片也從 XviD 編碼改用 H.264 了 XviD 編解碼器改用 x264 ... XD
http://www.oneddl.eu/category/tv-shows/


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