VC-1 - VC-1

Für andere Verwendungen siehe VC1 .
Nicht zu verwechseln mit AVC1 oder AV1 .
VC-1
Internet-Medientyp video/vc1
Entwickelt von SMPTE , Microsoft , Panasonic , LG , Samsung , usw.
Formattyp Videokomprimierungsformat
Verlängert von WMV 9
Normen SMPTE 421
Offenes Format ? Nein

SMPTE 421 , informell als VC-1 bekannt , ist ein Videocodierungsformat . Das meiste davon wurde 2003 ursprünglich als Microsofts proprietäres Videoformat Windows Media Video 9 entwickelt . Mit einigen Verbesserungen, einschließlich der Entwicklung eines neuen Advanced Profile, wurde es am 3. April 2006 offiziell als SMPTE- Standard genehmigt . Es wurde hauptsächlich vermarktet als Konkurrent mit geringerer Komplexität zum H.264/MPEG-4 AVC- Standard. Nach seiner Entwicklung behaupteten mehrere andere Unternehmen als Microsoft, dass sie Patente für die Technologie hielten , darunter Panasonic , LG Electronics und Samsung Electronics .

VC-1 wird im mittlerweile veralteten Microsoft Silverlight , dem kurzzeitig angebotenen HD-DVD- Disc-Format und dem Blu-ray Disc- Format unterstützt.

Format

VC-1 ist eine Weiterentwicklung des herkömmlichen blockbasierten bewegungskompensierten hybriden Videocodierungsdesigns, das auch in H.261 , MPEG-1 Teil 2 , H.262/MPEG-2 Teil 2 , H.263 und MPEG-4 . zu finden ist Teil 2 . Es wurde allgemein als Alternative zum ITU-T- und MPEG -Videocodec-Standard, bekannt als H.264/MPEG-4 AVC, bezeichnet . Das Advanced Profile von VC-1 enthält Tools zum Codieren von Interlaced -Videosequenzen sowie Progressive Scan- Video. Das Hauptziel der Entwicklung und Standardisierung des VC-1 Advanced Profile bestand darin, die interlace-optimierte Komprimierung von Interlaced-Inhalten zu unterstützen, ohne diese zuerst in Progressive Scan zu konvertieren, um es für Profis der Rundfunk- und Videobranche, die das 1080i- Format verwenden, attraktiver zu machen .

Sowohl HD DVD als auch Blu-ray Disc haben VC-1 als unterstütztes Videoformat verwendet, was bedeutet, dass ihre Videowiedergabegeräte in der Lage sein müssen, mit VC-1 komprimierte Videoinhalte zu dekodieren und abzuspielen. Windows Vista unterstützt teilweise die HD-DVD-Wiedergabe, indem es den VC-1-Decoder und einige zugehörige Komponenten enthält, die für die Wiedergabe von VC-1-codierten HD-DVD-Filmen erforderlich sind.

Microsoft hat VC-1 als offizielles Videoformat der Xbox 360- Videospielkonsole bezeichnet , und Spieleentwickler könnten VC-1 für Full-Motion-Videos verwenden, die in Spielen enthalten sind. Mit einem Update vom 31. Oktober 2006 konnten alle Formate von Windows Media Video auf der Xbox 360 von einer Disc, einem USB-Speichergerät oder Streaming von einem PC über Windows Media Connect/Windows Media Player 11 abgespielt werden.

VC-1 wird in der PlayStation 3- Konsole unterstützt und das FFmpeg- Projekt enthält auch einen VC-1-Decoder.

Am 24. August 2012 kündigte die Raspberry Pi Foundation die Unterstützung der Hardware-Decodierung für VC-1 an.

Microsoft-Codec-Implementierungen

Die VC-1-Codec-Spezifikation wurde bisher von Microsoft in Form von 3 Codecs implementiert, die jeweils mit einem einzigartigen vierstelligen Code identifiziert werden .

WMV3

Die Simple- und Main-Profile von VC-1 blieben der bestehenden WMV3-Implementierung vollständig treu, wodurch WMV3-Bitstreams vollständig VC-1-kompatibel wurden. Der WMV3-Codec wurde entwickelt, um in erster Linie die progressive Codierung für Computerbildschirme zu unterstützen. Ein Interlaced-Codierungsmodus wurde implementiert, wurde jedoch schnell veraltet, als Microsoft mit der Implementierung von WMV Advanced Profile begann. Während die progressive WMV3-Kodierung unter Verwendung des YUV 4:2:0- Farbabtastschemas implementiert wurde , wurde der veraltete Zeilensprungmodus unter Verwendung des weniger verbreiteten YUV-4:1:1- Abtastschemas implementiert .

Der Windows Media Video 9 (WMV3)-Codec implementiert die Modi Simple und Main des VC-1-Codec-Standards und bietet qualitativ hochwertige Videos zum Streamen und Herunterladen. "Es bietet Unterstützung für eine Vielzahl von Bitraten, von High-Definition-Inhalten mit der Hälfte bis zu einem Drittel der Bitrate von MPEG-2 bis hin zu Internet-Videos mit niedriger Bitrate, die über ein DFÜ-Modem bereitgestellt werden Codec unterstützt auch herunterladbare Videos in professioneller Qualität mit Two-Pass-Codierung und variabler Bitrate (VBR).

Eine Reihe von hochauflösenden Filmen und Videos wurden kommerziell in einem Format namens WMV HD veröffentlicht . Diese Titel sind mit WMV3 Main Profile @ High Level (MP@HL) codiert.

WMVA

WMVA war die ursprüngliche Implementierung von WMV Advanced Profile vor der Annahme des VC-1-Entwurfs durch SMPTE. Der Codec wurde mit Installationspaketen für Windows Media Player 10 und Windows Media Format SDK 9.5 verteilt. Es gibt geringfügige Bitstream-Unterschiede zwischen WMVA und WVC1, daher wird WMVA von einem anderen DirectShow- Decoder als WVC1 verarbeitet. Einige Hardware- und Software-Decoder von Drittanbietern decodieren nur WMVA-basierte Inhalte. Ab 2006 gilt WMVA als veralteter Codec, da er nicht vollständig VC-1-kompatibel ist.

WVC1

WVC1, auch bekannt als Windows Media Video 9 Advanced Profile, implementiert ein neueres und vollständig kompatibles Advanced Profile des VC-1-Codec-Standards. Es bietet Unterstützung für interlaced-Inhalte und ist transportunabhängig. Mit der vorherigen Version des Codecs der Windows Media Video 9-Serie konnten Benutzer progressive Inhalte mit Datenraten von nur einem Drittel der des MPEG-2-Codecs bereitstellen und dennoch eine mit MPEG-2 vergleichbare oder vergleichbare Qualität erzielen. Der Windows Media Video 9 Advanced Profile-Codec bietet dieselbe Verbesserung der Codierungseffizienz bei Interlaced-Inhalten. Ein Decoder für WVC1 ist im Windows Media Player 11 enthalten , der mit Windows Vista gebündelt ist und als Download für Windows XP verfügbar ist. Diese Implementierung wird in Microsoft Silverlight unterstützt .

Profile

Einfach Hauptsächlich Fortschrittlich
Baseline-Intra-Frame-Komprimierung Jawohl Jawohl Jawohl
Transformation mit variabler Größe Jawohl Jawohl Jawohl
16-Bit-Transformation Jawohl Jawohl Jawohl
Überlappte Transformation Jawohl Jawohl Jawohl
4 Bewegungsvektoren pro Makroblock Jawohl Jawohl Jawohl
¼ Pixel-Luminanz-Bewegungskompensation Jawohl Jawohl Jawohl
¼ Pixel Chrominanz-Bewegungskompensation Nein Jawohl Jawohl
Startcodes Nein Jawohl Jawohl
Erweiterte Bewegungsvektoren Nein Jawohl Jawohl
Schleifenfilter Nein Jawohl Jawohl
Dynamische Auflösungsänderung Nein Jawohl Jawohl
Adaptive Makroblockquantisierung Nein Jawohl Jawohl
B-Rahmen Nein Jawohl Jawohl
Intensitätskompensation Nein Jawohl Jawohl
Reichweiteneinstellung Nein Jawohl Jawohl
Halbbild- und Vollbildcodierungsmodi Nein Nein Jawohl
GOP- Ebene Nein Nein Jawohl
Metadaten anzeigen Nein Nein Jawohl
Einfach Hauptsächlich Fortschrittlich

Bitraten und Auflösungen

Profil Niveau Maximale Bitrate Auflösung / Bildrate
Einfach Niedrig 96 kbit/s 176 × 144 / 15 ( QCIF )
Mittel 384 kbit/s 240 × 176 / 30
352 × 288 / 15 ( CIF )
Hauptsächlich Niedrig 2 Mbit/s 320 × 240 / 24 ( QVGA )
Mittel 10 Mbit/s 720 × 480 / 30 (480p)
720 × 576 / 25 (576p)
Hoch 20 Mbit/s 1920 × 1080 / 30 (1080p)
Fortschrittlich L0 2 Mbit/s 352 × 288 / 30 (CIF)
L1 10 Mbit/s 720 × 480 / 30 (NTSC-SD)
720 × 576 / 25 (PAL-SD)
L2 20 Mbit/s 720 × 480 / 60 (480p)
1280 × 720 / 30 (720p)
L3 45 Mbit/s 1920 × 1080 / 24 (1080p)
1920 × 1080 / 30 (1080i)
1280 × 720 / 60 (720p)
L4 135 Mbit/s 1920 × 1080 / 60 (1080p)
2048 × 1536 / 24

Andere Implementierungen

Aufgrund seiner Ursprünge im WMV9-Codec von Microsoft wurden die beliebtesten Implementierungen von VC-1-Encodern bisher von Microsoft durchgeführt, obwohl es auch Implementierungen von Drittanbietern gibt. Sonic Cinevision PSE, ein professionelles VC-1-Codierungstool, das hauptsächlich bei der HD-DVD- und Blu-ray- Codierung verwendet wird, ist eine kommerzielle Version des PEP-Codierungstools (Parallel Encoder) und des VC-1 Analyzer-Tools von Microsoft. Microsoft besitzt die Codeentwicklung, während Sonic Solutions den Vertrieb besitzt. Microsoft bietet auch ein separates VC-1-Encoder-SDK, das es jedem Unternehmen oder Softwareentwickler ermöglicht, die VC-1-Codierung in ihre Anwendungen zu integrieren. Nicht-Microsoft VC-1-Implementierungen (die vollständig auf den SMPTE-Spezifikationen basieren) wurden von Ericsson Television und MainConcept erstellt . Das FFmpeg- Projekt enthält einen kostenlosen VC-1-Decoder.

Codierungssoftware

Die Windows Media Encoder 9-Serie codiert VC-1-kompatible Videodateien, einschließlich WVC1- FourCC- Medien. Auf dem Computer muss Windows Media Format 11 Runtime oder Windows Media Player 11 installiert sein, um die vollständige VC-1-Konformität in allen drei Profilen (einfach, Haupt und Erweitert) sicherzustellen. Wenn beide installiert sind, kann Windows Movie Maker auch VC-1-kompatible Videos speichern, ebenso wie jede andere Anwendung, die auf dem Windows Media Format SDK oder Windows Media Codec DMOs erstellt wurde. Eine Windows Media Encoder Studio Edition wurde ursprünglich für professionelles Encoding angekündigt, später jedoch von Microsoft eingestellt. Microsoft Expression Encoder, der Teil von Expression Studio ist, unterstützt die Codierung von VC-1-Videos in das Windows Media- Dateiformat ( ASF ) und das IIS Smooth Streaming- Format.

Video-Encoder-Produkte von Inlet, Digital Rapids , Harmonic , Envivio, Elemental Technologies , Anystream , Telestream und Rhozet unterstützen die VC-1-Kodierung (basierend auf dem Microsoft VC-1 Encoder SDK) für IPTV und Web-Streaming.

Hardwarebasierte Kodierung und Dekodierung

Da die VC-1-Kodierung und -Dekodierung erhebliche Rechenleistung erfordert, sind Softwareimplementierungen, die auf einer Allzweck-CPU ausgeführt werden, in der Regel langsam, insbesondere bei HD -Videoinhalten. Um die CPU-Auslastung zu reduzieren oder eine Echtzeitcodierung durchzuführen, kann Spezialhardware verwendet werden, entweder für den vollständigen Codierungs- oder Decodierungsprozess oder zur Beschleunigungsunterstützung innerhalb einer CPU-gesteuerten Umgebung. Ein Hardware-VC-1-Encoder kann ein ASIC oder ein FPGA sein .

Die hardwarebeschleunigte (auch als hardwareunterstützte) Videodecodierung kann entweder auf dedizierter Spezialhardware oder auf allgemeiner Mehrzweckhardware wie GPUs erfolgen . Ersteres findet sich typischerweise in Geräten der Unterhaltungselektronik wie Blu-ray Disc- Playern und 3G/4G-Mobiltelefonen, während letzteres typischerweise in PCs zu finden ist. Fast alle seit 2006 hergestellten Grafikkarten unterstützen ein gewisses Maß an GPU-beschleunigter VC-1-Decodierung auf der Windows-Plattform über DirectX -Videobeschleunigungs- APIs. Der native Windows-WMV9/VC-1-Decoder (wmvdecod.dll) unterstützt nur die DXVA-Profile A, B und C, während VC-1-Decoder von Drittanbietern wie der von CyberLink die volle DXVA-Profil-D-Dekodierungsbeschleunigung unterstützen. Es gibt keine Unterstützung für GPU-beschleunigte VC-1-Decodierung auf der MacOS-Plattform.

Raspberry Pi- Hardware vor Raspberry Pi 4 unterstützt die hardwarebeschleunigte VC-1-Decodierung, erfordert jedoch den Kauf eines Lizenzschlüssels.

Rechtsstellung

Obwohl eng mit Microsoft verbunden , gibt es 18 Mitgliedsunternehmen im VC-1- Patentpool . Die Mehrheit der Patente wird von vier Unternehmen gehalten: Microsoft (324 Patente), Panasonic (122 Patente), LG Electronics (96 Patente) und Samsung Electronics (96 Patente).

Als SMPTE-Standard kann VC-1 von jedem implementiert werden, obwohl die Implementierer möglicherweise Lizenzgebühren an die MPEG LA , die LLC-Lizenzierungsbehörde oder direkt an ihre Mitglieder zahlen müssen , die behaupten, wesentliche Patente auf das Format zu halten (da es ist eine nicht-exklusive Lizenzierungsstelle).

Bis April 2020 waren mehr als die Hälfte der Patente abgelaufen.

Patentinhaber

Dieser Abschnitt wurde von MPEG LA transkludiert . ( Bearbeiten | Geschichte )

Die folgenden Organisationen halten ein oder mehrere Patente im VC-1-Patentpool, wie von MPEG LA aufgeführt .

Organisation Aktive Patente Abgelaufene Patente Patente insgesamt
Microsoft 286 38 324
Panasonic 53 69 122
LG Elektronik 31 65 96
Samsung-Elektronik 35 61 96
Dolby Laboratories 73 16 89
Philips 0 77 77
Hitachi 0 60 60
Mitsubishi Electric 2 50 52
Sony 3 25 28
JVC Kenwood 0 25 25
Toshiba 0 21 21
Fujitsu 0 20 20
Telenor 0 19 19
Siemens 9 8 17
AT&T Geistiges Eigentum 0 16 16
Sun Patent Trust 1 11 12
Sharp Corporation 3 5 8
Orange SA 0 7 7
Nippon Telegraph und Telefon 0 4 4
Pantech 0 4 4
ZTE 0 1 1

Siehe auch

Verweise

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Externe Links