Сравнительное тестирование DVD-плееров

Диски DVD – безусловно, наиболее распространенный в наше время носитель для записи фильмов и прочего мультимедийного контента.
Цифровые носители данных, в первую очередь, для хранения видеозаписей, появились в продаже всего несколько лет назад. Ради справедливости стоит отметить, что первоначальное появление компакт-дисков с записями в формате Video CD не оказало особого влияния на массовый рынок классических видеомагнитофонов, работавших с аналоговыми видеокассетами формата VHS. И только после наполнения прилавков фильмами на дисках DVD начался повальный спрос на соответствующие бытовые проигрыватели.

В какой пропорции быстрому внедрению качественного видео на носителях DVD помог большой парк компьютеров с DVD приводами, в какой мере – пиратские фабрики по контрафактному производству DVD, мы в этом материале касаться не будем. Заинтересуемся другим вопросом, а именно качеством воспроизведения записей современными бытовыми DVD плеерами. Впрочем, как будет видно ниже, применённая методика вполне подходит для оценки качества работы видеотракта компьютеров.

Итак, нынче мы имеем полки магазинов бытовой электроники, до потолка заваленные различными моделями бытовых DVD проигрывателей. Разница в цене между некоторыми моделями достигает порой порядка, но вряд ли то же самое можно сказать о качестве вывода картинки. В большей степени ценовой разброс имеет отношение к оснащённости аппаратов. Более дорогие, как правило, "понимают" больше мультимедийных форматов, некоторые способны записывать видео на DVD носители и даже на встроенный винчестер. Продолжение списка возможных функциональных расширений плееров практически бесконечно: дополнительные встроенные DVD и VHS деки, цифровые многоканальные AV интерфейсы, спутниковые и ТВ-тюнеры и так далее. Самые разные дополнения, лишь косвенно влияющие на качество изображения.

Качество "картинки", надо сказать, волнует большинство покупателей в гораздо большей степени, нежели многие дополнительные "навороты". Как бы ни кричали рекламные проспекты о самом прекрасном сочетании возможностей плеера, перед покупкой всегда желательно иметь перед глазами не только результаты традиционных тестирований - например, качества считывания носителей DVD±R/RW, но также качественные характеристики изображения, выраженные если не в абсолютных значениях, то хотя бы приблизительно, а ещё лучше – относительно соперников в одной ценовой категории.

Сегодня мы готовы предоставить вашему вниманию результаты такого комплексного тестирования.

О выборе методики

Как правило, подбор несложной и в то же время наглядной методики тестирования – половина дела. В сущности, нам предстояло составить набор таких тестовых заданий, при которых возможные искажения "картинки", возникающие при прохождении видеотракта плеера – от лазерного привода до видеовыхода, проявлялись бы в той или иной степени. Таким образом, сравнивая получившийся результат, мы могли бы дать конкретные оценки разным моделям плееров и даже сравнить их друг с другом. Количественные критерии качества при такой методике, разумеется, субъективны – насколько субъективны любые "балльные" оценки, но для сравнения разных моделей вполне подходяще.

Опять же, нельзя говорить о полном субъективизме оценок при применении этого метода, поскольку, при доступности тестового материала, сторонний наблюдатель легко может повторить все проверочные задания, убедиться в адекватности оценок и даже сделать собственные скриншоты.

Как долго пришлось бы нам разрабатывать свой собственный пакет тестов – сказать трудно. Требования к тестовым заданиям в целом известны, и на практике любой исследователь может самостоятельно подготовить свой собственный тестовый материал. К счастью, множество времени удалось сэкономить благодаря разработке североамериканской компании Silicon Optix, которая представила свой тестовый пакет HQV Benchmark DVD. С помощью набора тестов HQV Benchmark, предназначенного, кстати, для конечных пользователей, решивших испытать новинку перед покупкой, можно оценить качество изображения всевозможных видеоустройств – DVD плееров, телевизоров, включая HDTV модели, мониторов и т.д. Как показали дальнейшие испытания HQV Benchmark в нашей лаборатории, тестовый пакет также прекрасно позволяет оценить работу связки DVD-привод – видеокарта – монитор в ПК.

Видеоклипы и тестовые шаблоны подобраны в HQV Benchmark таким образом, чтобы оценить работу самых разнообразны процессов обработки видео – декодирование, обработку чересстрочного сигнала (деинтерлейсинг, de-interlacing), потери качества при конвертировании картинки из оригинального в заданный формат, коррекцию движения, шумоподавление, детализацию изображения и так далее.

В заключение вступительной части остаётся упомянуть, что тестовый пакет HQV Benchmark DVD разработан в содружестве и при непосредственном участии многих ведущих изданий США, пишущих по соответствующей тематике - The Perfect Vision, HDTV Expert, Digital TV, Widescreen Review, Sound & Vision, Home Theater, Ultimate AV, Secrets of Home Theater and High Fidelity и Audioholics. Любой желающий может приобрести тестовый пакет HQV Benchmark DVD на сайте проекта, его розничная цена составляет $30.

Как мы тестировали

Поскольку цифровая обработка сигнала производится большинством современных телевизоров и DVD плееров, не исключён вариант, когда связка тестируемых образцов будет дважды конвертировать видеосигнал. Вот почему при тестировании телевизора или монитора рекомендуется переключить DVD плеер в чересстрочный (interlaced) режим вывода, или "480i", а в случае тестирования DVD проигрывателя - отключить все процессы обработки изображения телевизором и установить режим "native progressive scan mode" (режим исходной построчной развёртки), что позволит сконфигурировать выход DVD плеера с разрешением экрана телевизора.

Тестовые программы на DVD диске HQV Benchmark DVD можно запускать как по отдельности, из главного меню диска, так и общим пакетом, при этом каждое задание воспроизводится до тех пор, пока пользователь не задаст переход к следующему этапу с пульта ДУ плеера.

Тест "цветовые полосы, вертикальная чёткость"

Чересстрочное видео содержит различные движущиеся объекты, которые обрабатываются несколько иначе, нежели неподвижные. Тестовое задание "цветовые полосы, вертикальная чёткость" (Color bar/Vertical detail) позволяет оценить, насколько качественно видеотракт идентифицирует движение. Для этого используется стандартная неподвижная заставка без движущихся объектов, но с мелкой детализацией, включая объекты высотой всего в один пиксель. Ошибка деинтерлейсинга, выражаемая в идентификации картинки как движущейся, чаще всего наблюдается именно в таких случаях, в результате чего возникает мерцание в области высокой детализации. Мерцание означает пропуск половины объекта. Ещё более худший случай – когда прямоугольники даже не мерцают, а сливаются в цельные объекты одного цвета.

В дополнение, тестовая таблица также позволяет примерно оценить насыщенность и передачу оттенков цвета, для чего необходимо использовать синий фильтр. Насыщение цветов можно считать качественным в случае если при просмотре через синий фильтр белые, голубые, зелёные и красные полоски затемнены в равной степени. Передачу оттенков цвета можно считать качественной в случае если при просмотре через синий фильтр голубые и пурпурные полоски имеют одинаковую яркость (NTSC).

Баллы:

• 10 баллов – Видны черно-белые и зелёно-красные полоски в прямоугольниках
• 5 баллов - Мерцание заметно только в Области 1 или в Области 2, но не в обоих
• 0 баллов - Прямоугольники заполнены равномерным цветом или мерцание наблюдается в обоих областях

Тест "Ступенчатая структура" № 1

В отличие от предыдущего теста, оценивавшего ошибку обработки определения движущегося объекта, следующие три задания оценивают обработку именно движущихся объектов. Первый тест "ступенек" производится с помощью видео с одной вращающейся полоской. Во втором тесте "ступеньки" мы будем наблюдать уже три полоски (вспомните распространённый "доморощенный" тест мониторов посредством простого махания перед экраном растопыренной пятернёй). Третий тест проводится на реальном видеофрагменте с развевающимся на ветру флагом США. Все три теста оценивают качество деинтерлейсинга движущихся объектов.

Как правило, при пропуске видеоданных они замещаются пиксельной аппроксимацией сверху и снизу. Выражаются такие ошибки в появлении зубчатых ступеньках, наиболее заметных на диагональных линиях. В случае качественного деинтерлейсинга "ступеньки" компенсируются посредством интеллектуальных методов восстановления. Чем меньше угол наклона полоски относительно горизонтали, тем сложнее обеспечить избавление от "ступенек".

Прежде всего стоит обратить внимание на логотип Silicon Optix, который находится вне зоны движения и должен быть чётким. Искажения логотипа означают, что видеотракт не справляется с обработкой данных. Что касается вращающейся полоски, здесь следует отметить угол, на котором "ступеньки" становятся заметными.

Баллы:

• 5 баллов – Отсутствии искажений логотипа, ступенька проявляется лишь в "зелёной" 10-градусной зоне
• 3 балла - Отсутствии искажений логотипа, появление ступенек в "жёлтой" 20-градусной зоне
• 0 баллов - Ступенчатое воспроизведение логотипа, появление ступенек в "красной" зоне

Тест "Ступенчатая структура" № 2

Как уже было упомянуто, качественный деинтерлейсинг выражается в компенсации "ступенек" посредством интеллектуальных методов восстановления. В этой части тестирования определяется способность видеотракта качественно реконструировать края быстро движущихся форм, изменяющих направление, скорость и угол наклона.

Тестовое задание отображает три белых полоски одинаковой толщины, перемещающихся вверх и вниз между 5 и 35 наклона. Наблюдение ступенчатой структуры всех трёх полосок означает отсутствие какой-либо технологии реконструкции. Если все три полоски не искажаются на протяжении всего теста, это значит, что видеотракт отлично справляется с задачей восстановления.

Баллы:

• 5 баллов – Все три полоски остаются ровными на протяжении всего теста
• 3 балла - Две верхние полоски остаются без искажений, на нижней появляются ступеньки
• 1 балл - Только самая верхняя полоска остаётся без искажений
• 0 баллов - Все полоски воспроизводятся с искажениями

Тест "Развевающийся флаг"

Эта стадия тестирования производится на базе реального видеоматериала, отображающего государственный флаг США с его 13 красными и белыми полосами. Развеваясь на ветру, флаг даёт прекрасную возможность оценить качество удаления ступенек и сглаживания картинки.

Баллы:

• 10 баллов – Красные и белые полосы флага остаются ровными с сохранением детализации
• 5 баллов - Ступеньки наблюдаются время от времени или отображение кирпичной стены на заднем плане становится размытым
• 0 баллов - Ступеньки отчётливо заметны на нескольких полосах флага

Тест "Детализация"

Увеличение чёткости и резкости (sharpening), или детализация изображения – важный момент при обработке цифрового видео не только в случае воспроизведения HDTV записей, но также при приёме HDTV передач. В процессе тестирования прокручивается видеоклип, в котором некоторые объекты – перила моста, памятник, трава на набережной, служат для качественной оценки детализации.

Поскольку за детализацию отвечают оба видеотракта - и DVD плеера, и телевизора, при проведении этого теста с плеером весьма желательно сравнить его в работе с несколькими ТВ, и наоборот – при выборе телевизора или монитора желательно опробовать его на нескольких DVD плеерах со схожими установками.

Баллы:

• 10 баллов – Изображение эквивалентно или качественнее, нежели референсное
• 5 баллов - Изображение качественнее чем референсное, однако наблюдаются артефакты в виде белого ореола или "шумовых" искажений на небе
• 0 баллов - "Картинка" идентична референсной

– ноль баллов.

Тест "Шумоподавление"

Так называемый "шум", или "зернистость плёнки", характерный для аналоговых и цифровых сигналов, порой возникает при неаккуратной оцифровке, копировании, редактировании или сжатии видео. Особенно заметно присутствие шума на больших однообразно окрашенных площадях. При обработке аналогового сигнала наиболее проблемными являются перенасыщенные голубые и красные оттенки, при цифровой природе сигнала шум обычно возникает при "пережатии" картинки.

Обычно шум удаляют или методом лёгкого размытия, или с помощью временной фильтрации "усреднением" окраски соседних пикселей. Второй способ предпочтительнее за счёт сохранения лучшей детализации.

Тестовое видео моделирует достаточно высокий уровень шумов, "провоцируя" видеотракт на применение оптимальных функций шумоподавления. Стоит отметить, что в некоторых плеерах и телевизорах системы шумоподавления не предусмотрены, в связи с чем они автоматически получают ноль баллов.

Баллы:

• 10 баллов – Уровень шума значительно снижен при сохранении детализации
• 5 баллов - Уровень шума снижен за счёт снижения детализации или шум снижен, но всё же заметен
• 0 баллов - Шумоподавление отсутствует или наблюдается размытие чётких деталей изображения

Тест "Адаптивное шумоподавление с движущимися объектами"

В отличие от предыдущего теста, помогающего оценить работу системы шумоподавления неподвижных объектов, этот тест определяет способность системы временной фильтрации отличать хаотичные "шумящие" пиксели от тех, которые отображают движущийся объект.

В этом тестовом задании шум был добавлен в ролик с американскими горками и прогулочным катером. В случае, если система временной фильтрации не способна уловить разницу между шумом и движением вагончика, на картинке могут возникать отражения или фантомные артефакты.

В случае, если видеотракт не обладает системой шумоподавления, такое устройство автоматически получает ноль баллов. Определить отсутствие системы шумоподавления можно по наличию шума, заметному на изображении неба. Стоит отметить, что некоторые ЖК телевизоры в силу инерции матрицы также не могут адекватно отображать быстро движущиеся объекты.

Баллы:

• 10 баллов – Уровень шума снижается при сохранении детализации
• 5 баллов - Уровень шума снижен за счёт снижения детализации
• 0 баллов - Шумоподавление отсутствует или наблюдается появление фантомных артефактов

Тест "Детектирование режима 3:2"

При конвертировании фильмов, снятых со скоростью 24 кадра в секунду с прогрессивной развёрткой (24p), в форматы DVD или 1080i HDTV используются специальные математические алгоритмы, определяющие соотношение между источником и вещательным форматом. Одной из широко распространённых технологий является так называемая "техника 3:2" (3:2 pulldown), при которой дополнительный повторный кадр вставляется на место каждого пятого кадра видеофайла, из чего собственно, и вытекает термин "3:2". На практике последовательность преобразования плёнки в видео имеет вид 2:3:2:3.

Качественный процесс воспроизведения видео возможен при использовании добротной электронной логики, детектирующей дополнительный кадр и удаляющей его для получения плавного воспроизведения видео. Также бывает, что последовательность 3:2 нарушается в процессе цифровой обработки сигнала, вставки видеоэффектов и титров, наложении и составлении изображений, стыковки фрагментов для получения анимационных эффектов.

Итого, неспособность видеотракта правильно распознавать последовательность может привести к потере множества подробностей. Для проведения этого теста необходимо установить телевизор или DVD плеер в режим "Automatic" или "Smart", но только не в режим "Film Mode." Признаком сбоев будет муар на рядах кресел на трибунах.

Баллы:

• 10 баллов – процессор определяет последовательность правильно, если в момент движения гоночной машины мимо рекламного щита Homestead (5 кадров) не наблюдается муара на трибунах
• 5 баллов - Процессору требуется до 0,5 с для определения последовательности, что означает некоторую задержку в момент достижения передней правой шины гоночного автомобиля (со стороны водителя) первой (со стороны наблюдателя) отметки рекламного щита Homestead
• 0 баллов - Процессор не срабатывает по достижению гоночной машиной рекламного щита Homestead. На трибунах - муар

Тест "Режим Film Mode"

Последовательность 3:2 - самая популярная, но не единственная технология преобразования сигнала. Так, встречаются документальные скоростные съёмки со скоростью съёмки 30 fps, что даёт последовательность 2:2, камкордеры DVCAM или HDV могут использовать последовательности 2:2:2:4 или 2:3:3:2. Некоторые записи, передаваемые по ТВ, могут пропускать каждый 13 кадр, что даёт последовательность 3:2:3:2:2. Анимация и вовсе зачастую рендерится из 12 fps, что даёт последовательности 5:5 или 6:4. Более того, японские анимэ и вовсе рендерятся из формата 8 fps, что даёт последовательность 8:7.

Большинство видеопроцессоров способны определять восемь основных ныне используемых последовательностей. В случае невозможности правильной идентификации последовательности, происходит потеря данных и закономерное "мерцание". Тестовое задание состоит из нескольких фрагментов с разными последовательностями, каждый фрагмент получает своё количество баллов.

Баллы:

• 5 баллов - Нет мерцания, ступенек или потери разрешения
• 0 баллов - Наблюдаются мерцание, ступеньки или потеря разрешения (даже кратковременно)

Тест "Смешанное воспроизведение 3:2 с титрами"

Завершающий тест с усложнённой задачей – цифровое отредактированное видео 3:2 с наложенными бегущими титрами. Позволяет убедиться в качестве работы видеотракта по возникновению или отсутствию ступенек, искажений на символах титров и других артефактов. В процессе воспроизведения ролика текст движется как по горизонтали, так и по вертикали, для каждого режима оценка выставляется отдельно.

Баллы (горизонтальная бегущая строка):

• 10 баллов - Чёткий текст, плавное движение строки, чёткие струны гитары
• 5 баллов - Текст плавный и чёткий, но фоновая картинка с заметными ступеньками или струны гитары выглядят скрученными
• 0 баллов - Текст имеет разрывы и искажения

Баллы (вертикальная прокрутка титров):

• 10 баллов - Движение текста плавное, символы чёткие, фоновая картинка имеет достаточную детализацию без ступенек
• 5 баллов - Текст плавный и чёткий, но фоновая картинка с заметными ступеньками
• 0 баллов - Текст имеет разрывы и искажения

Вот, собственно, и всё. Таким образом, к традиционным для тестирования DVD проигрывателей заданиям по определению функциональных возможностей и работы с различными носителями добавляется качественная оценка. Для проведения сравнительного тестирования качества воспроизведения различных DVD плееров потребуется табличка, в которую будут занесены баллы за прохождение каждого задания, а в конце мы можем предоставить сводный балл каждого аппарата.