GOP'omanie bei TMPEG + PAL SVCD

[holger_wiemann]

GOP'omanie bei TMPEG + SVCD

Hallo Leute,


ich habe mir einmal ein paar Gedanken bzgl. der möglichen und sinnvollen GOP-Strukturen gemacht und würde diesbzgl. gerne eure Meinung sehen.
Ich glaube, ich bin da auf etwas gestossen, was die Auswahl der möglichen GOP Strukturen stark einschränkt und die Verwendung von defaults wie TMPEGs 1521 (neben der unerlaubten Länge bei PAL) als unsinnig erscheinen lässt.

Schaut man sich einmal das Logfile von TMPEG bei CBR-Encoding an, kann man (zum Beispiel in Excel) die durchschnittliche Grösse eines I, P und B-Frames bestimmen (wobei die Masseinheit unbekannt aber letztendlich auch unbedeutend ist).

Natürlich gilt für die Grössen i,p,b der Frametypen I,P,B:  i >> p >> b.

Wenn man nun die Komprimierung eines GOPs bestimmen will so gilt sicherlich (im Durchschnitt):

Komprimierung= I*i + P*p + B*b / (Anzahl der Frames in GOP)*i

I, Anzahl I-Frames (1)
i, durchschnittliche Grösse I-Frame
P, Anzahl P Frames
p, durchschnittliche Grösse P-Frame
B, Anzahl B-Frames
b, durchschnittliche Grösse B-Frame

Zur Qualität einer GOp-Struktur kann man folgendes allgemein sagen:

- Je kürzer die GOP-Struktur, desto häufiger die I-Frames -> Qualität wird besser

Dem steht jedoch gegenüber:

- Ist die GOP Struktur zu kurz (oder falsch gewählt), desto stärker muss für die zur Verfügung stehende Bitrate 'quantisiert' werden -> die Qualität wird schlechter. (im TMPEG sieht man das als overflow im Logfile bei CBR-Encoding)


An mehreren Film-Sequencen von DVDs mit unterschiedlichen CBR-Bitraten habe ich das einmal durchexerziert (zu einer GOP-Struktur IPBH mit I=1 Anzahl der I-Frames, P Anzahl der P-Frames, B TMPEG-Angabe der B-Frames=(P+1)*B und H=1 GOP-Header) und die Ergenisse in eine P-B Tabelle eingetragen.
Streicht man dann die P-B GOPs, für die es eine andere GOP-Struktur gibt, die KÜRZER ist UND eine BESSERE Komprimierung aufweist, so bleiben nur noch folgende 10 sinnvollen IPBH-Kombinationen bei PAL SVCD:

1101
1201
1301
1111
1211
1121
1131
1141
1151
1161

1161 ist der längste GOP mit der stärksten Komprimierung, 1101 der kürzeste mit der schwächsten Datenreduktion.

Nach dem ich nun einige 16:9 DVDs encodiert habe (und zuvor jeweils das Kapitel mit der höchsten durchschnittlichen Datenrate durch alle 10 GOP-Varianten encodiert und nachher den overflow via Logfile + Excel angesehen habe), komme ich zu dem Schluss, dass bei

Bitraten von Audio=224 kps und Video=2510 kps bei 16:9 Zielformat fast immer nur die GOPS 1131 - 1161 sinnvoll sind.

Je nachdem wie stark der Overflow selbst dann ist, muss ich evtl. sogar auf das 4:3 Zielformat auseichen und selbst dort sind dann nur die GOPs 1121 - 1161 entscheidend.

Senkt man nun die durchschnittliche Video-Bitrate, so kommt ein 16:9 Zielformat bei 16:9 Vorlage sehr schnell schon  nicht mehr in Frage und auch bei 4:3 ist rasch der Punkt erreicht, bei dem die Quantisierung selbst bei GOP 1161 zu häufig zu sichtbaren Problemen führt.



Gruss,
Holger ;-)