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Constant Quality (CQ) versus 2-pass VBR
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Archimedes 



Anmeldungsdatum: 23.07.2005
Beiträge: 1741

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Beitrag Beitrag 0 - Verfasst am: Mi Dez 13, 2006 6:37    Titel: Constant Quality (CQ) versus 2-pass VBR Antworten mit Zitat

Hier mal der, wie ich finde, nicht ganz uninteressante, "visuelle" Vergleich zwischen dem „optimierten“ CQ-Modus und dem Enkodieren in zwei Durchgängen („2-pass VBR“) mit den Standardeinstellungen. Dies nur mal, um zu zeigen, was außerhalb der Standardeinstellungen aus TMPGEnc noch rauszuholen ist bzw. das, was die „Urväter der TMPGEnc-Enkodierung“ schon lange wussten, sich auch in den Zahlen wiederspiegelt.

Um den CQ-Modus möglichst optimal ausschöpfen zu können, habe ich mit höheren Bitraten enkodiert. Ich habe dann auch die B-Frames weggelassen und eine 13-er GOP verwendet. Die minimale Bitrate betrug 4000 und die maximale Bitrate betrug 9000 kbps. Es wurde ein CQ-Wert von 57 eingegeben. Sicher nicht die idealen Einstellungen, aber für einen groben Vergleich sollte das genügen. Als Quellmaterial diente der Zooclip.

Im anderen Modus („2-pass VBR“) habe ich die gleichen Bitrateneinstellungen verwendet, die mittlere Bitrate habe ich auf 7700 kbps festgelegt (um auf die gleiche Dateigröße zu kommen). Alle anderen Einstellungen waren identisch mit den Standardeinstellungen von TMPGEnc (15-er GOP, P-Spoilage: 0, B-Spoilage: 20 etc.).

Fasten your seat belts, please!
Here are the results from the bavarian jury:



Schon alleine diese Werte legen einem nahe, sich mit dem CQ-Modus zu beschäftigen. Zur Kontrolle schauen wir uns aber auch die Grafiken an. Bei manchen Grafiken musste ich die Y-Skalierung leicht stauchen, um alle Messwerte darstellen zu können.



















In der nachfolgenden Grafik musste die Y-Skalierung extrem gestaucht werden, um alle Messwerte darstellen zu können.









Fazit: Es ging mir hier nicht um den direkten Vergleich zwischen „Constant Quality (CQ)“ und „2-pass VBR“ bei sonst gleichen Einstellungen, sondern ich wollte zeigen, was man außerhalb der Standardeinstellungen aus TMPGEnc noch herausholen kann. Und so, wie sich die Zahlen und Grafiken hier präsentieren, lohnt sich eine Beschäftigung mit dem CQ-Modus allemal. Anhand der Grafiken weiß ich jetzt auch, was man unter „Constant Quality (CQ)“ versteht - nämlich konstante Qualität (weniger „Zacken nach oben und unten“).
SVCDFan 
WM-Tipp König 2006


Anmeldungsdatum: 20.09.2001
Beiträge: 7567

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Beitrag Beitrag 1 - Verfasst am: Mi Dez 13, 2006 10:32    Titel: Antworten mit Zitat

Sollte man nicht vielleicht noch auch CBR in diesen Vergleich einbeziehen. Ich weiß, dass CBR nicht mit VBR direkt vergleichbar ist, aber wäre trotzdem interessant, oder?
_________________
Gruß SVCDFan
Check It Out 



Anmeldungsdatum: 05.12.2006
Beiträge: 21
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Beitrag Beitrag 2 - Verfasst am: Mi Dez 13, 2006 18:47    Titel: Antworten mit Zitat

Mir zeigt der Vergleich vor allem, dass trotz einer durchschnittlichen Bitrate von 7700 kbps der TMPGEnc nicht einmal die besten Encoder bei "nur" 6500 kbps richtig schlagen kann.

TMPG CQ+GOP (7700 kbps): 0,9423 SSIM
TMPGEnc 2pass (7700 kbps): 0,9388 SSIM
ProCoder 2/CC (6500 kbps): 0,9416 SSIM
ProCoder Expr. (6500 kbps): 0,9414 SSIM
Spezialencoder (6500 kbps): 0,9445 SSIM

Der TMPG braucht somit gut 1000 kbps mehr an Bitrate um knapp mithalten zu können. Bei 6000 und weniger durchschnittlich funktioniert auch die GOP-Trickserei (IPPP) nicht mehr. Die ist vermutlich auch hauptsächlich verantwortlich dafür, dass bei diesem Test CQ konstante Qualität bedeutet. Fairer wäre wohl ein Vergleich mit den bisher benutzten 6500 avg und jeweils identischer GOP. Also einmal beide mit IBBP und dann beide mit IPPP.
Die Bitrate in diesem Test ist doch mit 7700 avg aberwitzig hoch.
Die Bitratenverteilung würde mich trotzdem zusätzlich interessieren. Es sieht aus, als würden die Frames 1147 bis 1221 eine Schwäche des CQ-Modus offenbaren. Ich tippe dort auf zu niedrige verwendete Bitrate des Encoders, die bei geringeren avg Bitraten noch deutlicher wird.


Ich habe heute den Clip des Spezialencoders mit 4000 avg bekommen (0,9157 SSIM) und versuche mich gerade dabei, mit TMPGEnc sinnvolle CQ-Einstellungen hinzubekommen. Und das ist wirklich elend.
Ausgehend von der Annahme, dass TMPG schlechte B-Frames und gute P-Frames macht, habe ich die Spoilage für P auf 5 und für B auf 0 gesetzt.
Gerade läuft der Framalyzer durch und analysiert zwei mögliche TMPG-Ergebnisse.

Gibt es eigentlich eine Einstufung der SSIM-Werte irgendwo nachzulesen? Würde mich interessieren, ob man zB sagen kann, dass bei Werten unter 0,85 auch ein Blinder mit Krückstock eine Verschlechterung zum Original sieht, bei Werten unter 0,9 der Normalbürger und bei 0,94 nur noch der pixelzählende Spezialist.


Ergebnisnachtrag:
Die Analyse des ersten TMPG-Ergebnisses zeigt 0,8927 SSIM und reiht sich damit relativ nahtlos in die untere Kurvengrafik ein, die die bitratenabhängige Qualitätsverteilung zeigt. Beim Schwächebereich der Frames 1147 bis 1221 gehen die B-Frames bis auf 0,68 SSIM herunter. Erschreckend!

Der zweite CQ-Lauf ergab 0,8936 SSIM, die B-Frames reichten jedoch trotz höherer Mindestbitrate im Schwächebereich bis auf 0,64 SSIM herunter.
Meine CQ-Einstellungen taugen somit nichts. Nur welche sind besser? KIKA ;)

P.P.S.

_________________
Liebe Grüße

Check It Out
RHO 



Anmeldungsdatum: 23.07.2001
Beiträge: 5374
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Beitrag Beitrag 3 - Verfasst am: Mi Dez 13, 2006 22:43    Titel: Antworten mit Zitat

Die Erkenntnis, dass der ProCoder seine Sache sehr gut und oft besser als andere Encoder macht ist nicht grade neu. Das die anderen bei Standardbitraten nachgezogen haben und ähnlich gute Ergebnisse liefern ist auch nicht neu. Und spätestens seit es DL-DVDs gibt suboptimiert kaum noch jemand mit (niedrigen) Bitraten. Das war mal, damals in den SVCD-Zeiten.

Ich weiss also nicht recht, wozu ich eure Ergebnisse verwenden könnte

Gruss, RHO
Check It Out 



Anmeldungsdatum: 05.12.2006
Beiträge: 21
Wohnort: Mü-Bogenhausen

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Beitrag Beitrag 4 - Verfasst am: Mi Dez 13, 2006 23:33    Titel: Antworten mit Zitat

Wenn für dich keinerlei neue Erkenntnisse dabei sind, sieh' es einfach als Bestätigung deines bisherigen Wissens an

Und als ob heute jeder alles auf DL brennen würde/könnte ...

Ich kann machen, was ich will, der TMPGEnc bleibt stur unter 0,90 SSIM. Ich arbeite seit gerade mal einem Jahr in dieser Thematik, arbeitete vorwiegend mit dem TMPGEnc (weil vorhanden) und werde wohl als persönliches Weihnachtsgeschenk zum ProCoder Express wechseln. Da kriege dann sogar ich gute Ergebnisse heraus - vollkommen ohne Einstellungsstress.

Getestet wurde bisher noch kein progressives Material. Da liest sich in den Weiten des Internets, dass der CCE SP den ProCoder 2 bezwingt, obgleich da nur von Kinofilmen, nicht aber von progressivem DV-Material die Rede ist.
_________________
Liebe Grüße

Check It Out
Archimedes 



Anmeldungsdatum: 23.07.2005
Beiträge: 1741

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Beitrag Beitrag 5 - Verfasst am: Do Dez 14, 2006 2:59    Titel: Antworten mit Zitat

SVCDFan hat folgendes geschrieben:
Sollte man nicht vielleicht noch auch CBR in diesen Vergleich einbeziehen. Ich weiß, dass CBR nicht mit VBR direkt vergleichbar ist, aber wäre trotzdem interessant, oder?

Du meinst, einen generellen Vergleich zwischen CBR und VBR („2-pass“)? So einen Vergleich hätte ich nämlich schon fertig vorliegen, und zwar für eine mittlere Bitrate von 6500 kbps, getestet mit dem Procoder Express. Auch nicht uninteressant (zur Veranschaulichung). Bei Interesse kann ich die Grafiken ja mal veröffentlichen.

Check It Out hat folgendes geschrieben:
Mir zeigt der Vergleich vor allem, dass trotz einer durchschnittlichen Bitrate von 7700 kbps der TMPGEnc nicht einmal die besten Encoder bei "nur" 6500 kbps richtig schlagen kann.

Moment, TMPGEnc war zwar auf eine mittlere Bitrate von 7700 kbps eingestellt, die resultierende Datei hatte dann aber doch eine niedrigere mittlere Bitrate aufzuweisen. Der BitRate Viewer zeigt auch eine niedrigere mittlere Bitrate an (sofern man sich überhaupt noch auf den BitRate Viewer verlassen kann).



Nochmals, mir ging es hier nur darum, die Verbesserungsmöglichkeiten gegenüber den Standardeinstellungen - das Delta - in einem anderen Gewand zu präsentieren, quasi zur Veranschaulichung.

Check It Out hat folgendes geschrieben:
Gibt es eigentlich eine Einstufung der SSIM-Werte irgendwo nachzulesen? Würde mich interessieren, ob man zB sagen kann, dass bei Werten unter 0,85 auch ein Blinder mit Krückstock eine Verschlechterung zum Original sieht, bei Werten unter 0,9 der Normalbürger und bei 0,94 nur noch der pixelzählende Spezialist.

Wenn ich mir bei einem Einzelbildvergleich unsicher bin, welches von zwei Bildern mehr Ähnlichkeit mit dem Original hat, und ich eine SSIM-Analyse mache, dann liegen die ermittelten Werte in der Regel auch sehr nahe beieinander bzw. sind fast gleich.

Aber um deine Frage zu beantworten, nein, soweit ich weiß, ist das nirgends katalogisiert. Auch würde man sich damit schwer tun, denn, ob man einen Unterschied sieht oder nicht, hängt ja von mehreren Faktoren ab, z. B. vom Quellmaterial, Sichtgerät und von ein paar anderen Faktoren. Große Unterschiede in den SSIM-Werten wird man bei sehr komplexen Szenen (Szenen mit viel Bewegung) definitiv schwieriger erkennen, als in ruhigen Szenen (im laufenden Video). Bei der Wasserspringbrunnenszene ist z. B. bei allen enkodierten Videos das Bild übersäht mit Verblockungen. Die Unterschiede in den SSIM-Werten sind mitunter beträchtlich. Dennoch wird es im laufenden Video schwer fallen, größere Unterschiede zwischen den Encodern festzustellen. Man sieht in jedem Video einfach nur Verblockungen. Wie auch immer, gewisse "Richtlinien zur Beurteilung der SSIM-Werte" ließen sich aber dennoch aufstellen.

Was ich auch durchaus interessant fände, wäre, wie andere, die Relevanz der gefundenen Werte begutachten würden, also, ob z. B. ein „Ausreißer nach unten“ in der Grafik auch wirklich im laufenden Video zu sehen ist bzw. wie diese solche Stellen „praxisgerecht“ interpretieren. Aber letztendlich wird es uns auch nicht weiterbringen. Die einen würden nichts sehen, andere wiederum würden das „Gras wachsen hören“.

Wenn ich mir die Zahlenwerte und Grafiken so ansehe, dann habe ich mittlerweile ein sehr gutes Gefühl dafür, „wo die Reise hingeht“. Viel genauer noch, als es vielleicht für die Praxis relevant ist. Im Lauf der Zeit lernt man die Werte „richtig zu lesen und zu interpretieren“. Man könnte fast ein Buch darüber schreiben.

Wie man die Ergebnisse letztendlich einsetzt bzw. interpretiert, bleibt jedem selbst überlassen. Es geht um die Relevanz der gefundenen Ergebnisse. Und eben diese Relevanz sieht für jeden etwas anders aus. Der eine sieht sein Video auf einen kleinen Fernseher an, der andere macht eine Beamerprojektion, wieder ein anderer sieht sich die Videos auf einem Computermonitor an usw. Was fördern zukünftige Sichtgeräte zutage? Ein anderer ist mit der Mpeg-2-Ausgabe von MediaStudio Pro zufrieden, ein anderer gibt sich erst mit einem gewissen „Grundniveau“ zufrieden usw. Es liegt im Auge des Betrachters.

RHO hat folgendes geschrieben:
Ich weiss also nicht recht, wozu ich eure Ergebnisse verwenden könnte

Ich weiß es, ehrlich gesagt, auch nicht.

RHO hat folgendes geschrieben:
Und spätestens seit es DL-DVDs gibt suboptimiert kaum noch jemand mit (niedrigen) Bitraten. Das war mal, damals in den SVCD-Zeiten.

Deswegen auch das hier gezeigte Beispiel. Selbst bei so hohen Bitraten macht es beim TMPGEnc durchaus Sinn, nach besseren Einstellungen (als den Standardeinstellungen) zu suchen. Selbst bei DVD-üblichen Datenraten sieht man z. B. bei den HC-Ergebnissen mitunter Moskito-Effekte im laufenden Video (auch auf einem Fernseher sichtbar). Beim QuEnc an manchen Stellen Verblockungen, die überdeutlich auf einem Computermonitor zu sehen sind. Alle diese Stellen spiegeln sich auch deutlich in den Zahlen und Grafiken wieder.

Alle Encoder bei DVD-üblichen Bitraten zu einem „Einheitsbrei“ verschwimmen zu lassen, würde mir persönlich dann doch zu weit gehen.
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