ديراك (تنسيق ضغط الفيديو)

📅 آخر تحديث: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

ديراك ( وديراك برو ، وهي مجموعة فرعية موحدة تحت مسمى SMPTE VC-2 ) عبارة عن تنسيق ضغط فيديو مفتوح المصدر ومجاني ، بالإضافة إلى مواصفات وبرنامج ترميز فيديو ، طُوِّر بواسطة قسم البحث والتطوير في بي بي سي . [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] يهدف ديراك إلى توفير ضغط فيديو عالي الجودة لتقنية Ultra HDTV ، ويتنافس مع التنسيقات الموجودة مثل H.264 . [ 3 ]

تم الانتهاء من وضع المواصفات في يناير 2008، واقتصرت التطورات اللاحقة على إصلاح الأخطاء وتعديل بعض القيود. [ 2 ] في سبتمبر من ذلك العام، صدرت النسخة 1.0.0 من مجموعة فرعية خاصة بإطارات I فقط، تُعرف باسم Dirac Pro ، واعتمدتها جمعية مهندسي الصور المتحركة والتلفزيون (SMPTE) تحت مسمى VC-2 . [ 7 ] [ 4 ] [ 8 ] وبعد بضعة أيام، صدرت النسخة 2.2.3 من مواصفات Dirac الكاملة، والتي تتضمن تعويض الحركة وتشفير ما بين الإطارات. [ 2 ] استخدمت هيئة الإذاعة البريطانية (BBC) تقنية Dirac Pro داخليًا لبث صور HDTV في دورة الألعاب الأولمبية في بكين عام 2008. [ 9 ] [ 10 ]

تم تطوير برنامجين مفتوحي المصدر وخاليين من حقوق الملكية لتنفيذ ترميز الفيديو ، وهما libschrodinger و dirac-research. وقد سُمّيت برامج الترميز هذه تكريماً لعالمي الفيزياء النظرية بول ديراك وإرفين شرودنغر ، اللذين تقاسما جائزة نوبل في الفيزياء عام 1933 .

تكنولوجيا

يدعم Dirac دقة HDTV (1920×1080) وما فوقها، ويُزعم أنه يوفر توفيرًا كبيرًا في معدل نقل البيانات وتحسينات ملحوظة في الجودة مقارنةً بتنسيقات ضغط الفيديو مثل MPEG-2 الجزء 2 و MPEG-4 الجزء 2 ومنافسيه مثل Theora و WMV . وقد ادعى مطورو Dirac مبدئيًا "تقليل معدل البتات إلى النصف مقارنةً بـ MPEG-2 للفيديو عالي الوضوح"، مما يجعله قابلاً للمقارنة مع VC-1 وملفات تعريف H.264 الأبسط . [ 11 ]

يدعم ديراك كلاً من معدل البت الثابت ومعدل البت المتغير . عند استخدام صيغة التأخير المنخفض، يكون معدل البت ثابتًا لكل منطقة (شريحة ديراك) في الصورة لضمان زمن استجابة ثابت. يدعم ديراك أنماط الضغط مع فقدان البيانات وبدون فقدانها . [ 2 ]

يستخدم ديراك ضغط الموجات الصغيرة ، مثل تنسيقات الصور JPEG 2000 و PGF وبرنامج ترميز الفيديو الاحترافي Cineform ، بدلاً من تحويلات جيب التمام المنفصلة المستخدمة في تنسيقات ضغط MPEG . اثنان من الموجات الصغيرة المحددة التي يمكن لديراك استخدامها متطابقان تقريبًا مع موجات JPEG 2000 (المعروفة باسم موجات 5/3 و9/7 )، بالإضافة إلى موجتين أخريين مشتقتين منهما. [ 12 ]

يمكن استخدام Dirac في تنسيقات حاويات Ogg و Matroska ، وهو مسجل أيضًا للاستخدام في تنسيق ملف الوسائط الأساسية ISO (MP4) وتدفقات نقل MPEG . [ 13 ] [ 14 ]

براءات الاختراع

لا تمتلك هيئة الإذاعة البريطانية (BBC) أي براءات اختراع خاصة ببرنامج ديراك. وكانت قد تقدمت سابقًا بطلبات للحصول على براءات اختراع تتضمن خططًا لمنح ترخيص غير قابل للإلغاء لاستخدام براءات اختراعها المتعلقة ببرنامج ديراك للجميع، إلا أنها تركت هذه الطلبات تنتهي صلاحيتها. بالإضافة إلى ذلك، صرّح المطورون بأنهم سيبذلون قصارى جهدهم لضمان عدم انتهاك برنامج ديراك لأي براءات اختراع خاصة بأطراف ثالثة، مما يتيح للجمهور استخدام ديراك لأي غرض. [ 5 ]

VC-2

تم اقتراح Dirac Pro، وهو جزء من مواصفات Dirac يقتصر على الإطارات الرئيسية (I-frame) ، إلى جمعية مهندسي الصور المتحركة والتلفزيون (SMPTE) لتوحيد معاييره. [ 4 ] [ 15 ] صُمم Dirac Pro للاستخدام الاحترافي والاستوديوهات في تطبيقات الفيديو عالي الدقة ذات معدل البت العالي. [ 6 ] في عام 2010، اعتمدت SMPTE معيار Dirac Pro تحت اسم VC-2. [ 8 ] [ 16 ]

على الرغم من توقف العمل على برنامج ترميز Dirac الأصلي إلى حد كبير، إلا أن برنامج ترميز VC-2 استمر تطويره وتحديثه ليناسب بيئات ما بعد الإنتاج عالية الوضوح (HD) وفائقة الوضوح (UHD). فيما يلي معايير SMPTE (ST) والممارسات الموصى بها (RP): [ 17 ] [ 18 ]

  • SMPTE ST 2042-1:2022 – ضغط الفيديو VC-2
  • SMPTE ST 2042-2:2017 – تعريفات مستوى VC-2
  • SMPTE RP 2042-3:2022 – مواصفات المطابقة VC-2
  • SMPTE ST 2042-4:2018 — تحويل دفق VC-2 إلى حاوية MXF العامة
  • SMPTE RP 2047-1:2023 – ضغط مستوى الميزانين VC-2 لمصادر الفيديو عالية الوضوح 1080P
  • SMPTE ST 2047-2:2010 — نقل الفيديو المضغوط VC-2 عبر HD-SDI
  • SMPTE RP 2047-3:2023 — ضغط VC-2 المستوى 65 لمصادر الفيديو عالية الوضوح للاستخدام مع بنية تحتية قياسية الوضوح
  • SMPTE ST 2047-4:2011 — نقل فيديو مضغوط من المستوى 65 VC-2 عبر SDTV SDI
  • SMPTE RP 2047-5:2022 — ضغط VC-2 المستوى 66 لمصادر الفيديو فائقة الوضوح للاستخدام مع بنية تحتية عالية الوضوح
  • IETF RFC 8450 — تنسيق حمولة RTP لملف تعريف VC-2 عالي الجودة (HQ) 

تطبيقات البرمجيات

تم تطوير تطبيقين برمجيين في البداية. التطبيق المرجعي لهيئة الإذاعة البريطانية (BBC)، والذي كان يُسمى في البداية Dirac ثم أُعيدت تسميته إلى dirac-research لتجنب الالتباس، كُتب بلغة C++ ونُشر بموجب رخصة موزيلا العامة ، ورخصة جنو العمومية العامة 2، ورخصة جنو العمومية العامة المحدودة . صدرت النسخة 1.0.0 من هذا التطبيق في 17 سبتمبر 2008، وهي تُحدد تنسيق تدفق بتات Dirac. [ 7 ]

تم تمويل تطبيق ثانٍ يُدعى "شرودنغر" من قِبل هيئة الإذاعة البريطانية (BBC)، وكان يهدف إلى توفير نسخة محمولة عالية الأداء من برنامج الترميز مع الحفاظ على توافقه التام مع تدفق البتات. كُتب "شرودنغر" بلغة ANSI C ، ونُشر بموجب التراخيص نفسها الممنوحة لمشروع "أبحاث ديراك"، بالإضافة إلى ترخيص MIT ذي المرونة العالية . تم تضمين إضافات GStreamer لتمكين استخدام المكتبة مع هذا الإطار. في 22 فبراير 2008، صدر الإصدار 1.0.0 من "شرودنغر"، وكان قادرًا على فك تشفير HD720/25p في الوقت الفعلي على حاسوب محمول بمعالج Core Duo . [ 19 ]

بحلول مارس 2010، مع إصدار النسخة 1.0.9 من برنامج Schrödinger، تفوّق البرنامج على برنامج dirac-research في معظم حالات التشفير، سواءً من حيث سرعة التشفير أو جودة الصورة. [ 20 ] مع هذا الإصدار، نُقلت معظم أدوات التشفير من dirac-research إلى Schrödinger، مما منح Schrödinger كفاءة ضغط مماثلة أو أفضل من dirac-research. توقف تطوير Schrödinger بعد إصدار النسخة 1.0.11 في عام 2012.

بعد اعتماد معيار Dirac Pro كمعيار SMPTE VC-2، بدأ تطوير برنامج ترميز VC-2 مرجعي مفتوح المصدر. يُوفّر برنامج الترميز في مستودع Git من قِبل BBC، وهو متاح على GitHub . [ 21 ]

تم وضع نظام لاختبار جودة التشفير في هيئة الإذاعة البريطانية (BBC) للتحقق من مدى كفاءة أدوات التشفير الجديدة والتأكد من إصلاح الأخطاء التي تؤثر على الجودة بسرعة. [ 22 ]

تشغيل وتشفير سطح المكتب

يدعم مشغل الوسائط VLC تشغيل فيديو Dirac منذ الإصدار 0.9.2 (2008)، كما تدعمه التطبيقات التي تستخدم إطار عمل GStreamer . أُضيف الدعم أيضًا إلى FFmpeg . وتشمل التطبيقات التي يمكنها التشفير إلى Dirac: FFmpeg و MediaCoder و LIVES و OggConvert . [ 23 ]

أداء

صُممت الخوارزميات في مواصفات Dirac الأصلية لتوفير أداء ضغط يُضاهي معايير ضغط الفيديو السائدة آنذاك. أظهرت مقارنة أُجريت عام 2009 بين ترميز Dirac وH.264، باستخدام تطبيقات من الربع الثاني من عام 2008، أن x264 حقق أداءً أفضل قليلاً من Dirac. [ 24 ] ووجدت مقارنة أخرى أُجريت عام 2009 نتائج مماثلة لمحتوى الدقة القياسية، لكنها لم تُقارن محتوى الفيديو عالي الدقة (HD). [ 25 ] تُشير هذه الدراسات إلى أن أداء ضغط Dirac قريب من أداء MPEG-4 الجزء 2 Advanced Simple Profile (ASP، المعروف باسم DivX ). وبينما يقترب أيضًا من ترميزات H.264 منخفضة التعقيد، فإن الفيديو المُشفّر بتقنية High Profile H.264 سيُوفر ضغطًا أفضل للحصول على نفس الجودة المرئية.

منذ عام 2010، تم تطوير برامج ترميز الفيديو مفتوحة المصدر والمجانية مثل VP8 و VP9 و AV1 ، والتي تتميز بأداء ضغط أفضل وانتشار أوسع، بما في ذلك خدمات البث الرائدة مثل يوتيوب ونتفليكس . [ 26 ] [ 27 ]

مراجع

  1. ↑ «أول تطبيق عالي الأداء لترميز فيديو ديراك متاح في العالم» . مشروع شرودنغر (بيان صحفي). سورس فورج. 6 مارس 2008. مؤرشف من الأصل في 14 ديسمبر 2021. تم الاطلاع عليه في 14 ديسمبر 2021 .
  2. 1 2 3 4 "مواصفات ديراك، الإصدار 2.2.3" (ملف PDF) . diracvideo.org . قسم البحث والتطوير في بي بي سي . 23 سبتمبر 2008. مؤرشف من الأصل في 3 مايو 2015. تم الاطلاع عليه في 5 يوليو 2009 .
  3. 1 2 ديفيز، تي جيه؛ بورر، تيم؛ سوراباراجو، أ. (سبتمبر 2005). "الورقة البيضاء 124: ضغط فيديو ديراك" . قسم البحث والتطوير في بي بي سي . بي بي سي . مؤرشف من الأصل في 29 يونيو 2023. تم الاطلاع عليه في 18 ديسمبر 2023 .
  4. 1 2 3 بورر، تيم (نوفمبر 2007). "الورقة البيضاء 159: ضغط الفيديو بتقنية مفتوحة المصدر للإنتاج وما بعد الإنتاج" . قسم البحث والتطوير في بي بي سي . بي بي سي . مؤرشف من الأصل في 11 سبتمبر 2017. تم الاطلاع عليه في 18 ديسمبر 2023 .
  5. ١ ٢ "الأسئلة الشائعة" . diracvideo.org . قسم البحث والتطوير في بي بي سي . مؤرشف من الأصل في ٢٣ يوليو ٢٠١٠. تم الاطلاع عليه في ٣٠ أغسطس ٢٠٠٩ .
  6. 1 2 "المشروع: VC-2" . قسم البحث والتطوير في بي بي سي . بي بي سي . يناير 2009. مؤرشف من الأصل في 12 يوليو 2022. تم الاطلاع عليه في 18 ديسمبر 2023 .
  7. 1 2 إيدج، جيك (17 سبتمبر 2008). "إصدار ديراك 1.0.0" . LWN.net . مؤرشف من الأصل في 14 سبتمبر 2016. تم الاطلاع عليه في 7 يوليو 2017 .
  8. 1 2 "معيار SMPTE: 2042-1:2022، ضغط الفيديو VC-2" . جمعية مهندسي الصور المتحركة والتلفزيون . 2022. مؤرشف من الأصل في 18 ديسمبر 2023. تم الاطلاع عليه في 18 ديسمبر 2023 .
  9. ↑ "تقنية Dirac Pro لتعزيز روابط BBC HD" . مجلة البث . دار نشر إيست ميدلاند ألايد برس . 16 يوليو 2008. مؤرشف من الأصل في 2 ديسمبر 2021. تم الاطلاع عليه في 18 ديسمبر 2023 .
  10. ↑ يوشيدا، جونكو (15 سبتمبر 2008). "والآن، ديراك من الألعاب الأولمبية، برنامج ترميز مجاني جديد!" . EE Times . UBM Tech . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 ديسمبر 2023 .
  11. ↑ "نظرة عامة على ديراك" . قسم البحث والتطوير في بي بي سي . مؤرشف من الأصل في 9 يناير 2013. تم الاطلاع عليه في 14 يناير 2009 .
  12. ↑ ديفيز، توماس (6 فبراير 2008). "ديراك: تحويل المويجات" . مؤرشف من الأصل في 8 مايو 2015. تم الاطلاع عليه في 9 سبتمبر 2015 .
  13. ↑ "برامج الترميز" . هيئة تسجيل MP4 . المنظمة الدولية للمعايير . مؤرشف من الأصل في 7 أكتوبر 2023. تم الاطلاع عليه في 18 ديسمبر 2023 .
  14. ↑ "قائمة مُعرّفات MPEG TS المُسجّلة" . هيئة تسجيل SMPTE . جمعية مهندسي الصور المتحركة والتلفزيون . مؤرشف من الأصل بتاريخ 21 أبريل 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 ديسمبر 2023 .
  15. ↑ التطورات في مجال الضغط والتحويل الرقمي 2008 وما بعدها - دعم الانتقال إلى دقة 8K باستخدام Dirac وDirac Pro (SMPTE VC2): عائلة Dirac . المؤتمر التقني لـ SMPTE. معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . 2008. مؤرشف من الأصل في 18 ديسمبر 2023. تم الاطلاع عليه في 18 ديسمبر 2023 .
  16. ↑ "إصدار Schroedinger-1.0.9، أخبار أخرى – SMPTE VC-2" . diracvideo.org . قسم البحث والتطوير في BBC . 4 مارس 2010. مؤرشف من الأصل في 8 مارس 2010. تم الاطلاع عليه في 18 أكتوبر 2010 .
  17. ↑ "مجموعة وثائق SMPTE 2042 (VC-2)" . مكتبة وثائق SMPTE . جمعية مهندسي الصور المتحركة والتلفزيون . مؤرشفة من الأصل في 18 ديسمبر 2023. تم الاطلاع عليها في 18 ديسمبر 2023 .
  18. ↑ "مجموعة وثائق SMPTE 2047 (VC-2)" . مكتبة وثائق SMPTE . جمعية مهندسي الصور المتحركة والتلفزيون . مؤرشفة من الأصل في 18 ديسمبر 2023. تم الاطلاع عليها في 18 ديسمبر 2023 .
  19. ↑ "إصدار Schroedinger 1.0.0" . LWN.net . Eklektix. 27 فبراير 2008. مؤرشف من الأصل في 13 مارس 2016. تم الاطلاع عليه في 18 ديسمبر 2023 .
  20. ↑ " إصدار Schrödinger-1.0.9 " . diracvideo.org . قسم البحث والتطوير في بي بي سي . 4 مارس 2010. مؤرشف من الأصل في 8 مارس 2010. تم الاطلاع عليه في 11 مارس 2010 .
  21. ↑ "مُشفِّر ومُفكِّك VC-2 المرجعي" . بي بي سي . مؤرشف من الأصل في 5 أغسطس 2023. تم الاطلاع عليه في 18 ديسمبر 2023 – عبر جيت هاب .
  22. ↑ هيثكوت، جوناثان (7 أبريل 2021). "ترميز الفيديو VC-2: إتقانه" . قسم الأبحاث والتطوير في بي بي سي . بي بي سي . مؤرشف من الأصل في 20 يونيو 2022. تم الاطلاع عليه في 18 ديسمبر 2023 .
  23. ↑ "ويكي: مصفوفة توافق ديراك" . diracvideo.org . قسم البحث والتطوير في بي بي سي . مؤرشف من الأصل في 8 نوفمبر 2008. تم الاطلاع عليه في 14 يناير 2009 .
  24. ↑ هالباخ، تيل (مارس 2009). "تقييم أداء مواصفات ضغط الفيديو المجانية والمفتوحة المصدر Dirac و Dirac Pro و Theora وتطبيقاتها مفتوحة المصدر" .{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )
  25. ↑ رافي، أرونا؛ راو، كيه آر (يوليو 2011). "تحليل أداء ومقارنة ترميز فيديو ديراك مع ترميز الفيديو H.264/MPEG-4 الجزء 10 AVC" . المجلة الدولية للمويجات، والتحليل متعدد الدقة، ومعالجة المعلومات . 9 (4): 635-654 . doi : 10.1142/S0219691311004341 . hdl : 10106/1740 . مؤرشف من الأصل في 3 أغسطس 2023. تم الاطلاع عليه في 18 ديسمبر 2023 .
  26. ↑ شانكلاند، ستيفن (28 ديسمبر 2012). "تقنية الفيديو VP9 الجديدة من جوجل تصل إلى الجمهور" . سي نت . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 ديسمبر 2023 .
  27. ↑ بيترز، جاي (11 نوفمبر 2021). "يمكنك مشاهدة تقنية البث الجديدة AV1 من نتفليكس على أجهزة تلفزيون مختارة وجهاز PS4 Pro" . ذا فيرج . فوكس ميديا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 ديسمبر 2023 .