Трехмерный эффект в фильмах создается за счет того, что для каждого глаза телевизор формирует отдельное изображение. Таким образом, необходимое для сохранения 3D-видео дисковое пространство при этом должно удвоиться. Если на Blu-ray-носителе фильм формата 2D записывается с частотой 24 кадра/с, то для 3D-контента она должна составить 48 кадров/с. Конечно, сохранение двух видеопотоков на одном диске Blu-ray было бы идеальным решением. Но здесь возникает проблема, так как их общий битрейт ограничен 40 Мбит/с. То есть на одном носителе поместится 3D-фильм с битрейтом лишь в 20 Мбит/с на поток, что не может обеспечить оптимального качества изображения. Технология Multiview Video Coding (MVC) призвана преодолеть это затруднение.

Cтруктура 3D-фильма

Картинка для левого глаза незначительно отличается от изображения для правого и вполне может быть создана на основе последнего. MVC-фильм содержит два потока, но один из них (Base View) закодирован в формате 2D, а другой (Non-Base View) создан на его основе и не может быть воспроизведен без первого. Данная технология, получившая название InterView Prediction, является основой нового профиля Stereo High в рамках стандарта H.264. При умелом использовании объем дискового пространства, необходимого для второго потока, сокращается на 50%.

Кодек MPEG-2 (или H.264) сохраняет лишь незначительную часть видеопотока в виде полных или ключевых кадров (I-фреймов). Они используются в качестве базовых изображений, на основе которых создаются кадры двух других разновидностей — P и B. При этом заимствуются два типа информации — разница в изображении, то есть различия в яркости и характеристиках цвета, а также векторы движения. Последние ссылаются на блоки, имеющие одинаковое содержимое, но находящиеся в другом месте картинки, созданной на основе I-кадра. Особый случай представляют собой блоки, отмеченные в качестве «пропущенных»: их содержимое при переходе от одного кадра к другому не меняется.

I-кадр и созданные на его основе фреймы образуют группу кадров (Group of Pictures, GOP). Она содержит, как правило, от 12 до 24 картинок. Помимо I-кадров в ее состав входит минимум один P-кадр, полученный на основе предыдущего I-фрейма. B-кадры ссылаются как на предшествующие, так и последующие I- и P-фреймы. Экономия дискового пространства просто колоссальна: в HD-фильме с битрейтом 7 Мбит/с один I-кадр занимает около 100, P-кадр — только 50, а B-фрейм — всего лишь 20 кбайт.

В кодеке H.264 B-кадры могут создаваться и на основе других B-фреймов. Это приводит к необходимости введения иерархии, так как плеер должен знать, какие кадры ему необходимо декодировать в первую очередь. Например, для отображения B-фрейма третьего уровня требуются соответствующие I-, P-, а также B-кадры первого и второго уровней.

Кадры: иерархия в 3D

Такое ранжирование фреймов стало основой и для кодирования 3D-фильмов. Группа фреймов в 3D-видео также содержит один I-кадр, выступающий в качестве начального для потока Base View, и один P, выполняющий аналогичную роль в потоке Non-Base View. Остальные фреймы — это картинки B-типа, создаваемые для потока Non-Base View на основе схожих B-кадров Base View. Таким образом, иерархия B-кадров увеличивается на один уровень.

И хотя два полученных одновременно B-кадра несколько различаются между собой по яркости и цвету, разница в значениях, как правило, невелика. Чем она меньше, тем эффективнее можно сжать фрейм, в результате чего кадры потока Non-Base View будут занимать вдвое меньше места, чем данные Base View.

Одним из основных требований индустрии, предъявляемых к новому профилю, является обратная совместимость с традиционными продуктами. Так, 3D-диск может быть воспроизведен обычным Blu-ray-плеером. Это стало возможным благодаря разделению кадров на потоки Base View и Non-Base View. 2D-плеер просто «не заметит» присутствия кадров последнего и отобразит только фреймы Base View, которые записаны на диске в привычном виде.

Секрет в том, что данные H.264-потока на уровне битов дополнительно помещаются в NAL-пакеты (Network Abstraction Layer), а затем отправляются. Кадры потока Non-Base View находятся в пакете нового типа, который понимают только MVC-декодеры 3D-плееров. Даже если вы не знаете, когда получите возможность наслаждаться трехмерным видео, 3D-диски вполне можно приобретать уже сегодня.

 H.264 — постоянно расширяемый стандарт

H.264 нашел применение во многих устройствах. Это возможно благодаря тому, что в данном кодеке предусмотрено несколько различных профилей, определяющих общие алгоритмы для соответствующей технологии сжатия — начиная с профиля Baseline для смартфонов и заканчивая новым Stereo High для Blu-ray-дисков с трехмерным контентом для воспроизведения на мощном плеере.