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[原创] 蓝光3D原盘电影编码格式和播放方式简介

XHGQTD 发表于 2012-8-28 22:53:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 XHGQTD 于 2012-12-4 19:12 编辑

  蓝光光碟,英文为Blu-ray Disc,通常也可以简称为Blu-ray或者BD,是一种光存储介质。它主要用于存储高清格式的视音频文件,其物理记录结构类似于普通标准的DVD和CD。
  蓝光的名字起源于其用于刻录/读取光碟是通过蓝-紫色激光完成的,这种蓝紫色激光波长为405纳米,从而可以使光碟可以记录的信息量比传统的DVD更大(传统DVD使用的是波长为650纳米的红色激光)。一张双层蓝光光碟可以存储50GB容量的文件,是一张双层普通DVD的6倍,也就是一张单层DVD的10倍。
    蓝光存储上世纪末开始研究,2002年蓝光联盟正式成立,当时名为Blu-ray Disc Founder group,此时联盟只有索尼、松下、飞利浦、先锋、汤姆逊、日立、LG电子、夏普和三星等九位成员。随后有多家影视公司集团加入。第一款应用于消费电子产品的蓝光设备,是索尼BD-RE蓝光录像机BDZ-S77,于2003年4月10日在日本正式发售。随着好莱坞电影公司多家影业加入,直到2006年才有第一代蓝光电影光碟投放市场。当时除了蓝光光碟外,还有HD DVD光碟。2008年初,电影制片厂华纳兄弟宣布今后将只生产蓝光电影,这使以东芝为首的HD DVD阵营受到致命的打击,并宣布撤除HD DVD业务。这样蓝光成为高清格式大战的最终胜利者,成就了蓝光成为一家独大的局面。当时的蓝光光碟用于高清电影的视频编码有3种:MPEG-2、H.264/MPEG-4 AVC以及SMPTE VC-1。清晰度最高达到全高清1920*1080。本文主要讨论蓝光电影光碟BDAV。蓝光光碟作为一种高密度光存储介质被广泛运用。存储高清电影只是其应用的一个方面。   
    最近的修改是在2010年初,《蓝光光盘格式白皮书》BD ROM2.4版本——视听应用格式规范。规范中增加了的3D光碟的技术要求和相关内容。对蓝光3D标准中加入了以下关键技术:
1、立体3D对左眼和右眼都提供了全高清画面,以实现相同的2D画质;
2、MPEG-4 MVC视频编解码器的引入用以实现高等编码效率。这项技术确保了在50GB的蓝光光碟上存储两个小时以上的全高清3D内容;
3、采用深度控制技术,避免了3D视频、3D字幕与3D菜单之间的相互干扰。
    其中,最重要内容是3D视频编解码技术。
下面摘录《蓝光光盘格式白皮书》BD ROM2.4版本——视听应用格式规范中的主要图表,以便对蓝光3D文件和基本结构有个简单了解。
下图是蓝光3D影碟目录和文件结构。
蓝光3D影碟目录和文件结构.jpg

下图是蓝光影碟BDAV MPEG-2传输流中的基本流,以及音视频流的编码方法(规范要求)
BDAV MPEG-2传输流中的基本流.jpg
其中,MPEG-4 MVC 传输流是蓝光3D影碟特有的。

下图是蓝光影碟BD-ROM 视频流规范
BD-ROM 视频流规范.jpg
从图中可以了解蓝光影碟视频编码有3种。分别是MPEG-2、MPEG-4 AVC和SMPTE VC-1。蓝光3D影碟最常采用MPEG-4 AVC。我们将在下面例子中看到。

下图是蓝光影碟BD-ROM 音频流规范
BD-ROM 音频流规范.jpg
有些音频流并不常见。

下图是兼容2D的传输流与3D扩展传输流间的数据分配图
兼容2D的传输流与3D扩展传输流间的数据分配图-1.jpg
从图中大致了解蓝光3D影碟中音视频文件的存贮结构方式和两种播放方式。
蓝光3D音视频流格式,可以理解为左右分离格式的一个变种,或者类似于左右混流格式有点相关。
蓝光3D光碟里的立体视频采用多视角视频编码(Multiview Video Coding  缩写MVC),正式名称“MPEG4-MVC”,是ITU-T H.264 AVC编码的一个扩展分支。由于MVC编码在AVC编码所使用的视点内预测(intra-view prediction)编码技术基础上,还采用了视点间预测(Inter-view rediction)技术,可以实现更高的视频压缩效率。与左右眼图像同时显示(即对左右眼图像分别编码)相比,采用MVC编码技术可以使MVC辅视频流在主观图像质量相同的情况下降低50%的码流带宽。
从文件存贮上看,为了向后与现有的2D蓝光盘播放机保持兼容及实现全高清画面质量,蓝光3D中使用了分离保存的两个传输流文件(m2ts):兼容2D的传输流(主传输流文件)和3D扩展传输流(辅传输流文件)。从左右视频流分开保存这点上说,和左右分离格式是一样的。主传输流中包含MVC主视频流及其它播放2D所必须的基本流(音轨和字幕)。主传输流完全兼容2D播放机。辅传输流中则含有MVC辅视频流及其它播放3D所必须的基本流(3D字幕)。播放机对主传输流与辅传输流同时解码,以进行3D播放。主传输流与辅传输流复用的最高速率总计为64Mbps,而单个传输流(包括主传输流与辅传输流)的最高速率为 48Mbps,以保证左右眼全高清的画面质量。
当这种蓝光3D影碟在现有的2D播放机中播放时,只须读取主传输流,而跳过辅传输流,以2D方式播放主传输流(图中的2D播放路径)。以满足现有2D播放机播放要求。
当蓝光3D光盘在3D播放机中以3D模式播放时,同时读取光盘上的主传输流与辅传输流,以3D方式播放这些数据流(图中的3D播放路径)。为了能够连续地读取主传输流与辅传输流,将上述交错间隔排列的主传输流与辅传输流数据块,整体定义为Stereoscopic Interleaved 文件(zzzzz.ssif),及立体交织文件。

    蓝光3D影碟文件减少2分之一的存储空间。关于这点你可以做个测试,将ISO文件释放出来,再测试一下看它比原ISO文件增大了多少。这只是个玩笑。下面将以图例方式证实这个问题。
01-复仇者联盟3D-ISO文件大小.jpg
蓝光3D原盘《复仇者联盟》ISO文件大小
02-复仇者联盟3D-虚拟光驱测试文件大小.jpg
蓝光3D原盘《复仇者联盟》用虚拟光驱打开测试文件大小

    下图是蓝光3D影碟的主要参数。这些参数允许用于蓝光3D影碟,但有些参数不常见。
03-蓝光3D视频参数.jpg
    上面简单介绍了3D视频编码。接下来看看蓝光3D影碟与2D影碟视频文件存储。了解的人都知道,蓝光2D影碟的文件格式比VCD和DVD要复杂的多。占容量最大的文件是BDMV-STREAM文件夹内的.m2ts文件( MPEG-2 transportstream 的缩写)。个头最大的那个(或者几个)文件就是电影文件。蓝光3D影碟和2D影碟从表面看没有太大的区别,只是在BDMV-STREAM文件夹内多了一个SSIF文件夹,里面有一个或多个.ssif文件( Stereoscopic Inteaved file 的缩写。中文意思:立体交织文件)。 .ssif文件名和组成电影的.m2ts文件名相同;个头也和.m2ts文件相同。这两个文件(还有一些辅助文件)构成了立体视频。其中一个是MPEG4-MVC主视频流,另一个MPEG4-MVC辅视频流。至于哪个是左眼,哪个是右眼我认为不重要,重要的是这两个2D视频流一起组成了3D视频流。以蓝光3D原盘电影《复仇者联盟》ISO为例,了解文件格式。
04-复仇者联盟3D-文件结构-11.jpg
05-复仇者联盟3D-文件结构-21.jpg
06-复仇者联盟3D-文件结构-31.jpg
07-复仇者联盟3D-文件结构-41.jpg

    这里简单谈谈蓝光3D碟片的播放问题。前文提到了蓝光3D视频向后兼容问题,要求MPEG-4 MVC主视频流兼容2D播放机。下图是蓝光2D/3D碟片向后兼容性。
08-2D3D光碟向后兼容性-碟机.jpg
注:白皮书的图不清楚,这是笔者编制的图,遗憾的是漏了PS3游戏机。这图可以帮助D友初步认识蓝光3D碟片播放和观赏方式。

    最近在电脑上增加了一台蓝光光驱,这下电脑配合3D播放软件就可以播放蓝光影碟了。蓝光影碟其实是为家庭用户出的东西,在高清视频方面并不是最高层次的,仅2K档次。
熟悉光盘的朋友都知道,ISO是复制光盘上全部信息而形成的镜像文件。笔者认为,蓝光3D ISO文件从功能上可以替代蓝光3D碟片,最起码同一条件下,播放效果是一样的。关于这点不知D友们们是否认同?
另外,根据市场了解,目前制作蓝光碟机和高清播放机的核心解码芯片来源于Marvell、Sigma和Realtek这三家出品的视频解码芯片。蓝光3D碟机和3D高清播放机的芯片无非就是能解码MPEG4-MVC视频流和音频流。因此,蓝光3D碟机和3D高清播放机的基本功能是相同的,都能播放蓝光3D电影,所不同的只是输入的媒体介质不同而已。此外,最重要的事是市场上蓝光碟片很难买到,蓝光3D碟片就更难觅了。笔者要特别提出来感谢本站提供了免费下载蓝光3D镜像视频文件ISO去处,这才使D友有机会认识和欣赏真正的3D视频。好了,了解到这些信息我们就可以理解或想到蓝光3D视频的另一种播放和观赏方式。
09-2D3DISO向后兼容性-高清播放机.jpg
    比较了上述两种播放方式,有些人可能会认为高清播放机是中国特色什么什么的... 如果仔细了解高清播放机就知道它的语言设置至少8国文字,这立马明白一个道理,高清播放机和蓝光ISO一样,属于全世界高清爱好者的。蓝光碟片确实是世界范围的。在这个范围内被分了3个区域。据说美洲日本区制作质量最好,但不带国配音轨和国语字幕。由此,又冒出来下面这种播放方式。下图是笔者根据自己玩蓝光3D ISO的体会,结合白皮书标准图绘制的,由于时间问题,播放设备方面漏了投影机。
10-2D3DISO用电脑播放向后兼容性-电脑.jpg

上图提到蓝光3D文件夹格式,现在我们一起认识一下它。以阿凡达蓝光3D原盘文件格式为例给予说明。文件格式结构和蓝光3D文件结构一样,但体积增大了一倍。这是因为MPEG4-MVC编码使用了50%重叠法对左右眼视频流进行压缩组合,节省了二分之一存储空间,在50G容量内装入了2小时41分钟的3D电影。将蓝光3D碟片释放到硬盘后,左右眼视频流就恢复到原来的状态。没有MPEG4-MVC编码技术,要想将文件夹格式变成ISO格式是不可能的。
11-阿凡达3D-硬盘版文件大小.jpg
12-阿凡达3D-m2ts文件.jpg
13-阿凡达3D-SSIF文件.jpg
14-阿凡达3D-视频.jpg

下面是用2D方式和3D方式播放蓝光3D ISO视频的一些图片。共大家参考。

15-阿凡达-1.jpg
16-阿凡达-2.jpg
17-阿凡达-4.jpg
18-变形金刚3-1.jpg
19-变形金刚3-3.jpg
20-变形金刚3-4.jpg
21-非洲魔幻之旅-1.jpg
22-非洲魔幻之旅-2.jpg
23-非洲魔幻之旅-3.jpg
24-哈勃望远镜截图-1.jpg
25-哈勃望远镜截图-2.jpg
26-wild ocezn 3D 导航画面.jpg
27-wild ocezn 3D 播放画面.jpg
28-阿凡达3D导航画面-2.jpg
29-阿凡达3D播放画面-1.jpg
30-飞行之梦3D播放显示字幕.jpg

      本文到这里该结束了。但有一个问题始终没得到证实,就是D友们谈论的某某国产3D电视机自带播放器支持蓝光3D原盘播放。希望有这种电视机的D友介绍一下。3D电视机自带播放器支持蓝光3D播放并不是没有可能。只要将3D高清播放机整合到3D电视机就行了。技术问题并不难,就像有些电视机整合了网络功能,安卓操作系统,无线键盘鼠标等一样。难的是生产厂家谁来带着个头。

本文没有讨论蓝光3D视频的音轨。希望以后有机会同大家一起讨论。由于笔者认识有限,文中错误在所难免,请高手斧正。

31-用电脑播放-各类高清.jpg
最后这张图看大家是否有兴趣讨论?

感谢你花宝贵时间阅读。辛苦了!

点评

很给力!: 3.3
很给力!: 0
  发表于 2014-5-10 14:24
很给力!: 5
  发表于 2014-4-13 09:35
很给力!: 5
决对精华帖!楼主不申请置顶精华帖更待何时。  发表于 2012-8-30 03:45
帕托 发表于 2012-8-28 23:44:12 | 显示全部楼层
好帖啊 我来顶下
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凡夫 发表于 2012-8-28 23:56:44 | 显示全部楼层
其实我有点疑问, 上次提到蓝光3D的传讯方式不是帧序列, 是另一种形式, 不过我在想, 那种只是储存跟读取的模式, 读取缓冲区也只是在蓝光机内不是电视之内, 而电视是只管播放的, 那么从蓝光机的HDMI输出的影像讯号, 按道理应该是一帧左一帧右, 最多是加个分帧讯号在里面, 这样不是帧序列又是甚么呢? 你上次给我的连结就没有提及这方面的资料, 尤其我们当时是分析档案传送至电视的方式问题.
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我、已18歳╮ 发表于 2012-8-29 09:59:58 | 显示全部楼层
你太有才了  支持你
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billwater 发表于 2012-8-29 11:11:51 | 显示全部楼层
好贴!学习学习,谢谢分享!
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XHGQTD  楼主| 发表于 2012-8-29 16:30:58 | 显示全部楼层
凡夫 发表于 2012-8-28 23:56
其实我有点疑问, 上次提到蓝光3D的传讯方式不是帧序列, 是另一种形式, 不过我在想, 那种只是储存跟读取的模 ...

你好!
这几天比较累。昨晚发完帖就休息了。晚上也没休息好,今天犯困...
你的看法是对的。
关于帧序列和帧连续网上比较靠谱的资料比较少,特别前者讲的都不是这么回事。3D电视机有关3D信号输入类型的内容就根本没有。只看到介绍3D显示器3D处理选项,和我的电视机内容一样,估计其他3D电视机3D处理选项不外乎也是帧连续、左右、上下这3种。从播放重编码视频和蓝光3D ISO的表现看,帧连续应该是HDMI输出的标准3D影像讯号。目前的两种类型3D电视机收到这种讯号都会提示按3D键戴眼镜看3D图像;左右和上下格式的3D视频从本质上看属于2D视频,但与2D视频又有所不同。3D电视机收到左右或上下格式讯号后可侦测出是它可以处理的影像,也会有提示,按遥控器3D键选左右或上下播放方式可合并成3D画面。
我的电视机说明书对帧连续的定义是“该3D格式为左右眼提供的画面经高清录制并交替播放。”也比较难懂。

点评

在我看来, 半宽/半高本质上就是一个2D视频, 不同的是某些播放软件可以根据画面比较而分别2D或者立半宽/半高视频而已; 要自动侦测更是容易, 按正中央水平及垂直方向将画面切割, 然后再找几个位置互相比较, 相似度高的  详情 回复 发表于 2012-8-29 17:57
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凡夫 发表于 2012-8-29 17:57:04 | 显示全部楼层
XHGQTD 发表于 2012-8-29 16:30
你好!
这几天比较累。昨晚发完帖就休息了。晚上也没休息好,今天犯困...
你的看法是对的。

在我看来, 半宽/半高本质上就是一个2D视频, 不同的是某些播放软件可以根据画面比较而分别2D或者立半宽/半高视频而已; 要自动侦测更是容易, 按正中央水平及垂直方向将画面切割, 然后再找几个位置互相比较, 相似度高的就可以判为立体讯号了.
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jxx1016 发表于 2012-9-7 08:48:06 来自不明物体 | 显示全部楼层
楼主你好,请问你下,我下载的复仇者联盟原盘和你图片里的一样,我用播放器打开只有2D的,怎么回事呢?要用什么播放器才能打开3D?
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XHGQTD  楼主| 发表于 2012-9-7 08:56:22 | 显示全部楼层
jxx1016 发表于 2012-9-7 08:48
楼主你好,请问你下,我下载的复仇者联盟原盘和你图片里的一样,我用播放器打开只有2D的,怎么回事呢?要用 ...

你好!沙迦发布的原盘?41G的?
请问你的电脑配置和电脑连接接口。
我用TMT5播放了没问题,可以3D播放。发布者写明这2D+3D,但我看只有3D,2D方式不能放。并且这ISO是俄版(含3条音轨,英语、俄语和乌克兰语),没有汉语字幕。
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zhmqzyz 发表于 2012-9-7 09:18:44 | 显示全部楼层
学习了,谢谢楼主
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jxx1016 发表于 2012-9-7 10:40:18 | 显示全部楼层
XHGQTD 发表于 2012-9-7 08:56
你好!沙迦发布的原盘?41G的?
请问你的电脑配置和电脑连接接口。
我用TMT5播放了没问题,可以3D播放。 ...

是41G的原盘   配置是 I3+GT425+4G内存,我还没有连接电视 ,昨天下完了就在电脑上试了一下,用TMT5看是自动转成红蓝3D,用3D影音看有2D,也可以转成左右 ,所以不清楚到底是那种,用射手也是直接播2D。
QQ截图20120907103547.jpg
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XHGQTD  楼主| 发表于 2012-9-7 10:55:46 | 显示全部楼层
jxx1016 发表于 2012-9-7 10:40
是41G的原盘   配置是 I3+GT425+4G内存,我还没有连接电视 ,昨天下完了就在电脑上试了一下,用TMT5看是自 ...

用2D显示看TMT5是用红蓝方式呈现3D图像,用高速HDMI接3D平板就会显示3D图像了。3D音影我的电脑不能安装,不知效果。射手播放软件是2D播放器,打开虚拟光驱的.m2ts播放当然是2D效果。
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jxx1016 发表于 2012-9-7 11:42:29 | 显示全部楼层
XHGQTD 发表于 2012-9-7 10:55
用2D显示看TMT5是用红蓝方式呈现3D图像,用高速HDMI接3D平板就会显示3D图像了。3D音影我的电脑不能安装, ...

嗯 好的 谢谢了
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matthew_007 发表于 2012-9-11 14:04:39 | 显示全部楼层
非常好的教程
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cui70 发表于 2012-9-19 11:58:57 | 显示全部楼层
XHGQTD 发表于 2012-8-29 16:30
你好!
这几天比较累。昨晚发完帖就休息了。晚上也没休息好,今天犯困...
你的看法是对的。

您好。
向您请教:
这段时间一直在忙活PC连接3D平板播放蓝光3D原盘iso,下载了四种版本的阿凡达测试3D效果。我的3d平板是LG55lw6500,可以用导航键选择上下,左右,检索方格,单幁重叠和2D转3D等5种格式。
我的播放软件是pdvd12与tmt5。pdvd12和tmt5要怎样设置?3D平板应当选择哪一种3d格式?
我老头在此先谢谢了
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duke3030 发表于 2012-9-19 12:56:36 | 显示全部楼层
关键是电脑支不支持BlueRay原盘3D硬解,如果支持,就能装个全静音电脑啦
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XHGQTD  楼主| 发表于 2012-9-19 13:24:26 | 显示全部楼层
cui70 发表于 2012-9-19 11:58
您好。
向您请教:
这段时间一直在忙活PC连接3D平板播放蓝光3D原盘iso,下载了四种版本的阿凡达测试3D效 ...

你好!
在这里参加讨论的用电脑+3D平板播放3D电影的人真还不多见,看蓝光3D原盘的就更少了。
你的电视机3D选项真还不少,我认为3D播放软件PDVD12或TMT5放ISO用的上的可能是“单幁重叠”。也许,事先根本不用选择,等到3D ISO播放开始后,电视机自然会收到3D信号并给出提示,按提示选择遥控器按键或许更好。
TMT5设置问题,我在“ 观看3D电影-从入门到自由播放”已经说了,并有截图,可以参考。
PDVD12设置与TMT5有所不同。见下图。
设置-视频-硬件解码加速.jpg
CPU和显卡一般时最好勾选硬件加速
3D显示配置-显示设备选择.jpg
电视机选择
3D显示配置-显示设备确认.jpg
选择后要确认
3D显示配置-一般-景深.jpg
景深这里设置
3D显示配置-原文件格式.jpg
最好这样选。播放ISO,或上下半高、左右半宽让软件自动检测

另外,玩3D应该没有性别、年龄界限。其实我的胡子都白了。
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GLYBZG 发表于 2012-10-18 14:23:47 | 显示全部楼层
这帖内容翔实,供图质量很高,看到楼主是花了大工夫的,先赞赞,这么好东东居然没给置顶甚为可惜,俺来找几根大电杆给支起来。
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gongzang 发表于 2012-10-18 14:56:11 | 显示全部楼层
GLYBZG 发表于 2012-10-18 14:23
这帖内容翔实,供图质量很高,看到楼主是花了大工夫的,先赞赞,这么好东东居然没给置顶甚为可惜,俺来找几 ...

相对于很多天天刷机玩的人来说,这个帖子太深奥了,哪有功夫研究蓝光,所以被埋没了,没有置顶,可惜啊。。

点评

这也反映一个现象,目前来站里新人中绝大部分是为先解决温饱(重编码3DTV)的,小康(蓝光)阶段是要肚子里吃到一定油水才能琢磨这个事,这需要花数倍时间下蓝光片外加相应播放设备,其实就看片而言,中国筒子已经很  详情 回复 发表于 2012-10-18 15:21
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GLYBZG 发表于 2012-10-18 15:21:37 | 显示全部楼层
gongzang 发表于 2012-10-18 14:56
相对于很多天天刷机玩的人来说,这个帖子太深奥了,哪有功夫研究蓝光,所以被埋没了,没有置顶,可惜啊。 ...

这也反映一个现象,目前来站里新人中绝大部分是为先解决温饱(重编码3DTV)的,小康(蓝光)阶段是要肚子里吃到一定油水才能琢磨这个事,这需要花数倍时间下蓝光片外加相应播放设备,其实就看片而言,中国筒子已经很幸福了,由于D版问题遮遮掩掩不能说,不要说3D,就是2D老美和日本一些3,4线城市还看录影带呐。

点评

是吗?美帝居然还看录像带,我顿时优越感爆棚!!  详情 回复 发表于 2014-4-25 17:50
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