Còdecs: què hi ha al vídeo?

per Kim Actualitzat: Juny 27, 2022

Codecs són una part important del procés de producció de vídeo. Els còdecs són un conjunt d'algorismes que s'utilitzen comprimir i descomprimir fitxers de vídeo i àudio. Un còdec és crucial per reduir la mida dels fitxers, la qual cosa us permet transferir-los i emmagatzemar-los més ràpidament.

En aquest article, presentarem què són els còdecs, com funcionen, i la seva importància en el procés de producció de vídeo.

Definició d'un Còdec

Un còdec és una tecnologia que codifica fluxos de vídeo, àudio i dades en forma digital. Els còdecs comprimeixen les dades perquè ocupin menys espai d'emmagatzematge o de transmissió, i també milloren la qualitat d'un flux de vídeo o àudio millorant-ne les imatges o el so.

Els còdecs s'utilitzen àmpliament en la distribució en línia de pel·lícules, televisió i música. Serveis de transmissió en línia com ara Netflix, Amazon Prime Video i Spotify utilitzar còdecs per comprimir el seu contingut sense comprometre la qualitat. La codificació de vídeos amb còdecs avançats pot fer-los més petits i alhora conservar la qualitat del material d'origen original. Això permet que els serveis de streaming puguin distribuir fàcilment vídeos als clients sense imposar grans costos d'ample de banda a les seves xarxes o infraestructura.

A més de permetre l'emmagatzematge i la transmissió eficients, els còdecs poden oferir altres avantatges als proveïdors de transmissió en línia, com ara:

• Temps de càrrega més ràpids
• Millora de l'eficiència energètica
• Una millor escalabilitat
• Augment de la compatibilitat del dispositiu

Els còdecs també es poden utilitzar per a finalitats de seguretat xifrar fitxers de contingut de manera que només hi puguin accedir els usuaris autoritzats.

El paper dels còdecs al vídeo

Codecs, abreviatura de "coder-decoder", són algorismes responsables de comprimir i descomprimir fitxers de vídeo i àudio. Mitjançant l'ús de tècniques de compressió especialitzades, els còdecs poden minimitzar la mida dels fitxers de vídeo i àudio sense perdre qualitat significativament. Això permet velocitats de càrrega i descàrrega més ràpides, tant si esteu reproduint una pel·lícula com si jugueu un joc en línia, a més d'ocupar molt menys espai al vostre disc dur.

A més, els còdecs també s'utilitzen quan s'enregistren i es processen dades de vídeo per crear la màxima resolució possible d'imatges amb diferents velocitats de fotogrames, velocitats de bits, profunditats de color, etc. Els còdecs determinen quin tipus de tecnologia de gravació s'utilitzarà, p. 4K resolució o HD: per optimitzar l'experiència de visualització. Depenent dels requisits específics de cada aplicació, hi ha diversos tipus de còdecs disponibles, com ara:

• H264/AVC
• .265/HEVC
• VC-1/WMV9
• MPEG4
• VP8/VP9

Un còdec funciona comprimint un flux d'entrada (és a dir, vídeo o àudio) en mides de fitxer més petites que es poden gestionar de manera més eficient a través de xarxes o emmagatzemats en unitats locals; això es coneix com codificació. Per contra, durant la reproducció (per exemple, quan es reprodueixen vídeos en línia), els fitxers comprimits s'han de tornar a convertir al seu format original d'alta qualitat que s'aconsegueix mitjançant descodificació la informació codificada d'abans; aquest procés es coneix com descodificació. Amb l'ajuda del maquinari adequat (com ara targetes gràfiques, etc.), codificació assistida per maquinari pot millorar la velocitat de codificació de manera massiva amb una pèrdua mínima de qualitat, cosa que els fa adequats per a aplicacions amb alt nivell velocitat de fotogrames requisits com ara serveis de transmissió en temps real o jocs al núvol.

Tipus de còdecs

Codecs són l'element vital del contingut de vídeo: determinen com es comprimeixen, descomprimeixen i transmeten els vídeos. Ens permeten veure vídeos de diferents mides i resolucions en gairebé qualsevol dispositiu. Hi ha molts tipus diferents de còdecs disponibles, cadascun jugant un paper diferent en el procés de visualització de contingut de vídeo.

En aquest article, aprofundirem en el tipus de còdecs més comuns:

Còdecs amb pèrdua

Els còdecs amb pèrdua són estàndards de compressió que redueixen la qualitat del vídeo original, sacrificant la qualitat de la imatge i les dades pel bé de la mida del fitxer. L'objectiu és fer que un flux de vídeo sigui prou petit perquè es pugui veure o descarregar de manera ràpida i eficient. En comparació amb els còdecs sense pèrdues, els còdecs amb pèrdues solen produir fitxers més petits amb menys dades, però això es fa a costa de l'agudesa i la fidelitat general.

Els dos tipus més comuns de còdecs amb pèrdues són intraframe or taxa de bits constant (CBR) i interframe or taxa de bits variable (VBR). La codificació intraframe registra un marc de contingut sencer com a unitat única dins de cada fitxer comprimit; això resulta en fitxers grans però menys artefactes entre cada fotograma i imatges de major qualitat en general. La codificació entre fotogrames divideix els marcs de contingut en seccions per permetre seccions més comprimides sense canvis notables entre els fotogrames; Els fitxers resultants solen tenir mides més petites que els intraframes, però també més artefactes entre fotogrames.

Els exemples populars de còdecs amb pèrdues inclouen MPEG-4 AVC / H.264, MPEG-2 i H.265 / HEVC, Windows Media Video 9 (WMV9), RealVideo 9 (RV9), DivX, XviD i VP8/VP9. Aquests s'han tornat cada cop més populars en aplicacions de transmissió de vídeo com YouTube a causa de la seva capacitat per comprimir grans quantitats de dades ràpidament sense un sacrifici important en la qualitat de la imatge: els visitants poden veure vídeos llargs amb una connexió d'amplada de banda relativament baixa mantenint una claredat visual raonable.

Còdecs sense pèrdues

Els còdecs de vídeo són un tipus de programari informàtic utilitzat per a la compressió o codificació de dades de vídeo digital. Aquest procés és necessari quan es treballa amb fitxers digitals grans per tal de reduir la mida del fitxer i augmentar la rapidesa amb què es descarrega, es transfereix o es transmet en streaming. Els còdecs es divideixen en dues categories diferents: amb pèrdua i sense pèrdues còdecs.

Els còdecs sense pèrdues proporcionen una rèplica digital exacta d'un fitxer després de la codificació proporcionant una precisió completa de les dades, que permet una duplicació digital exacta durant la descompressió. Ocupa més espai que compressió amb pèrdues però tampoc implica la seva pròpia distorsió i permet editar fàcilment àudio/imatge sense cap compromís en la qualitat. Els còdecs sense pèrdua inclouen algorismes com ara:

• LZW
• JPEG LS
• FLAC
• ALAC
• MPEG-4 ALS

Còdecs de maquinari

Còdecs de maquinari són còdecs que utilitzen recursos de maquinari dedicats per codificar i descodificar senyals de vídeo. Alguns sistemes informàtics relativament nous, com els ordinadors portàtils, inclouen una unitat codificadora de vídeo basada en maquinari que es pot utilitzar per accelerar el procés de codificació. Aquestes unitats són molt eficients i poden oferir avantatges de rendiment significatius respecte als còdecs basats en programari. A més, existeixen alguns còdecs de maquinari autònoms que ofereixen resultats de qualitat professional per a aplicacions de transmissió/transmissió.

Els dos tipus principals de còdecs de maquinari són Compressió/Codificació i Descodificació de còdecs:

• Còdecs de compressió/codificació: Aquests dispositius solen venir amb el seu propi programari propietari, tot i que també poden estar disponibles altres opcions. Utilitzen components especialitzats per dur a terme la codificació de vídeo a molt alta velocitat sense consumir molta energia ni potència de la CPU respecte als codificadors de programari. Igual que els codificadors de programari, normalment produiran una varietat de formats de sortida com ara H.264 o MPEG-2/4 formats.
• Descodificació de còdecs: També coneguts com a targetes de descodificació o acceleradors de descodificació, aquests dispositius compten amb potents xips dedicats dissenyats específicament per descodificar senyals de vídeo comprimits en temps real sense consumir massa recursos del sistema (potència de la CPU). Les targetes de descodificació dedicades són habituals en entorns professionals on s'han de descomprimir ràpidament un gran nombre de vídeos amb un impacte mínim en el rendiment i l'estabilitat del sistema.

Còdecs populars

Codecs són essencials per a qualsevol persona que treballi amb mitjans de vídeo. Són els ingredients del vostre fitxer de vídeo, els ingredients que permeten al reproductor de vídeo discernir entre vídeo i àudio, i els mètodes de compressió de les dades per facilitar-ne l'emmagatzematge i la reproducció en temps real. Hi ha una varietat de còdecs disponibles, i cal triar el més adequat per al vostre projecte.

En aquesta secció, parlarem de còdecs més populars:

H.264

H.264 (També conegut com MPEG-4 AVC) és un dels còdecs més populars per codificar fitxers de vídeo digitals per utilitzar-los en una varietat d'aplicacions, des de serveis de transmissió fins a reproductors Blu-ray i telèfons intel·ligents. La seva capacitat per comprimir vídeo d'alta qualitat en mides de fitxer relativament petites el converteix en un dels còdecs més utilitzats i versàtils del mercat actual.

H.264 funciona desglossant els fotogrames digitals en blocs de 8×8 píxels i després comprimint-los amb una sèrie d'algorismes diferents. Com que H.264 és tan eficient, pot crear vídeos digitals de molt alta qualitat fins i tot a velocitats de bits molt baixes, la qual cosa el fa ideal per a una àmplia gamma d'aplicacions, des d'emissions de televisió d'alta definició fins a reproductors multimèdia de consum i serveis de transmissió de telèfons intel·ligents/tauletes.

H.264 ofereix suport tant per a l'escaneig progressiu (on totes les línies d'una imatge comencen a escanejar alhora) com per al vídeo d'escaneig entrellaçat, tot i que la majoria de còdecs moderns només admeten l'escaneig progressiu perquè són més eficients pel que fa a la mida del fitxer i la utilització de l'ample de banda. H.264 també és capaç de gestionar resolucions de fins a 4K (4096 × 2160 píxels), assegurant-se que segueix sent rellevant a mesura que més creadors de contingut avancen cap a resolucions més grans amb el pas del temps.

Juntament amb la seva eficiència, un dels principals avantatges de H.264 és el fet que ja ha estat adoptat per molts fabricants de dispositius, cosa que facilita als usuaris enviar contingut entre dispositius sense haver de preocupar-se per problemes de compatibilitat o configuracions de programari/maquinari incompatibles. Per aquest motiu, H.264 continua sent un còdec important per a una gran varietat de dispositius i aplicacions actuals, malgrat les opcions més noves disponibles, com ara HEVC (codificació de vídeo d'alta eficiència).

H.265

H.265, també conegut com Codificació de vídeo d'alta eficiència (HEVC), és un estàndard de compressió de vídeo que proporciona una codificació més eficient que el seu predecessor, H.264/MPEG-4 AVC (codificació de vídeo avançada). Admet una resolució de 8K i pot comprimir fitxers de vídeo fins a dues vegades més eficient com l'estàndard anterior, amb fins a Un 40 per cent més de retenció de qualitat que el seu predecessor.

H.265 és el successor natural d'H.264/MPEG-4 AVC, proporcionant capacitats de compressió més grans amb un mínim de complicacions i una reproducció més fluida en dispositius de reproducció com ara televisors, telèfons intel·ligents, ordinadors portàtils i tauletes. És un format de codi obert adequat per a tot tipus de contingut, des d'emissions de televisió fins a vídeos en streaming per Internet i discos Blu-ray, que permet als creadors de contingut oferir la màxima qualitat de vídeo alhora que minimitzen els costos de l'ample de banda.

La flexibilitat d'H.265 permet utilitzar-lo en una àmplia gamma d'aplicacions com ara:

• Emissió de televisió (incloent 4K o fins i tot 8K)
• Serveis de transmissió i comunicacions, inclosos els per a dispositius mòbils i per satèl·lit
• Experiències de realitat virtual
• Aplicacions sanitàries
• El nou format d'imatge HEIF, que permet comprimir més que mai les imatges capturades amb càmeres fixes digitals o telèfons amb càmera sense perdre el detall de la imatge.

VP9

VP9 és un còdec de vídeo obert i lliure de drets d'autor creat per Google. Desenvolupat per utilitzar-lo en aplicacions web, ofereix tecnologia d'última generació amb compressió millorada per a la transmissió i la descàrrega a velocitats de bits més baixes.

VP9 també inclou diverses funcions que són útils per a aplicacions de vídeo:

• alt rang dinàmic i espais de color,
• mode de codificació sense pèrdues,
• Transmissió adaptativa i escalabilitat del codificador.

Admet píxels no quadrats, quadrats superposats de diferents colors o valors de luminància, mètodes de codificació de predicció temporal (com la compensació de moviment), així com mètodes de codificació intra predicció (com les transformacions discretes del cosinus). VP9 també té la capacitat de codificar imatges amb fins a 8 bits de profunditat de color per píxel. El format permet una millor qualitat d'imatge mitjançant detalls visuals com ara nivells de soroll reduïts i vores més nítides que altres còdecs anteriors.

Quan es descodifica un flux VP9, ​​el dispositiu de l'usuari fa tot el treball per descodificar-lo de nou en un únic fotograma de vídeo. Això fa que sigui ràpid d'accés i permet una reproducció més ràpida que amb altres còdecs a causa del seu requeriments de memòria baixos. Això s'aplica especialment quan els usuaris en línia accedeixen a diversos fluxos alhora des de diverses fonts; poden fer-ho sense tenir tots els seus recursos informàtics lligats a descodificar cadascun per separat. A més, el lliurament utilitza un format de fitxer comú com ara MP4 ajuda a habilitar la compatibilitat entre dispositius o plataformes que d'una altra manera no podrien veure contingut codificat en altres formats com WebM o MKV.

Còdecs i qualitat de vídeo

Codecs són una part important de la codificació i descodificació de vídeo, que poden afectar el qualitat del vídeo. Els còdecs s'utilitzen per comprimir i descomprimir fitxers de vídeo, i el tipus de còdec que trieu pot afectar la mida i la qualitat del vídeo.

En aquest article, parlarem dels diferents tipus de còdecs i com poden afectar la qualitat d'un vídeo:

bitrate

bitrate és una mesura de quanta informació necessita un còdec per representar un vídeo determinat. Mesurada en bits per segon, la taxa de bits pot afectar tant qualitat del vídeo i quina mida tindrà el seu fitxer.

Com més gran sigui la taxa de bits, més es poden incloure més detalls en el procés de codificació (o compressió). i per tant la millor qualitat d'imatge que obtindreu. Tanmateix, també significa que s'hauran d'emmagatzemar o transmetre fitxers més grans. Si esteu enviant el vostre vídeo a través de qualsevol tipus de xarxa digital (com Internet), és possible que trobeu que les taxes de bits més altes provoquen un augment notable de la latència o del temps de memòria intermèdia.

Un altre factor que afecta la taxa de bits és la resolució (a mesura que augmenten les resolucions, també ho fa la mida del fitxer), però això depèn d'altres característiques com ara còdecs utilitzats, velocitat de fotogrames i mides de fotogrames. En general, les taxes de bits més baixes tendeixen a oferir vídeos de menor qualitat, encara que altres factors com la resolució siguin alts.

Tots els còdecs tenen el seu propi rang ideal suggerit millor qualitat d'imatge i menys ús de dades així que assegureu-vos de mirar els vostres codificadors preferits durant el procés de compressió.

resolució

La resolució és la mesura de la informació d'un vídeo en termes de píxels, i és un dels factors principals que determina la qualitat del vídeo. És important entendre-ho resolucions més altes sempre produiran vídeos més bons perquè simplement hi ha més píxels amuntegats a cada fotograma. Les resolucions més habituals que s'utilitzen en streaming en línia són 1920 × 1080 (Full HD) i 1280 × 720 (HD).

El vídeo de major resolució requereix més potència de processament, cosa que pot provocar problemes de compatibilitat si el sistema de l'usuari no està actualitzat. Els vídeos amb una resolució més alta també signifiquen fitxers més grans que requereixen un còdec millor per poder reproduir-se correctament en tots els dispositius. Els còdecs comuns de la indústria utilitzats per a la transmissió en línia inclouen H.264 o AVC, VP8, VP9 i HLS o Apple HLS (emissió en directe HTTP).

Depenent de la vostra aplicació i del tipus de dispositiu al qual teniu previst lliurar el vostre contingut, determinarà quin còdec us convé.

En definitiva, si teniu una configuració de codificació adequada que inclou el millor còdec disponible aleshores no hauríeu de tenir problemes per lliurar vídeos d'alta qualitat amb qualsevol resolució que no patiran problemes d'emmagatzematge en memòria intermèdia ni d'altres problemes de reproducció, tot conservant un bon nivell de fidelitat visual.

Frame Rate

Velocitat de quadres és un factor clau quan es tracta de qualitat de vídeo i còdecs. És la mesura de quants fotogrames individuals es capturen en un segon, normalment mesurat en fotogrames per segon (FPS). Com més gran sigui la velocitat de fotogrames, més suau apareixerà el metratge. Les baixes velocitats de fotogrames donen lloc a un vídeo entrecorat, mentre que les velocitats de fotogrames més altes són més efectives per proporcionar una imatge fluida.

Per exemple, quan enregistreu amb una càmera de 8 FPS en comparació amb una càmera de 30 FPS, una càmera de 8 FPS produirà imatges més entrecorades a causa del seu menor nombre de fotogrames per segon. D'altra banda, una càmera de 30 FPS produeix un metratge més suau amb més desenfocament de moviment entre ells que una càmera de 8 FPS, ja que hi hauria tres vegades més fotogrames capturats.

A més, els diferents còdecs requereixen diferents velocitats de fotogrames mínimes o màximes per obtenir resultats òptims. Si s'utilitza de manera inadequada o sense conèixer els requisits del còdec per a la compatibilitat de la velocitat de fotogrames, la qualitat del vostre vídeo pot patir. Les velocitats de fotogrames estàndard més habituals per a la majoria dels formats de vídeo i experiències de visualització actuals són 24 fps (pel·lícules) i 30 fps (programes de televisió). Tanmateix, alguns còdecs també poden suportar-ne de més alts, com ara 48 fps o fins i tot 60 fps - alhora que proporcionen visuals i suavitat superiors en comparació amb els seus homòlegs inferiors.

Conclusió

En conclusió, comprendre els còdecs és una part important de la creació i visualització de vídeos als nostres dispositius digitals. Conèixer els conceptes bàsics dels còdecs d'àudio i vídeo, les seves definicions i les diferències significatives entre ells ens pot ajudar a prendre una decisió més informada a l'hora d'escollir i veure els mitjans digitals. A més, tenir una visió general de la els còdecs de vídeo més utilitzats també ens pot proporcionar una millor comprensió de com els diferents còdecs poden canviar l'aspecte i el so del vídeo.

Finalment, és útil tenir-ho en compte no tots els còdecs de vídeo són compatibles—és a dir que alguns vídeos que requereixen un còdec poden no reproduir-se correctament en un altre dispositiu si no reconeix aquest tipus en concret. Afortunadament, ara tenim més opcions que mai pel que fa a la visualització del nostre contingut digital preferit, inclosa una millor compatibilitat entre diverses plataformes. Així que preneu-vos el temps investigant el format adequat per a vosaltres i descobriu quin s'adapta millor a les vostres necessitats!

Hola, sóc la Kim, una mare i una entusiasta del stop-motion amb formació en creació de mitjans i desenvolupament web. Tinc una gran passió pel dibuix i l'animació, i ara estic submergint-me de cap en el món del stop-motion. Amb el meu bloc, comparteixo els meus aprenentatges amb vosaltres.