Kodeky: Co jsou ve videu?

od kim Aktualizováno: Června 27, 2022

Kodeky jsou důležitou součástí procesu výroby videa. Kodeky jsou sada algoritmů, které se používají komprimovat a dekomprimovat video a audio soubory. Kodek je zásadní pro zmenšení velikosti souborů, což vám umožní rychleji je přenášet a ukládat.

V tomto článku si představíme, co jsou kodeky, jak fungují, a jejich význam v procesu výroby videa.

Definice kodeku

Kodek je technologie, která kóduje video, audio a datové toky v digitální podobě. Kodeky komprimují data, takže zabírají méně místa v úložišti nebo pro přenos, a také zlepšují kvalitu video nebo audio streamu vylepšením jeho obrazu nebo zvuku.

Kodeky jsou široce používány v online distribuci filmu, televize a hudby. Online streamovací služby jako např Netflix, Amazon Prime Video a Spotify pomocí kodeků komprimovat jejich obsah bez kompromisů v kvalitě. Kódování videí pomocí pokročilých kodeků je může zmenšit a přitom zachovat kvalitu původního zdrojového materiálu. To umožňuje streamovacím službám snadno distribuovat videa zákazníkům, aniž by jejich sítím nebo infrastruktuře vznikaly obrovské náklady na šířku pásma.

Kromě toho, že umožňují efektivní ukládání a přenos, mohou kodeky poskytovat několik dalších výhod poskytovatelům online streamování, jako jsou:

• Rychlejší načítání
• Zlepšená energetická účinnost
• Lepší škálovatelnost
• Zvýšená kompatibilita zařízení

Kodeky lze také použít pro bezpečnostní účely šifrování souborů obsahu aby k nim měli přístup pouze oprávnění uživatelé.

Role kodeků ve videu

Kodeky, zkratka „coder-decoder“, jsou algoritmy zodpovědné za kompresi a dekompresi video a audio souborů. Pomocí specializovaných kompresních technik jsou kodeky schopny minimalizovat velikost video a audio souborů bez výrazné ztráty kvality. To umožňuje rychlejší nahrávání a stahování – ať už streamujete film nebo hrajete hry online – a zároveň zabírá mnohem méně místa na pevném disku.

Kromě toho se kodeky používají také při záznamu a následném zpracování video dat k vytvoření obrazu s nejvyšším možným rozlišením s různými snímkovými frekvencemi, datovými toky, barevnými hloubkami atd. Kodeky určují, jaký typ záznamové technologie bude použit – např. 4K rozlišení nebo HD – za účelem optimalizace zážitku ze sledování. V závislosti na konkrétních požadavcích pro každou aplikaci je k dispozici několik různých typů kodeků, jako jsou:

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

Kodek funguje tak, že komprimuje vstupní proud (tj. video nebo zvuk) do menších velikostí souborů, které lze efektivněji spravovat po sítích nebo je ukládat na místní disky; toto je známé jako kódování. Naopak při přehrávání (například při streamování videa online) je třeba komprimované soubory převést zpět do původního vysoce kvalitního formátu, čehož je dosaženo dekódování zakódované informace z dřívějška; tento proces je známý jako dekódování. S pomocí vhodného hardwaru (jako jsou grafické karty atd.) hardwarově podporované kódování mohou výrazně zlepšit rychlost kódování při minimální ztrátě kvality – což je činí vhodnými pro aplikace s vysokou snímková frekvence požadavky, jako jsou streamovací služby v reálném čase nebo cloudové hraní.

Typy kodeků

Kodeky jsou mízou video obsahu – určují, jak jsou videa komprimována, dekomprimována a přenášena. Umožňují nám sledovat videa různých velikostí a rozlišení na téměř jakémkoli zařízení. K dispozici je mnoho různých typů kodeků, z nichž každý hraje jinou roli v procesu sledování video obsahu.

V tomto článku se na to podíváme hlouběji nejběžnější typy kodeků:

Ztrátové kodeky

Ztrátové kodeky jsou standardy komprese, které snižují kvalitu původního videa a obětují kvalitu obrazu a dat kvůli velikosti souboru. Cílem je vytvořit video stream dostatečně malý, aby jej bylo možné rychle a efektivně prohlížet nebo stahovat. Ve srovnání s bezztrátovými kodeky ztrátové kodeky obvykle produkují menší soubory s méně daty, ale to jde na úkor ostrosti a celkové věrnosti.

Dva nejběžnější typy ztrátových kodeků jsou intraframe or konstantní datový tok (CBR) a mezirámec or variabilní datový tok (VBR). Kódování uvnitř rámce zaznamená celý rámec obsahu jako jednu jednotku v rámci každého komprimovaného souboru; výsledkem jsou velké soubory, ale méně artefaktů mezi jednotlivými snímky a celkově vyšší kvalita obrázků. Mezirámcové kódování rozděluje rámce obsahu do sekcí, aby umožnilo více komprimovaných sekcí bez znatelné změny mezi snímky; výsledné soubory mívají menší velikosti než intraframe, ale také více artefaktů mezi snímky.

Mezi oblíbené příklady ztrátových kodeků patří MPEG-4 AVC / H.264, MPEG-2 a H.265 / HEVC, Windows Media Video 9 (WMV9), RealVideo 9 (RV9), DivX, XviD a VP8/VP9. Ty se staly stále populárnějšími v aplikacích pro streamování videa, jako je YouTube, díky jejich schopnosti rychle komprimovat velké množství dat bez výrazného snížení kvality obrazu – návštěvníci mohou sledovat dlouhá videa s relativně nízkou šířkou pásma při zachování přiměřené vizuální čistoty.

Bezztrátové kodeky

Video kodeky jsou typ počítačového softwaru používaného pro kompresi digitálních video dat nebo kódování. Tento proces je nezbytný při práci s velkými digitálními soubory, aby se zmenšila velikost souboru a zvýšila se rychlost stahování, přenosu nebo streamování souboru. Kodeky jsou rozděleny do dvou odlišných kategorií: ztrátová a bezztrátový kodeky.

Bezztrátové kodeky poskytují přesnou digitální repliku souboru po zakódování tím, že poskytují úplnou přesnost dat, což umožňuje přesnou digitální duplikaci během dekomprese. Zabírá více místa než ztrátová komprese ale také nezahrnuje vlastní zkreslení, stejně jako snadno umožňuje úpravy zvuku/obrázku bez jakéhokoli kompromisu v kvalitě. Bezztrátové kodeky zahrnují algoritmy jako:

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

Hardwarové kodeky

Hardwarové kodeky jsou kodeky, které používají vyhrazené hardwarové prostředky ke kódování a dekódování video signálů. Některé relativně nové počítačové systémy, jako jsou notebooky, obsahují hardwarovou jednotku kodéru videa, kterou lze použít k urychlení procesu kódování. Tyto jednotky jsou velmi účinné a oproti softwarovým kodekům mohou poskytnout významné výkonnostní výhody. Kromě toho existují některé samostatné hardwarové kodeky, které nabízejí výsledky v profesionální kvalitě pro aplikace vysílání/streamingu.

Existují dva hlavní typy hardwarových kodeků Komprese/Kódování a Dekódovací kodeky:

• Kompresní/kódovací kodeky: Tato zařízení se často dodávají s vlastním proprietárním softwarem, ačkoli mohou být k dispozici i další možnosti. Používají specializované komponenty k provádění kódování videa při velmi vysoké rychlosti bez velké spotřeby energie resp Napájení CPU vzhledem k softwarovým kodérům. Stejně jako softwarové kodéry budou obvykle produkovat různé výstupní formáty, jako je např H.264 nebo MPEG-2/4 formáty.
• Dekódovací kodeky: Tato zařízení, známá také jako dekódovací karty nebo akcelerátory dekódování, obsahují výkonné vyhrazené čipy navržené speciálně pro dekódování komprimovaných video signálů v reálném čase bez přílišné spotřeby systémových zdrojů (Napájení CPU). Vyhrazené dekódovací karty jsou samozřejmostí v profesionálních prostředích, kde je potřeba rychle dekomprimovat velké množství videí s minimálním dopadem na výkon a stabilitu systému.

Populární kodeky

Kodeky jsou nezbytné pro každého, kdo pracuje s video médii. Jsou to ingredience vašeho video souboru, ingredience, které umožňují videopřehrávači rozlišovat mezi videem a zvukem, a metody komprese dat, aby bylo snazší je ukládat a streamovat. K dispozici je celá řada kodeků a je třeba vybrat ten správný pro váš projekt.

V této sekci budeme diskutovat o nejoblíbenější kodeky:

H.264

H.264 (Také známý jako AVC MPEG-4) je jedním z nejpopulárnějších kodeků pro kódování digitálních video souborů pro použití v různých aplikacích – od streamovacích služeb přes Blu-ray přehrávače až po chytré telefony. Jeho schopnost komprimovat vysoce kvalitní video do relativně malých velikostí souborů z něj dělá jeden z nejpoužívanějších a nejuniverzálnějších kodeků na dnešním trhu.

H.264 funguje tak, že rozděluje digitální snímky na bloky 8×8 pixelů a poté je komprimuje řadou různých algoritmů. Protože je H.264 tak efektivní, dokáže vytvářet velmi kvalitní digitální video i při velmi nízkém datovém toku, takže je ideální pro širokou škálu aplikací od HDTV vysílání po spotřebitelské přehrávače médií a streamovací služby pro chytré telefony/tablety.

H.264 poskytuje podporu jak pro progresivní skenování (kdy všechny řádky obrazu začnou skenovat všechny najednou), tak pro prokládané skenování videa, ačkoli většina moderních kodeků podporuje pouze progresivní skenování, protože jsou efektivnější z hlediska velikosti souboru a využití šířky pásma. H.264 je také schopen zpracovat rozlišení až 4K (4096 × 2160 pixelů)a ujistěte se, že zůstane relevantní, protože více tvůrců obsahu postupem času přechází na větší rozlišení.

Spolu s jeho účinností je jednou z hlavních výhod H.264 skutečnost, že jej již přijalo mnoho výrobců zařízení, což uživatelům usnadňuje odesílání obsahu mezi zařízeními, aniž by se museli starat o problémy s kompatibilitou nebo nekompatibilní konfigurace softwaru/hardwaru. Z tohoto důvodu zůstává H.264 i dnes důležitým kodekem pro širokou škálu zařízení a aplikací, a to navzdory novějším dostupným možnostem, jako je např. HEVC (vysoce účinné kódování videa).

H.265

H.265, také známý jako Videokódování s vysokou účinností (HEVC), je standard pro kompresi videa, který poskytuje efektivnější kódování než jeho předchůdce, H.264/MPEG-4 AVC (pokročilé kódování videa). Podporuje rozlišení 8K a dokáže komprimovat video soubory až dvakrát efektivněji jako předchozí standard – s až O 40 procent vyšší zachování kvality než jeho předchůdce.

H.265 je přirozeným nástupcem H.264/MPEG-4 AVC, který poskytuje větší možnosti komprese s minimálními komplikacemi a plynulejším přehráváním na přehrávacích zařízeních, jako jsou televize, chytré telefony, notebooky a tablety. Jedná se o formát s otevřeným zdrojovým kódem vhodný pro všechny typy obsahu – od televizního vysílání po streamovaná videa přes internet a disky Blu-ray – umožňuje tvůrcům obsahu poskytovat maximální kvalitu videa a zároveň minimalizovat náklady na šířku pásma.

Flexibilita H.265 umožňuje jeho použití v široké řadě aplikací, jako jsou:

• Televizní vysílání (včetně 4K nebo dokonce 8K)
• Streamovací a komunikační služby včetně služeb pro mobilní a satelitní zařízení
• Zážitky z virtuální reality
• Aplikace ve zdravotnictví
• Nový obrazový formát HEIF – umožňuje, aby byly snímky pořízené digitálními fotoaparáty nebo telefony s fotoaparátem komprimovány více než kdy dříve, aniž by došlo ke ztrátě detailů obrazu.

VP9

VP9 je otevřený a bezplatný video kodek vytvořený společností Google. Vyvinutý pro použití ve webových aplikacích nabízí nejmodernější technologii s vylepšenou kompresí pro streamování a stahování při nižších přenosových rychlostech.

VP9 také obsahuje různé funkce, které jsou užitečné pro video aplikace:

• vysoký dynamický rozsah a barevné prostory,
• režim bezztrátového kódování,
• adaptivní streamování a škálovatelnost kodéru.

Podporuje nečtvercové pixely, překrývající se čtverce různých barev nebo hodnot jasu, metody dočasného predikčního kódování (jako je kompenzace pohybu) a také metody intra prediktivního kódování (jako jsou diskrétní kosinusové transformace). VP9 má také schopnost kódovat obrázky až do 8 bitů barevné hloubky na pixel. Tento formát umožňuje lepší kvalitu obrazu prostřednictvím vizuálních detailů, jako je snížená hladina šumu a ostřejší okraje oproti jiným předchozím kodekům.

Při dekódování streamu VP9 provede zařízení uživatele veškerou práci, aby jej dekódovalo zpět do jediného snímku videa. Díky tomu je rychlý přístup a umožňuje rychlejší přehrávání než u některých jiných kodeků nízké nároky na paměť. To platí zejména tehdy, když online uživatelé přistupují k více streamům najednou z více zdrojů; mohou tak učinit, aniž by museli mít všechny své výpočetní zdroje vázány na dekódování každého zvlášť. Navíc doručení pomocí běžného formátu souboru, jako je např MP4 pomáhá umožnit kompatibilitu mezi zařízeními nebo platformami, které by jinak nemusely být schopny zobrazit obsah zakódovaný v jiných formátech, jako je WebM nebo MKV.

Kodeky a kvalita videa

Kodeky jsou důležitou součástí kódování a dekódování videa, která může ovlivnit kvalitu videa. Kodeky se používají ke kompresi a dekomprimaci video souborů a zvolený typ kodeku může ovlivnit velikost a kvalitu videa.

V tomto článku budeme diskutovat o různých typech kodeků a jak mohou ovlivnit kvalitu videa:

bitrate

bitrate je měřítkem toho, kolik informací potřebuje kodek k reprezentaci daného videa. Přenosová rychlost měřená v bitech za sekundu může ovlivnit obojí kvalitu videa a jak velká bude velikost jeho souboru.

Čím vyšší je bitrate, tím více podrobností může být zahrnuto do procesu kódování (nebo komprese). a tím lepší kvalitu obrazu, kterou získáte. Znamená to však také, že bude třeba uložit nebo přenést větší soubory. Pokud posíláte video přes jakýkoli druh digitální sítě (jako je internet), můžete zjistit, že vyšší datové toky způsobují znatelné prodloužení latence nebo doby ukládání do vyrovnávací paměti.

Dalším faktorem, který ovlivňuje datový tok, je rozlišení – s rostoucím rozlišením roste i velikost souboru – ale to závisí na dalších vlastnostech, jako je např použité kodeky, snímková frekvence a velikosti snímků. Obecně platí, že nižší přenosové rychlosti mají tendenci poskytovat videa horší kvality, i když jsou jiné faktory, jako je rozlišení, vysoké.

Všechny kodeky mají svůj vlastní navrhovaný ideální rozsah nejlepší kvalita obrazu a nejnižší spotřeba dat takže se během procesu komprese nezapomeňte podívat na preferované kodéry.

Rozlišení

Rozlišení je měřítkem informace o videu v pixelech a je jedním z primárních faktorů, které určují kvalitu videa. Je důležité tomu rozumět vyšší rozlišení vždy vytvoří lépe vypadající videa protože v každém snímku je prostě více pixelů. Nejběžnější rozlišení používaná při online streamování jsou 1920 × 1080 (Full HD) a 1280 × 720 (HD).

Video s vyšším rozlišením vyžaduje vyšší výpočetní výkon, což může způsobit problémy s kompatibilitou, pokud systém uživatele není aktuální. Videa s vyšším rozlišením také znamenají větší soubory, které vyžadují lepší kodek, aby se daly správně přehrávat na všech zařízeních. Mezi běžné průmyslové kodeky používané pro online streamování patří H.264 nebo AVC, VP8, VP9 a HLS nebo Apple HLS (HTTP Live Streaming).

V závislosti na vaší aplikaci a typu zařízení, do kterého plánujete doručovat svůj obsah, určí, který kodek je pro vás nejlepší.

Nakonec, pokud máte vhodné nastavení kódování, které obsahuje nejlepší dostupný kodek pak byste neměli mít problém s doručením vysoce kvalitní videa v jakémkoli rozlišení který nebude trpět problémy s ukládáním do vyrovnávací paměti ani jinými problémy s přehráváním, přičemž si stále zachová dobrou úroveň vizuální věrnosti.

Snímková frekvence

Snímková frekvence je klíčovým faktorem, pokud jde o kvalitu videa a kodeky. Je to míra toho, kolik jednotlivých snímků je zachyceno za jednu sekundu, obvykle měřeno v snímků za sekundu (FPS). Čím vyšší je snímková frekvence, tím plynulejší bude záběr. Nízká obnovovací frekvence má za následek trhané video, zatímco vyšší snímkové frekvence jsou efektivnější při poskytování plynulého obrazu.

Například při záznamu s 8 FPS kamerou oproti 30 FPS kamerou bude 8 FPS kamera produkovat trhanější záběry díky nižšímu počtu snímků za sekundu. Na druhou stranu kamera s 30 FPS produkuje plynulejší záběry s větším rozmazáním pohybu mezi nimi než kamera s 8 FPS, protože by bylo třikrát více zachycených snímků.

Kromě toho různé kodeky vyžadují různé minimální nebo maximální snímkové frekvence pro optimální výsledky. Při nesprávném použití nebo bez znalosti požadavků vašeho kodeku na kompatibilitu snímkové frekvence může dojít ke zhoršení kvality videa. Nejběžnější standardní snímkové frekvence pro většinu současných video formátů a sledování jsou 24 fps (filmy) a 30 fps (televizní pořady). Některé kodeky však mohou podporovat i vyšší – jako např 48 fps nebo dokonce 60 fps – a zároveň poskytuje vynikající vzhled a hladkost ve srovnání s jejich nižšími protějšky.

Proč investovat do čističky vzduchu?

Závěrem lze říci, že porozumění kodekům je důležitou součástí vytváření a prohlížení videí na našich digitálních zařízeních. Znalost základů zvukových a obrazových kodeků, jejich definic a podstatných rozdílů mezi nimi nám může pomoci učinit informovanější rozhodnutí při výběru a prohlížení digitálních médií. Navíc mít obecný přehled o nejpoužívanější video kodeky nám také může poskytnout lepší pochopení toho, jak mohou různé kodeky změnit vzhled a zvuk videa.

Nakonec je užitečné mít to na paměti ne všechny video kodeky jsou křížově kompatibilní—to znamená, že některá videa, která vyžadují jeden kodek, se nemusí na jiném zařízení přehrát správně, pokud tento konkrétní typ nerozpozná. Naštěstí nyní máme více možností než kdy jindy, pokud jde o prohlížení našeho oblíbeného digitálního obsahu – včetně lepší kompatibility mezi více platformami. Udělejte si proto čas hledáním správného formátu pro vás a zjistěte, který z nich nejlépe vyhovuje vašim potřebám!

Ahoj, jmenuji se Kim, máma a nadšenkyně stop-motion se zkušenostmi s tvorbou médií a vývojem webu. Mám obrovskou vášeň pro kreslení a animaci a teď se vrhám po hlavě do světa stop-motion. Na svém blogu s vámi sdílím své poznatky.