Codecs: Hvad er de i video?

af kim Opdateret: 27. Juni, 2022

Codecs er en vigtig del af videoproduktionsprocessen. Codecs er et sæt algoritmer, der er vant til komprimere og dekomprimere video- og lydfiler. Et codec er afgørende for at reducere størrelsen på filerne, så du kan overføre og gemme dem hurtigere.

I denne artikel vil vi introducere, hvad codecs er, hvordan de fungerer, og deres betydning i videoproduktionsprocessen.

Definition af et codec

Et codec er en teknologi, der koder video, lyd og datastrømme i digital form. Codecs komprimerer dataene, så de fylder mindre i lagring eller til transmission, og forbedrer også kvaliteten af ​​en video- eller lydstream ved at forbedre dets visuelle eller lyd.

Codecs bruges flittigt i online distribution af film, tv og musik. Online streamingtjenester som f.eks Netflix, Amazon Prime Video og Spotify bruge codecs til at komprimere deres indhold uden at gå på kompromis med kvaliteten. Kodning af videoer med avancerede codecs kan gøre dem mindre i størrelse, samtidig med at kvaliteten af ​​det originale kildemateriale bevares. Dette gør det muligt for streamingtjenester nemt at distribuere videoer til kunder uden at pålægge deres netværk eller infrastruktur store båndbreddeomkostninger.

Ud over at muliggøre effektiv lagring og transmission, kan codecs give adskillige andre fordele til online streamingudbydere såsom:

• Hurtigere ladetider
• Forbedret energieffektivitet
• Bedre skalerbarhed
• Øget enhedskompatibilitet

Codecs kan også bruges til sikkerhedsformål af kryptering af indholdsfiler så kun autoriserede brugere kan få adgang til dem.

Codecs rolle i video

Codecs, en forkortelse af "coder-decoder", er algoritmer, der er ansvarlige for at komprimere og dekomprimere video- og lydfiler. Ved at bruge specialiserede komprimeringsteknikker er codecs i stand til at minimere størrelsen af ​​video- og lydfiler uden væsentligt at miste kvalitet. Dette muliggør hurtigere upload- og downloadhastigheder – uanset om du streamer en film eller spiller et spil online – samt optager meget mindre plads på din harddisk.

Derudover bruges codecs også ved optagelse og efterbehandling af videodata for at skabe billeder i den højest mulige opløsning med varierende billedhastigheder, bithastigheder, farvedybder osv. Codecs bestemmer, hvilken type optageteknologi der skal bruges – f.eks. 4K opløsning eller HD – for at optimere seeroplevelsen. Afhængigt af de specifikke krav til hver applikation er der flere forskellige typer codecs tilgængelige, såsom:

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

Et codec fungerer ved at komprimere en inputstrøm (dvs. video eller lyd) til mindre filstørrelser, der kan administreres mere effektivt over netværk eller lagres på lokale drev; dette er kendt som kodning. Omvendt ved afspilning (f.eks. ved streaming af videoer online), skal de komprimerede filer konverteres tilbage til deres originale højkvalitetsformat, hvilket opnås ved at afkodning den kodede information fra før; denne proces er kendt som afkodning. Ved hjælp af passende hardware (såsom grafikkort osv.), hardwareassisteret kodning kan forbedre kodningshastigheden massivt med minimalt tab i kvalitet – hvilket gør dem velegnede til applikationer med høj billedhastighed krav såsom streamingtjenester i realtid eller skyspil.

Typer af codecs

Codecs er livsnerven i videoindhold – de bestemmer, hvordan videoer komprimeres, dekomprimeres og transmitteres. De gør det muligt for os at se videoer i forskellige størrelser og opløsninger på næsten enhver enhed. Der er mange forskellige typer codecs tilgængelige, som hver spiller en forskellig rolle i processen med at se videoindhold.

I denne artikel vil vi se nærmere på mest almindelige typer codecs:

Lossy Codecs

Lossy codecs er komprimeringsstandarder, der reducerer kvaliteten af ​​den originale video, hvilket ofrer billedkvalitet og data af hensyn til filstørrelsen. Målet er at gøre en videostream lille nok, så den kan ses eller downloades hurtigt og effektivt. Sammenlignet med tabsfri codecs producerer tabsgivende codecs typisk mindre filer med færre data, men det kommer på bekostning af skarphed og generel troskab.

De to mest almindelige typer af codecs med tab er intraframe or konstant bitrate (CBR) , interframe or variabel bitrate (VBR). Intraframe-kodning registrerer en hel indholdsramme som en enkelt enhed i hver komprimeret fil; dette resulterer i store filer, men færre artefakter mellem hver ramme og billeder af højere kvalitet generelt. Interframe-kodning opdeler indholdsrammer i sektioner for at tillade mere komprimerede sektioner uden mærkbar ændring mellem frames; resulterende filer har tendens til at have mindre størrelser end intraframes, men også flere artefakter mellem frames.

Populære eksempler på tabsgivende codecs omfatter MPEG-4 AVC / H.264, MPEG-2 , H.265 / HEVC, Windows Media Video 9 (WMV9), RealVideo 9 (RV9), DivX, XviD , VP8/VP9. Disse er blevet mere og mere populære i videostreaming-applikationer såsom YouTube på grund af deres evne til hurtigt at komprimere store mængder data uden væsentlige ofre i billedkvalitet - besøgende kan se lange videoer med en relativt lav båndbreddeforbindelse, mens de bevarer en rimelig visuel klarhed.

Tab uden codecs

Video-codecs er en type computersoftware, der bruges til digital videodatakomprimering eller kodning. Denne proces er nødvendig, når du arbejder med store digitale filer for at reducere størrelsen af ​​filen og øge, hvor hurtigt filen downloades, overføres eller streames. Codecs er opdelt i to forskellige kategorier: lossy , tabsfri codecs.

Tabsfri codecs giver en nøjagtig digital replika af en fil efter kodning ved at give fuldstændig datanøjagtighed, hvilket giver mulighed for nøjagtig digital duplikering under dekompression. Den fylder mere end tabsgivende kompression men involverer heller ikke sin egen forvrængning samt nemt at tillade lyd/billede redigeringer uden at gå på kompromis med kvaliteten. Tabsfri codecs inkluderer algoritmer som:

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

Hardware Codecs

Hardware codecs er codecs, der bruger dedikerede hardwareressourcer til at kode og afkode videosignaler. Nogle relativt nye computersystemer, såsom bærbare computere, inkluderer en hardwarebaseret videokoderenhed, som kan bruges til at fremskynde kodningsprocessen. Disse enheder er meget effektive og kan give betydelige ydeevnefordele i forhold til softwarebaserede codecs. Derudover findes der nogle selvstændige hardware-codecs, der tilbyder resultater af professionel kvalitet til broadcast/streaming-applikationer.

De to hovedtyper af hardware-codecs er Komprimering/kodning , Afkodning af codecs:

• Komprimerings-/kodningscodecs: Disse enheder kommer ofte med deres egen proprietære software, selvom andre muligheder også er tilgængelige. De bruger specialiserede komponenter til at udføre videokodning ved meget høj hastighed uden at forbruge meget strøm eller CPU-kraft i forhold til softwarekodere. Ligesom softwareindkodere vil de normalt producere en række forskellige outputformater som f.eks H.264 eller MPEG-2/4 formater.
• Afkodning af codecs: Også kendt som afkodningskort eller afkodningsacceleratorer, har disse enheder kraftfulde dedikerede chips designet specielt til afkodning af komprimerede videosignaler i realtid uden at forbruge for mange systemressourcer (CPU-kraft). Dedikerede afkodningskort er almindelige i professionelle miljøer, hvor et stort antal videoer skal komprimeres hurtigt med minimal indvirkning på systemets ydeevne og stabilitet.

Populære codecs

Codecs er afgørende for alle, der arbejder med videomedier. De er ingredienserne i din videofil, de ingredienser, der lader videoafspilleren skelne mellem video og lyd, og metoderne til at komprimere dataene for at gøre det nemmere at gemme og streame. Der er en række tilgængelige codecs, og den rigtige til dit projekt skal vælges.

I dette afsnit vil vi diskutere mest populære codecs:

H.264

H.264 (også kendt som AVC MPEG-4) er en af ​​de mest populære codecs til kodning af digitale videofiler til brug i en række forskellige applikationer – fra streamingtjenester til Blu-ray-afspillere til smartphones. Dens evne til at komprimere video i høj kvalitet til relativt små filstørrelser gør den til en af ​​de mest udbredte og alsidige codecs på markedet i dag.

H.264 fungerer ved at opdele digitale rammer i 8×8 pixel blokke og derefter komprimere dem med en række forskellige algoritmer. Fordi H.264 er så effektiv, kan den skabe digital video af meget høj kvalitet selv ved meget lave bithastigheder, hvilket gør den ideel til en lang række applikationer fra HDTV-udsendelser til forbrugermedieafspillere og smartphone/tablet-streamingtjenester.

H.264 understøtter både progressiv scanning (hvor alle linjer i et billede begynder at scanne alle på én gang) og interlaced scanningsvideo, selvom de fleste moderne codecs kun understøtter progressiv scanning, fordi de er mere effektive med hensyn til filstørrelse og båndbreddeudnyttelse. H.264 er også i stand til at håndtere opløsninger op til 4K (4096×2160 pixels), og sikrer, at det forbliver relevant, efterhånden som flere indholdsskabere bevæger sig mod større opløsninger over tid.

Sammen med dens effektivitet er en af ​​H.264s vigtigste fordele, at den allerede er blevet adopteret af mange enhedsproducenter, hvilket gør det nemmere for brugere at sende indhold mellem enheder uden at skulle bekymre sig om kompatibilitetsproblemer eller inkompatible software/hardware-konfigurationer. Af denne grund forbliver H.264 fortsat et vigtigt codec for en lang række enheder og applikationer i dag, på trods af nyere tilgængelige muligheder som f.eks. HEVC (højeffektiv videokodning).

H.265

H.265, også kendt som High Efficiency Video Coding (HEVC), er en videokomprimeringsstandard, der giver mere effektiv kodning end sin forgænger, H.264/MPEG-4 AVC (avanceret videokodning). Den understøtter 8K opløsning og kan komprimere videofiler op til dobbelt så effektivt som den tidligere standard – med op til 40 procent mere kvalitetsfastholdelse end sin forgænger.

H.265 er den naturlige efterfølger til H.264/MPEG-4 AVC, der giver større kompressionsmuligheder med minimale komplikationer og jævnere afspilning på afspilningsenheder såsom fjernsyn, smartphones, bærbare computere og tablets. Det er et open source-format, der er velegnet til alle typer indhold – fra tv-udsendelser til streaming af videoer over internettet og Blu-ray-diske – hvilket giver indholdsskabere mulighed for at levere maksimal videokvalitet og samtidig minimere båndbreddeomkostningerne.

Fleksibiliteten af ​​H.265 gør det muligt at bruge den i en bred vifte af applikationer såsom:

• Broadcast-tv (inklusive 4K eller endda 8K)
• Streaming- og kommunikationstjenester, herunder tjenester til mobil- og satellitenheder
• Virtual reality-oplevelser
• Sundhedspleje applikationer
• Det nye HEIF billedformat – gør det muligt for billeder taget fra digitale stillkameraer eller kameratelefoner at blive komprimeret længere end nogensinde før uden tab af billeddetaljer.

VP9

VP9 er en åben og royaltyfri video-codec skabt af Google. Den er udviklet til brug i webapps og tilbyder den nyeste teknologi med forbedret komprimering til streaming og download ved lavere bithastigheder.

VP9 har også forskellige funktioner, der er nyttige til videoapplikationer:

• højt dynamisk område og farverum,
• tabsfri kodningstilstand,
• adaptiv streaming og encoder skalerbarhed.

Det understøtter ikke-kvadratiske pixels, overlappende kvadrater med forskellige farver eller luminansværdier, tidsforudsigelseskodningsmetoder (såsom bevægelseskompensation) samt intraforudsigelseskodningsmetoder (såsom diskrete cosinustransformationer). VP9 har også mulighed for at kode billeder med op til 8 bits farvedybde pr. pixel. Formatet muliggør bedre billedkvalitet gennem visuelle detaljer som reducerede støjniveauer og skarpere kanter i forhold til andre tidligere codecs.

Når en VP9-stream afkodes, gør brugerens enhed alt arbejdet for at afkode den tilbage til en enkelt videoramme. Dette gør det hurtigt at få adgang og giver mulighed for hurtigere afspilning end med nogle andre codecs på grund af dens lave krav til hukommelse. Dette gælder især, når onlinebrugere får adgang til flere streams på én gang fra flere kilder; de kan gøre det uden at have alle deres computerressourcer bundet op på at afkode hver enkelt separat. Derudover levering ved brug af et almindeligt filformat som f.eks MP4 hjælper med at muliggøre kompatibilitet mellem enheder eller platforme, der ellers ikke ville være i stand til at se indhold kodet i andre formater som WebM eller MKV.

Codecs og videokvalitet

Codecs er en vigtig del af kodning og afkodning af video, hvilket kan påvirke kvaliteten af ​​videoen. Codecs bruges til at komprimere og dekomprimere videofiler, og den type codec, du vælger, kan påvirke størrelsen og kvaliteten af ​​videoen.

I denne artikel vil vi diskutere de forskellige typer codecs og hvordan de kan påvirke kvaliteten af ​​en video:

Bitrate

Bitrate er et mål for, hvor meget information et codec skal bruge for at repræsentere en given video. Målt i bits per sekund kan bithastigheden påvirke både kvaliteten af ​​videoen , hvor stor dens filstørrelse vil være.

Jo højere bitrate, jo flere detaljer kan inkluderes i kodningsprocessen (eller komprimering). og dermed den bedre billedkvalitet får du. Det betyder dog også, at større filer skal gemmes eller transmitteres. Hvis du sender din video over et hvilket som helst digitalt netværk (som internettet), vil du muligvis opleve, at højere bithastigheder forårsager en mærkbar stigning i latens eller buffertid.

En anden faktor, der påvirker bithastigheden, er opløsning – efterhånden som opløsningerne stiger, øges filstørrelsen også – men dette afhænger af andre karakteristika som f.eks. anvendte codecs, billedhastighed og billedstørrelser. Generelt har lavere bithastigheder tendens til at give dårligere kvalitet videoer, selvom andre faktorer som opløsning er høj.

Codecs har alle deres eget foreslåede ideelle udvalg til bedste billedkvalitet og mindst dataforbrug så sørg for at se på dine foretrukne indkodere under komprimeringsprocessen.

Løsning

Opløsning er målet for en videos information i form af pixels, og det er en af ​​de primære faktorer, der bestemmer videokvaliteten. Det er vigtigt at forstå det højere opløsninger vil altid give bedre udseende videoer fordi der simpelthen er proppet flere pixels i hver frame. De mest almindelige opløsninger, der bruges i online streaming er 1920 × 1080 (Full HD) , 1280 × 720 (HD).

Video med højere opløsning kræver mere processorkraft, hvilket kan forårsage kompatibilitetsproblemer, hvis brugerens system ikke er opdateret. Videoer med højere opløsning betyder også større filer, som kræver et bedre codec for at kunne afspille korrekt på alle enheder. Almindelige industri-codecs, der bruges til online streaming, omfatter H.264 eller AVC, VP8, VP9 og HLS eller Apple HLS (HTTP Live Streaming).

Afhængigt af din applikation og den type enhed, du planlægger at levere dit indhold til, vil det afgøre, hvilket codec der er bedst for dig.

I sidste ende, hvis du har en passende kodningsopsætning, der indeholder bedste tilgængelige codec så skulle du ikke have noget problem med at levere højkvalitetsvideoer i enhver opløsning der ikke lider af buffering eller andre afspilningsproblemer, mens den stadig bevarer et godt niveau af visuel troskab.

Frame Rate

Frame rate er en nøglefaktor, når det kommer til videokvalitet og codecs. Det er målet for, hvor mange individuelle billeder, der fanges på et sekund, normalt målt i billeder per sekund (FPS). Jo højere billedhastigheden er, jo jævnere vil optagelserne se ud. Lave billedhastigheder resulterer i hakkende video, mens højere billedhastigheder er mere effektive til at give et flydende billede.

For eksempel, når du optager med et 8 FPS-kamera vs. et 30 FPS-kamera, vil et 8 FPS-kamera producere mere hakkere optagelser på grund af dets lavere antal billeder pr. sekund. På den anden side producerer et 30 FPS-kamera mere jævne optagelser med mere bevægelsessløring mellem dem, end et 8 FPS-kamera gør, da der ville være tre gange så mange optagede billeder.

Oven i det kræver forskellige codecs forskellige minimum eller maksimum frame rates for optimale resultater. Hvis det bruges forkert eller uden at kende dit codec's krav til frame rate kompatibilitet, kan din videokvalitet lide. De mest almindelige standard billedhastigheder for de fleste aktuelle videoformater og seeroplevelser er 24 fps (film) og 30 fps (tv-shows). Nogle codecs kan dog også understøtte højere - som f.eks 48 fps eller endda 60 fps – samtidig med at de giver overlegen visuelt og glathed sammenlignet med deres lavere modstykker.

Konklusion

Afslutningsvis er forståelse af codecs en vigtig del af at skabe og se videoer på vores digitale enheder. At kende det grundlæggende i audio- og video-codecs, deres definitioner og de væsentlige forskelle mellem dem kan hjælpe os med at træffe en bedre informeret beslutning, når vi vælger og ser digitale medier. Derudover at have et generelt overblik over mest populære video-codecs kan også give os mere forståelse for, hvordan forskellige codecs kan ændre udseendet og lyden af ​​video.

Endelig er det nyttigt at huske på det ikke alle video-codecs er krydskompatible– hvilket betyder, at visse videoer, der kræver én codec, muligvis ikke afspilles korrekt på en anden enhed, hvis den ikke genkender den pågældende type. Heldigvis har vi nu flere muligheder end nogensinde, når det kommer til at se vores foretrukne digitale indhold – inklusive bedre kompatibilitet på tværs af flere platforme. Så tag dig tid til at undersøge det rigtige format for dig og find ud af, hvilket der passer bedst til dine behov!

Hej, jeg er Kim, en mor og en stop-motion entusiast med en baggrund i medieskabelse og webudvikling. Jeg har en kæmpe passion for tegning og animation, og nu dykker jeg med hovedet ind i stop-motion-verdenen. Med min blog deler jeg mine erfaringer med jer.