Koodekid: mis need videos on?

autor kim Uuendatud: Juuni 27, 2022

Koodekid on videotootmisprotsessi oluline osa. Koodekid on algoritmide komplekt, millega on harjunud video- ja helifailide tihendamine ja lahtipakkimine. Kodek on failide suuruse vähendamisel ülioluline, võimaldades teil neid kiiremini üle kanda ja salvestada.

Selles artiklis tutvustame, mis on koodekid, kuidas nad töötavadja nendega tähtsust video tootmisprotsessis.

Kodeki määratlus

Kodek on tehnoloogia, mis kodeerib video-, heli- ja andmevooge digitaalsel kujul. Koodekid tihendavad andmeid, nii et need võtavad salvestuses või edastamiseks vähem ruumi, ning parandavad ka video- või helivoo kvaliteeti, parandades selle visuaali või heli.

Kodekeid kasutatakse laialdaselt filmide, telesaadete ja muusika veebilevitamisel. Internetis voogedastusteenused nagu Netflix, Amazon Prime Video ja Spotify kasutage nende sisu tihendamiseks koodekeid ilma kvaliteedis järeleandmisi tegemata. Videote kodeerimine täiustatud koodekitega võib muuta need väiksemaks, säilitades samas algse lähtematerjali kvaliteedi. See võimaldab voogedastusteenustel hõlpsalt klientidele videoid levitada, ilma et see tooks nende võrkudele või infrastruktuurile suuri ribalaiuskulusid.

Lisaks tõhusale salvestamisele ja edastamisele võivad koodekid pakkuda võrgus voogesituse pakkujatele mitmeid muid eeliseid, näiteks:

• Kiiremad laadimisajad
• Parem energiatõhusus
• Parem mastaapsus
• Suurenenud seadme ühilduvus

Kodekeid saab turvalisuse huvides kasutada ka sisufailide krüptimine et neile pääseksid juurde ainult volitatud kasutajad.

Kodekite roll videos

Koodekid, lühend sõnadest "kooder-dekooder", on algoritmid, mis vastutavad video- ja helifailide tihendamise ja lahtipakkimise eest. Spetsiaalseid tihendustehnikaid kasutades suudavad koodekid video- ja helifailide suurust minimeerida ilma kvaliteeti oluliselt kaotamata. See võimaldab kiiremat üles- ja allalaadimiskiirust – olenemata sellest, kas voogesitate filmi või mängite võrgus mängu – ning võtab kõvakettal palju vähem ruumi.

Lisaks kasutatakse koodekeid ka videoandmete salvestamisel ja järeltöötlemisel, et luua võimalikult kõrge eraldusvõimega pilte erineva kaadrisageduse, bitikiiruse, värvisügavusega jne. Kodekited määravad, millist tüüpi salvestustehnoloogiat kasutatakse – nt 4K resolutsioon või HD – vaatamiskogemuse optimeerimiseks. Sõltuvalt iga rakenduse konkreetsetest nõuetest on saadaval mitut erinevat tüüpi koodekid, näiteks:

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

Kodek töötab sisendvoo (st video või heli) tihendamisel väiksemateks failisuurusteks, mida saab tõhusamalt hallata võrkude kaudu või salvestada kohalikele draividele; seda tuntakse kui kodeerimine. Vastupidiselt taasesitamisel (näiteks videote võrgus voogesitamisel) tuleb tihendatud failid teisendada tagasi nende algsesse kvaliteetsesse vormingusse, mis saavutatakse dekodeerimine kodeeritud teave varasemast; seda protsessi tuntakse kui dekodeerimine. Sobiva riistvara (nagu graafikakaardid jne) abil riistvara abil kodeerimine võivad oluliselt parandada kodeerimiskiirust minimaalse kvaliteedikaotusega, mis muudab need sobivaks rakenduste jaoks, millel on kõrge kaadrisagedus nõuded, nagu reaalajas voogedastusteenused või pilvemängud.

Kodekite tüübid

Koodekid on videosisu elujõud – need määravad, kuidas videoid tihendatakse, lahtipakkitakse ja edastatakse. Need võimaldavad meil vaadata erineva suuruse ja eraldusvõimega videoid peaaegu igas seadmes. Saadaval on palju erinevat tüüpi koodekeid, millest igaüks mängib videosisu vaatamise protsessis erinevat rolli.

Selles artiklis vaatleme üksikasjalikumalt levinumad koodekite tüübid:

Kadunud koodekid

Kadunud koodekid on tihendusstandardid, mis vähendavad algse video kvaliteeti, ohverdades pildikvaliteedi ja andmete faili suuruse huvides. Eesmärk on muuta videovoog piisavalt väikeseks, et seda saaks kiiresti ja tõhusalt vaadata või alla laadida. Võrreldes kadudeta koodekitega toodavad kadudega koodekid tavaliselt väiksemaid faile vähemate andmetega, kuid see langeb teravuse ja üldise täpsuse arvelt.

Kaks kõige levinumat kadudega koodeki tüüpi on kaadrisisene or konstantne bitikiirus (CBR) ja interframe or muutuv bitikiirus (VBR). Kaadrisisene kodeerimine salvestab terve sisukaadri ühe üksusena igas tihendatud failis; Selle tulemuseks on suured failid, kuid iga kaadri vahel on vähem artefakte ja üldiselt kvaliteetsemad pildid. Kaadritevaheline kodeerimine jagab sisuraamid osadeks, et võimaldada rohkem tihendatud sektsioone ilma kaadrite vahel märgatavate muutusteta; tulemuseks olevad failid on tavaliselt väiksema suurusega kui kaadritesisesed failid, aga ka kaadrite vahel on rohkem artefakte.

Populaarsed näited kadudega koodekitest on järgmised MPEG-4 AVC / H.264, MPEG-2 ja H.265 / HEVC, Windows Media Video 9 (WMV9), RealVideo 9 (RV9), DivX, Xvid ja VP8/VP9. Need on muutunud video voogedastusrakendustes, nagu YouTube, üha populaarsemaks tänu nende võimele tihendada kiiresti suuri andmemahtusid ilma märkimisväärset pildikvaliteeti ohverdamata – külastajad saavad vaadata pikki videoid suhteliselt väikese ribalaiusega ühendusega, säilitades samal ajal mõistliku visuaalse selguse.

Kadudeta kodekid

Videokoodekid on teatud tüüpi arvutitarkvara, mida kasutatakse digitaalse video andmete tihendamiseks või kodeerimiseks. See protsess on vajalik suurte digitaalfailidega töötamisel, et vähendada faili suurust ja suurendada faili allalaadimise, edastamise või voogesituse kiirust. Koodekid jagunevad kahte erinevasse kategooriasse: kahjumlik ja kadudeta kodekid.

Kadudeta koodekid pakuvad pärast kodeerimist faili täpset digitaalset koopiat, pakkudes täielikku andmete täpsust, mis võimaldab dekompressiooni ajal täpset digitaalset dubleerimist. See võtab rohkem ruumi kui kadudega kokkusurumine kuid see ei sisalda ka oma moonutusi ning võimaldab hõlpsalt heli/pilti redigeerida ilma kvaliteedis kompromisse tegemata. Kadudeta kodekid hõlmavad selliseid algoritme nagu:

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

Riistvara kodekid

Riistvara kodekid on koodekid, mis kasutavad videosignaalide kodeerimiseks ja dekodeerimiseks spetsiaalseid riistvararessursse. Mõned suhteliselt uued arvutisüsteemid, näiteks sülearvutid, sisaldavad riistvarapõhist videokodeerijat, mida saab kasutada kodeerimisprotsessi kiirendamiseks. Need üksused on väga tõhusad ja võivad pakkuda märkimisväärset jõudlust võrreldes tarkvarapõhiste koodekitega. Lisaks on olemas mõned eraldiseisvad riistvarakoodekid, mis pakuvad ringhäälingu/voogesituse rakenduste jaoks professionaalseid tulemusi.

Kaks peamist riistvarakoodeki tüüpi on Pakkimine/kodeerimine ja Kodekite dekodeerimine:

• Tihendamise/kodeerimise koodekid: nendel seadmetel on sageli kaasas oma patenteeritud tarkvara, kuigi saadaval võivad olla ka muud valikud. Nad kasutavad spetsiaalseid komponente video kodeerimiseks väga suurel kiirusel ilma palju energiat tarbimata või CPU võimsus tarkvara kodeerijate suhtes. Nagu tarkvara kodeerijad, toodavad need tavaliselt mitmesuguseid väljundvorminguid, näiteks H.264 või MPEG-2/4 formaate.
• Kodekite dekodeerimine: Tuntud ka dekodeerimiskaartidena või dekodeerimiskiirenditena, on nendel seadmetel võimsad spetsiaalsed kiibid, mis on spetsiaalselt loodud tihendatud videosignaalide dekodeerimiseks reaalajas ilma liiga palju süsteemiressursse kulutamata (CPU võimsus). Spetsiaalsed dekodeerimiskaardid on tavalised professionaalsetes keskkondades, kus suur hulk videoid tuleb kiiresti lahti pakkida, mõjutades minimaalselt süsteemi jõudlust ja stabiilsust.

Populaarsed koodekid

Koodekid on hädavajalikud kõigile, kes töötavad videomeediumiga. Need on teie videofaili koostisosad, komponendid, mis võimaldavad videopleieril videot ja heli eristada, ning meetodid andmete tihendamiseks, et hõlbustada salvestamist ja voogesitust. Saadaval on mitmesuguseid koodekeid ja teie projekti jaoks tuleb valida õige.

Selles jaotises käsitleme kõige populaarsemad koodekid:

H.264

H.264 (Tuntud ka AVC MPEG-4) on üks populaarsemaid koodekeid digitaalsete videofailide kodeerimiseks, mida saab kasutada mitmesugustes rakendustes – voogedastusteenustest Blu-ray-mängijateni nutitelefonideni. Selle võime tihendada kvaliteetset videot suhteliselt väikesesse failisuurusesse muudab selle tänapäeval üheks kõige laialdasemalt kasutatavaks ja mitmekülgsemaks koodekiks turul.

H.264 jagab digitaalsed kaadrid 8 × 8 piksliteks plokkideks ja seejärel tihendab need erinevate algoritmidega. Kuna H.264 on nii tõhus, suudab see luua väga kõrge kvaliteediga digitaalset videot isegi väga madala bitikiirusega, muutes selle ideaalseks paljude rakenduste jaoks alates HDTV-saadetest kuni tarbijameediumipleieriteni ja nutitelefonide/tahvelarvutite voogedastusteenusteni.

H.264 toetab nii progressiivset skannimist (kus pildi kõik read hakkavad skannima korraga) kui ka põimitud skannimise videot, kuigi enamik kaasaegseid koodekeid toetab ainult progressiivset skannimist, kuna need on faili suuruse ja ribalaiuse kasutamise osas tõhusamad. H.264 on võimeline käsitlema ka eraldusvõimet kuni 4K (4096 × 2160 pikslit), tagades selle asjakohasuse, kuna rohkem sisuloojaid liigub aja jooksul suuremate eraldusvõimete poole.

Lisaks tõhususele on H.264 üks peamisi eeliseid asjaolu, et paljud seadmete tootjad on selle juba kasutusele võtnud, mis muudab kasutajatele sisu saatmise seadmete vahel lihtsamaks, ilma et peaksid muretsema ühilduvusprobleemide või ühildumatute tarkvara-/riistvarakonfiguratsioonide pärast. Sel põhjusel on H.264 endiselt oluline kodek paljude erinevate seadmete ja rakenduste jaoks, hoolimata saadaolevatest uuematest valikutest, näiteks HEVC (kõrge efektiivsusega videokodeerimine).

H.265

H.265, tuntud ka kui Suure tõhususega videokodeerimine (HEVC), on video tihendamise standard, mis tagab tõhusama kodeerimise kui tema eelkäija, H.264/MPEG-4 AVC (täiustatud videokodeerimine). See toetab 8K eraldusvõimet ja suudab videofaile tihendada kuni kaks korda tõhusamalt nagu eelmine standard – kuni 40 protsenti rohkem kvaliteedi säilimist kui tema eelkäija.

H.265 on H.264/MPEG-4 AVC loomulik järeltulija, pakkudes suuremat tihendusvõimet minimaalsete tüsistustega ja sujuvamat taasesitust taasesitusseadmetes, nagu televiisorid, nutitelefonid, sülearvutid ja tahvelarvutid. See on avatud lähtekoodiga vorming, mis sobib igat tüüpi sisu jaoks – alates telesaadetest kuni videote voogesituseni Interneti kaudu ja Blu-ray-plaatideni –, mis võimaldab sisuloojatel pakkuda maksimaalset videokvaliteeti, minimeerides samal ajal ribalaiuse kulusid.

H.265 paindlikkus võimaldab seda kasutada paljudes rakendustes, näiteks:

• Televisiooni edastamine (sh 4K või isegi 8K)
• Voogesitus- ja sideteenused, sealhulgas mobiil- ja satelliitseadmete jaoks
• Virtuaalreaalsuse kogemused
• Tervishoiu rakendused
• Uus HEIF-pildivorming – võimaldab digitaalkaameratest või kaameratelefonidest jäädvustatud pilte tihendada rohkem kui kunagi varem ilma pildi detailide kadumiseta.

VP9

VP9 on Google'i loodud avatud ja tasuta videokoodek. Veebirakendustes kasutamiseks välja töötatud see pakub tipptehnoloogiat koos täiustatud pakkimisega madalama bitikiirusega voogesituse ja allalaadimise jaoks.

VP9 sisaldab ka erinevaid funktsioone, mis on kasulikud videorakenduste jaoks:

• suur dünaamiline ulatus ja värviruumid,
• kadudeta kodeerimisrežiim,
• adaptiivne voogesitus ja kodeerija skaleeritavus.

See toetab mitteruutpiksleid, erinevate värvide või heleduse väärtuste kattuvaid ruute, ajalisi ennustuskodeerimismeetodeid (nt liikumise kompenseerimine) ja ka ennustusesiseseid kodeerimismeetodeid (nt diskreetsed koosinusteisendused). VP9-l on ka võimalus kodeerida pilte kuni 8 bitti värvisügavust piksli kohta. Vorming võimaldab paremat pildikvaliteeti tänu visuaalsetele detailidele, nagu vähendatud müratase ja teravamad servad võrreldes teiste varasemate koodekitega.

VP9 voo dekodeerimisel teeb kasutaja seade kogu töö selle dekodeerimiseks tagasi üheks videokaadriks. Tänu sellele on see kiire juurdepääs ja võimaldab kiiremat taasesitust kui mõne teise koodekiga madalad mälunõuded. See kehtib eriti siis, kui võrgukasutajad pääsevad korraga juurde mitmele voogule mitmest allikast; nad saavad seda teha ilma, et kõik oma arvutusressursid oleksid seotud igaühe eraldi dekodeerimisega. Lisaks tarnimine tavalise failivormingu abil, näiteks MP4 aitab võimaldada ühilduvust seadmete või platvormide vahel, mis muidu ei pruugi olla võimelised vaatama muudes vormingutes, nagu WebM või MKV, kodeeritud sisu.

Kodekid ja videokvaliteet

Koodekid on video kodeerimise ja dekodeerimise oluline osa, mis võib mõjutada video kvaliteet. Kodekeid kasutatakse videofailide tihendamiseks ja lahtipakkimiseks ning teie valitud koodeki tüüp võib mõjutada video suurust ja kvaliteeti.

Selles artiklis käsitleme erinevaid koodekite tüüpe ja kuidas need võivad video kvaliteeti mõjutada:

bitrate

bitrate on mõõdik, mis näitab, kui palju teavet kodek vajab antud video esitamiseks. Bittides sekundis mõõdetuna võib bitikiirus mõjutada nii video kvaliteet ja kui suur on selle faili suurus.

Mida suurem on bitikiirus, seda rohkem üksikasju saab lisada kodeerimis- (või tihendus-) protsessi ja seega ka parema pildikvaliteedi. See tähendab aga ka seda, et suuremaid faile tuleb salvestada või edastada. Kui saadate oma video mis tahes digitaalse võrgu (nt Interneti) kaudu, võite avastada, et suurem bitikiirus põhjustab märgatava latentsus- või puhverdusaja pikenemise.

Teine tegur, mis bitikiirust mõjutab, on eraldusvõime – eraldusvõime suurenedes suureneb ka faili suurus, kuid see sõltub muudest omadustest, nagu kasutatud kodekid, kaadrisagedus ja kaadri suurused. Üldiselt annavad madalamad bitikiirused videotele kehvema kvaliteediga, isegi kui muud tegurid, nagu eraldusvõime, on kõrged.

Kõigil koodekitel on oma soovitatud ideaalne vahemik parim pildikvaliteet ja väiksem andmekasutus seega uuri tihendamise ajal kindlasti oma eelistatud kodeerijaid.

resolutsioon

Eraldusvõime mõõdab video teavet pikslites ja see on üks peamisi videokvaliteedi määravaid tegureid. Oluline on sellest aru saada kõrgem eraldusvõime annab alati parema välimusega videod sest igasse kaadrisse on lihtsalt rohkem piksleid. Kõige tavalisemad võrgus voogesituses kasutatavad eraldusvõimed on 1920 × 1080 (Full HD) ja 1280 × 720 (HD).

Kõrgema eraldusvõimega video nõuab rohkem töötlemisvõimsust, mis võib põhjustada ühilduvusprobleeme, kui kasutaja süsteem pole ajakohane. Kõrgema eraldusvõimega videod tähendavad ka suuremaid faile, mis nõuavad paremat kodekit, et neid kõigis seadmetes korralikult esitada. Internetis voogesituse jaoks kasutatavad tavalised tööstuslikud kodekid hõlmavad H.264 või AVC, VP8, VP9 ja HLS või Apple HLS (HTTP reaalajas voogesitus).

Olenevalt teie rakendusest ja seadme tüübist, kuhu kavatsete oma sisu edastada, määrab teie jaoks parim koodek.

Lõppkokkuvõttes, kui teil on sobiv kodeeringu seadistus, mis sisaldab parim saadaolev kodek siis ei tohiks tarnimisega probleeme tekkida kvaliteetseid videoid mis tahes eraldusvõimega mis ei kannata puhverdamise ega muude taasesitusprobleemide tõttu, säilitades samal ajal hea visuaalse täpsuse.

Kaadrisagedus

Kaadrisagedus on videokvaliteedi ja koodekite puhul võtmetegur. See mõõdab, kui palju üksikuid kaadreid ühe sekundi jooksul jäädvustatakse, tavaliselt mõõdetakse kaadrit sekundis (FPS). Mida suurem on kaadrisagedus, seda sujuvam on kaader. Madala kaadrisageduse tulemuseks on katkendlik video, samas kui suurem kaadrisagedus on sujuva pildi pakkumisel tõhusam.

Näiteks salvestades 8 kaadrit sekundis kaameraga võrreldes 30 kaadrit sekundis kaameraga, teeb 8 kaadrit sekundis kaamera väiksema kaadrite arvu tõttu sekundis katkendlikumat kaadrit. Teisest küljest loob 30 kaadrit sekundis kaamera sujuvamat kaadrit ja nende vahel on rohkem hägusust kui 8 kaadrit sekundis kaamera, kuna jäädvustatud kaadreid oleks kolm korda rohkem.

Lisaks nõuavad erinevad koodekid optimaalsete tulemuste saavutamiseks erinevat minimaalset või maksimaalset kaadrisagedust. Kui seda kasutatakse valesti või ei teata kodeki kaadrisageduse ühilduvuse nõudeid, võib teie video kvaliteet kannatada. Enamiku praeguste videovormingute ja vaatamiskogemuste puhul on kõige levinumad standardkaadrisagedused 24 kaadrit sekundis (filmid) ja 30 kaadrit sekundis (telesaated). Mõned koodekid võivad aga toetada ka kõrgemaid – näiteks 48 kaadrit sekundis või isegi 60 kaadrit sekundis – pakkudes samal ajal paremat visuaali ja sujuvust võrreldes madalamate kolleegidega.

Järeldus

Kokkuvõtteks võib öelda, et koodekite mõistmine on meie digiseadmetes videote loomise ja vaatamise oluline osa. Heli- ja videokoodekite põhitõdede, nende definitsioonide ja nendevaheliste oluliste erinevuste tundmine aitab meil digitaalse meedia valimisel ja vaatamisel teha teadlikuma otsuse. Lisaks omades üldist ülevaadet kõige populaarsemad videokoodekid Samuti võib see anda meile parema ülevaate sellest, kuidas erinevad koodekid võivad video välimust ja heli muuta.

Lõpuks on kasulik seda meeles pidada mitte kõik videokoodekid pole ristühilduvad– mis tähendab, et teatud videoid, mis nõuavad ühte kodekit, ei pruugita teises seadmes korralikult esitada, kui see ei tuvasta seda konkreetset tüüpi. Õnneks on meil nüüd digitaalse lemmiksisu vaatamiseks rohkem võimalusi kui kunagi varem – sealhulgas parem ühilduvus mitme platvormi vahel. Seega leidke endale aega sobiva vormingu otsimiseks ja leidke, milline neist sobib teie vajadustele kõige paremini!

Tere, mina olen Kim, ema ja stop-motioni entusiast, kellel on meedialoome ja veebiarenduse taust. Mul on tohutu kirg joonistamise ja animatsiooni vastu ning nüüd sukeldun pea ees stop-motion maailma. Oma blogiga jagan teiega oma õpitut.