Koodekit: mitä ne ovat videossa?

kirjoittanut kim Päivitetty: Kesäkuu 27, 2022

koodekit ovat tärkeä osa videon tuotantoprosessia. Koodekit ovat joukko algoritmeja, jotka ovat tottuneet pakkaa ja pura video- ja äänitiedostoja. Pakkauksenhallinta on ratkaisevan tärkeä tiedostojen koon pienentämisessä, jolloin voit siirtää ja tallentaa niitä nopeammin.

Tässä artikkelissa esittelemme, mitä koodekit ovat, miten he toimivat, ja heidän merkitys videon tuotantoprosessissa.

Koodekin määritelmä

Koodekki on tekniikka, joka koodaa video-, ääni- ja datavirtoja digitaalisessa muodossa. Koodekit pakkaavat tiedot, jotta ne vievät vähemmän tilaa tallennus- tai lähetystilassa, ja myös parantavat video- tai äänivirran laatua parantamalla sen visuaalista tai ääntä.

Kodekeja käytetään laajasti elokuvien, TV:n ja musiikin online-jakelussa. Online-suoratoistopalvelut, kuten Netflix, Amazon Prime Video ja Spotify käyttää koodekkeja sisällön pakkaamiseen laadusta tinkimättä. Videoiden koodaaminen edistyneillä koodekeilla voi pienentää niitä samalla, kun alkuperäisen lähdemateriaalin laatu säilyy. Tämän ansiosta suoratoistopalvelut voivat helposti jakaa videoita asiakkaille ilman, että heidän verkoilleen tai infrastruktuurille aiheutuu valtavia kaistanleveyskustannuksia.

Tehokkaan tallennuksen ja siirron mahdollistamisen lisäksi koodekit voivat tarjota useita muita etuja online-suoratoiston tarjoajille, kuten:

• Nopeammat lastausajat
• Parempi energiatehokkuus
• Parempi skaalautuvuus
• Parempi laiteyhteensopivuus

Kodekeja voi käyttää myös turvallisuustarkoituksiin sisältötiedostojen salaamiseen jotta vain valtuutetut käyttäjät voivat käyttää niitä.

Koodekkien rooli videossa

koodekit, lyhenne sanoista "kooderi-dekooderi", ovat algoritmeja, jotka vastaavat video- ja äänitiedostojen pakkaamisesta ja purkamisesta. Käyttämällä erikoistuneita pakkaustekniikoita koodekit pystyvät minimoimaan video- ja äänitiedostojen koon heikentämättä merkittävästi laatua. Tämä mahdollistaa nopeammat lataus- ja latausnopeudet – suoratoistatko elokuvaa tai pelaat peliä verkossa – sekä vievät paljon vähemmän tilaa kiintolevyltäsi.

Lisäksi koodekkeja käytetään myös videodatan tallentamiseen ja jälkikäsittelyyn, jotta voidaan luoda mahdollisimman korkearesoluutioisia kuvia vaihtelevilla kuvanopeuksilla, bittinopeuksilla, värisyvyyksillä jne. Koodekit määrittävät, minkä tyyppistä tallennustekniikkaa käytetään – esim. 4K resoluutio tai HD – katselukokemuksen optimoimiseksi. Riippuen kunkin sovelluksen erityisvaatimuksista, saatavilla on useita erilaisia ​​koodekkeja, kuten:

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

Pakkauksenhallinta toimii pakkaamalla syöttövirran (eli videon tai äänen) pienempiin tiedostokokoihin, joita voidaan hallita tehokkaammin verkkojen kautta tai tallentaa paikallisille asemille; tämä tunnetaan nimellä koodaus. Päinvastoin toistettaessa (esimerkiksi suoratoistaessa videoita verkossa), pakatut tiedostot on muutettava takaisin alkuperäiseen korkealaatuiseen muotoonsa, mikä saavutetaan dekoodaus koodattu tieto aikaisemmasta; tämä prosessi tunnetaan nimellä dekoodaus. Sopivien laitteistojen (kuten näytönohjainkorttien jne.) avulla laitteistoavusteinen koodaus voivat parantaa koodausnopeutta huomattavasti minimaalisella laadun heikkenemisellä – mikä tekee niistä sopivia sovelluksiin, joissa on korkea ruudunpäivitysnopeus vaatimukset, kuten reaaliaikaiset suoratoistopalvelut tai pilvipelaaminen.

Koodekkien tyypit

koodekit ovat videosisällön elinehto – ne määräävät, miten videot pakataan, puretaan ja lähetetään. Niiden avulla voimme katsoa erikokoisia ja -resoluutioisia videoita lähes millä tahansa laitteella. Saatavilla on monia erilaisia ​​koodekkeja, joista jokaisella on erilainen rooli videosisällön katseluprosessissa.

Tässä artikkelissa tarkastelemme tarkemmin yleisimmät koodekkityypit:

Häviölliset koodekit

Häviölliset koodekit ovat pakkausstandardeja, jotka heikentävät alkuperäisen videon laatua ja uhraavat kuvanlaadun ja datan tiedostokoon vuoksi. Tavoitteena on tehdä videostreamista tarpeeksi pieni, jotta sitä voidaan katsella tai ladata nopeasti ja tehokkaasti. Häviöttömiin koodekkeihin verrattuna häviölliset koodekit tuottavat yleensä pienempiä tiedostoja vähemmällä datalla, mutta tämä heikentää tarkkuutta ja yleistä tarkkuutta.

Kaksi yleisintä häviöllisten koodekkien tyyppiä ovat kehyksen sisäinen or vakiobittinopeus (CBR) ja interframe or muuttuva bittinopeus (VBR). Kehyksensisäinen koodaus tallentaa koko sisältökehyksen yhtenä yksikkönä jokaiseen pakattuun tiedostoon; tämä johtaa suuriin tiedostoihin, mutta vähemmän artefakteja kunkin kehyksen väliin ja laadukkaampiin kuviin. Interframe-koodaus jakaa sisältökehykset osiin, jotta osiot voidaan pakata enemmän ilman havaittavia muutoksia kehysten välillä; tuloksena olevilla tiedostoilla on yleensä pienempi koko kuin kehysten sisällä, mutta myös enemmän artefakteja kehysten välillä.

Suosittuja esimerkkejä häviöllisistä koodekeista ovat mm MPEG-4 AVC / H.264, MPEG-2 ja H.265 / HEVC, Windows Media Video 9 (WMV9), RealVideo 9 (RV9), DivX, XviD ja VP8/VP9. Näistä on tullut yhä suositumpia videon suoratoistosovelluksissa, kuten YouTube, koska ne pystyvät pakata suuria tietomääriä nopeasti ilman merkittäviä uhrauksia kuvanlaadussa – vierailijat voivat katsoa pitkiä videoita suhteellisen pienellä kaistanleveydellä säilyttäen samalla kohtuullisen visuaalisen selkeyden.

Häviämättömät koodekit

Videokoodekit ovat tietokoneohjelmistoja, joita käytetään digitaalisen videotietojen pakkaamiseen tai koodaukseen. Tämä prosessi on välttämätön työskennellessäsi suurten digitaalisten tiedostojen kanssa tiedoston koon pienentämiseksi ja tiedoston lataamisen, siirron tai suoratoiston nopeuttamiseksi. Koodekit on jaettu kahteen eri luokkaan: häviöllinen ja Häviötön koodekit.

Häviöttömät koodekit tarjoavat tarkan digitaalisen jäljennöksen tiedostosta koodauksen jälkeen tarjoamalla täydellisen datatarkkuuden, mikä mahdollistaa tarkan digitaalisen kopioinnin purkamisen aikana. Se vie enemmän tilaa kuin häviöllinen pakkaus mutta ei myöskään sisällä omaa vääristymistä, ja se sallii helposti äänen/kuvan muokkaukset ilman laadusta tinkimistä. Häviöttömät koodekit sisältävät algoritmeja, kuten:

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

Laitteistokoodekit

Laitteiston koodekit ovat koodekkeja, jotka käyttävät erillisiä laitteistoresursseja videosignaalien koodaamiseen ja purkamiseen. Jotkut suhteellisen uudet tietokonejärjestelmät, kuten kannettavat tietokoneet, sisältävät laitteistopohjaisen videoenkooderiyksikön, jota voidaan käyttää koodausprosessin nopeuttamiseen. Nämä yksiköt ovat erittäin tehokkaita ja voivat tarjota merkittäviä suorituskykyetuja ohjelmistopohjaisiin koodekkeihin verrattuna. Lisäksi on olemassa joitakin itsenäisiä laitteistokoodekkeja, jotka tarjoavat ammattimaisia ​​tuloksia lähetys-/suoratoistosovelluksiin.

Laitteiston koodekkien kaksi päätyyppiä ovat Pakkaus/koodaus ja Koodekkien purku:

• Pakkaus/koodaus koodekit: Näissä laitteissa on usein oma ohjelmistonsa, vaikka muitakin vaihtoehtoja voi olla saatavana. Ne käyttävät erikoiskomponentteja videokoodauksen suorittamiseen erittäin suurella nopeudella kuluttamatta paljon virtaa tai CPU teho ohjelmistokooderiin verrattuna. Ohjelmistokooderien tavoin ne tuottavat yleensä erilaisia ​​tulostusmuotoja, kuten H.264 tai MPEG-2/4 muodoissa.
• Koodekkien purku: Näissä laitteissa, jotka tunnetaan myös dekoodauskorteina tai dekoodauskiihdyttiminä, on tehokkaat erilliset sirut, jotka on suunniteltu erityisesti puremaan pakattuja videosignaaleja reaaliajassa kuluttamatta liikaa järjestelmäresursseja (CPU teho). Erilliset dekoodauskortit ovat yleisiä ammattiympäristöissä, joissa suuri määrä videoita on purettava nopeasti, mikä ei vaikuta järjestelmän suorituskykyyn ja vakauteen.

Suositut koodekit

koodekit ovat välttämättömiä kaikille videomedian parissa työskenteleville. Ne ovat videotiedostosi ainesosia, ainesosia, joiden avulla videosoitin erottaa videon ja äänen, sekä menetelmiä tietojen pakkaamiseen, jotta se on helpompi tallentaa ja suoratoistaa. Saatavilla on useita koodekkeja, ja sinun on valittava projektillesi oikea.

Tässä osiossa keskustelemme suosituimmat koodekit:

H.264

H.264 (Tunnetaan myös AVC MPEG-4) on yksi suosituimmista koodekeista digitaalisten videotiedostojen koodaukseen käytettäväksi useissa sovelluksissa – suoratoistopalveluista Blu-ray-soittimiin älypuhelimiin. Sen kyky pakata korkealaatuista videota suhteellisen pieniin tiedostokokoihin tekee siitä yhden markkinoiden laajimmin käytetyistä ja monipuolisimmista koodekeista.

H.264 toimii jakamalla digitaaliset kehykset 8 × 8 pikselin lohkoiksi ja pakkaamalla ne sitten erilaisilla algoritmeilla. Koska H.264 on niin tehokas, se voi luoda erittäin korkealaatuista digitaalista videota jopa erittäin alhaisilla bittinopeuksilla, mikä tekee siitä ihanteellisen monenlaisiin sovelluksiin HDTV-lähetyksistä kuluttajien mediasoittimiin ja älypuhelinten/tablettien suoratoistopalveluihin.

H.264 tukee sekä progressiivista skannausta (jossa kaikki kuvan rivit alkavat skannata kerralla) että lomitettua skannausvideota, vaikka useimmat nykyaikaiset koodekit tukevat vain progressiivista skannausta, koska ne ovat tehokkaampia tiedostokoon ja kaistanleveyden käytön suhteen. H.264 pystyy myös käsittelemään resoluutioita aina 4K (4096 × 2160 pikseliä), varmistaen, että se pysyy ajantasaisena, kun yhä useammat sisällöntuottajat siirtyvät kohti suurempia resoluutioita ajan myötä.

Tehokkuuden ohella yksi H.264:n tärkeimmistä eduista on se, että monet laitevalmistajat ovat jo ottaneet sen käyttöön, mikä helpottaa käyttäjien lähettämistä laitteiden välillä ilman yhteensopivuusongelmia tai yhteensopimattomia ohjelmisto-/laitteistokokoonpanoja. Tästä syystä H.264 on edelleen tärkeä koodekki monenlaisille laitteille ja sovelluksille, huolimatta saatavilla olevista uudemmista vaihtoehdoista, kuten esim. HEVC (erittäin tehokas videokoodaus).

H.265

H.265, tunnetaan myös High Efficiency Video Coding (HEVC), on videon pakkausstandardi, joka tarjoaa tehokkaamman koodauksen kuin edeltäjänsä, H.264/MPEG-4 AVC (Advanced Video Coding). Se tukee 8K-resoluutiota ja voi pakata videotiedostoja jopa kaksi kertaa tehokkaammin kuten edellinen standardi – jopa 40 prosenttia enemmän laadun säilymistä kuin edeltäjänsä.

H.265 on H.264/MPEG-4 AVC:n luonnollinen seuraaja, joka tarjoaa paremmat pakkausominaisuudet minimaalisilla komplikaatioilla ja tasaisemman toiston toistolaitteissa, kuten televisioissa, älypuhelimissa, kannettavissa tietokoneissa ja tableteissa. Se on avoimen lähdekoodin muoto, joka soveltuu kaikentyyppiselle sisällölle – TV-lähetyksistä Internet-videoiden suoratoistoon ja Blu-ray-levyille – mahdollistaen sisällöntuottajien tarjoaman parhaan mahdollisen videolaadun ja minimoiden kaistanleveyden kustannukset.

H.265:n joustavuus mahdollistaa sen käytön monenlaisissa sovelluksissa, kuten:

• TV-lähetys (mukaan lukien 4K tai jopa 8K)
• Suoratoisto- ja viestintäpalvelut, mukaan lukien mobiili- ja satelliittilaitteisiin tarkoitetut palvelut
• Virtuaalitodellisuuskokemukset
• Terveydenhuollon sovellukset
• Uusi HEIF-kuvamuoto – mahdollistaa digitaalisista still-kameroista tai kamerapuhelimista otettujen kuvien pakkaamisen enemmän kuin koskaan ennen kuvan yksityiskohtien menettämättä.

VP9

VP9 on Googlen luoma avoin ja maksuton videokoodekki. Se on kehitetty käytettäväksi verkkosovelluksissa, ja se tarjoaa huipputeknologiaa parannetulla pakkauksella suoratoistoa ja latausta varten pienemmillä bittinopeuksilla.

VP9 sisältää myös useita ominaisuuksia, jotka ovat hyödyllisiä videosovelluksissa:

• korkea dynaaminen alue ja väriavaruudet,
• häviötön koodaustila,
• mukautuva suoratoisto ja kooderin skaalautuvuus.

Se tukee ei-neliöpikseleitä, päällekkäisiä neliöitä eri väreillä tai luminanssiarvoilla, ajallisia ennustuskoodausmenetelmiä (kuten liikkeen kompensointia) sekä sisäisiä ennustuskoodausmenetelmiä (kuten diskreetit kosinimuunnokset). VP9:llä on myös kyky koodata kuvia jopa 8 bittiä värisyvyyttä pikseliä kohden. Formaatti mahdollistaa paremman kuvanlaadun visuaalisten yksityiskohtien, kuten alentuneiden kohinatasojen ja terävämpien reunojen ansiosta.

Kun puretaan VP9-virtaa, käyttäjän laite tekee kaiken työn purkaakseen sen takaisin yhdeksi videokehykseksi. Tämä tekee siitä nopean pääsyn ja mahdollistaa nopeamman toiston kuin joillakin muilla koodekeilla sen ansiosta vähäiset muistivaatimukset. Tämä pätee erityisesti silloin, kun online-käyttäjät käyttävät useita streameja samanaikaisesti useista lähteistä. he voivat tehdä niin ilman, että heidän kaikkia laskentaresurssejaan on sidottu purkamaan kukin erikseen. Lisäksi toimitus käyttäen yleistä tiedostomuotoa, kuten MP4 auttaa mahdollistamaan yhteensopivuuden sellaisten laitteiden tai alustojen välillä, jotka eivät muuten ehkä pysty katselemaan muissa muodoissa, kuten WebM tai MKV, koodattua sisältöä.

Koodekit ja videon laatu

koodekit ovat tärkeä osa videon koodausta ja dekoodausta, mikä voi vaikuttaa videon laatu. Koodekkeja käytetään videotiedostojen pakkaamiseen ja purkamiseen, ja valitsemasi koodekkityyppi voi vaikuttaa videon kokoon ja laatuun.

Tässä artikkelissa käsittelemme erilaisia ​​koodekkeja ja miten ne voivat vaikuttaa videon laatuun:

Bitrate

Bitrate on mitta siitä, kuinka paljon tietoa koodekki tarvitsee edustaakseen tiettyä videota. Bitteinä sekunnissa mitattuna bittinopeus voi vaikuttaa molempiin videon laatu ja kuinka suuri sen tiedostokoko on.

Mitä suurempi bittinopeus, sitä enemmän yksityiskohtia voidaan sisällyttää koodaus (tai pakkaus) prosessiin ja siten saat paremman kuvanlaadun. Se tarkoittaa kuitenkin myös sitä, että suurempia tiedostoja on tallennettava tai lähetettävä. Jos lähetät videosi minkä tahansa digitaalisen verkon (kuten Internetin) kautta, saatat huomata, että korkeammat bittinopeudet lisäävät huomattavasti latenssia tai puskurointiaikaa.

Toinen bittinopeuteen vaikuttava tekijä on resoluutio – resoluution kasvaessa myös tiedostokoko – mutta tämä riippuu muista ominaisuuksista, kuten käytetyt koodekit, kuvataajuus ja kehyskoot. Yleensä alhaisemmat bittinopeudet heikentävät videoiden laatua, vaikka muut tekijät, kuten tarkkuus, ovat korkeat.

Kaikilla koodekeilla on oma ehdotettu ihanteellinen alue paras kuvanlaatu ja vähiten tiedonsiirtoa joten muista tutkia haluamasi enkooderit pakkausprosessin aikana.

päätöslauselma

Resoluutio mittaa videon tietoja pikseleinä, ja se on yksi tärkeimmistä videon laadun määrittävistä tekijöistä. On tärkeää ymmärtää se korkeampi resoluutio tuottaa aina paremman näköisiä videoita koska jokaiseen kehykseen on yksinkertaisesti enemmän pikseleitä. Yleisimmät online-suoratoistossa käytetyt resoluutiot ovat 1920 × 1080 (Full HD) ja 1280 × 720 (HD).

Korkeamman resoluution video vaatii enemmän käsittelytehoa, mikä voi aiheuttaa yhteensopivuusongelmia, jos käyttäjän järjestelmä ei ole ajan tasalla. Korkeamman resoluution videot tarkoittavat myös suurempia tiedostoja, jotka vaativat paremman koodekin voidakseen toistaa oikein kaikilla laitteilla. Yleisiä online-suoratoistoon käytettyjä alan koodekkeja ovat mm H.264 tai AVC, VP8, VP9 ja HLS tai Apple HLS (HTTP Live Streaming).

Riippuen sovelluksestasi ja laitteen tyypistä, johon aiot toimittaa sisältöä, määrittää, mikä koodekki sopii sinulle parhaiten.

Viime kädessä, jos sinulla on sopiva koodausasetus, joka sisältää paras saatavilla oleva koodekki niin toimitusvaikeuksia ei pitäisi olla korkealaatuisia videoita millä tahansa resoluutiolla joka ei kärsi puskuroinnista tai muista toisto-ongelmista, mutta säilyttää silti hyvän visuaalisen tason.

Frame Rate

Ruutunopeus on avaintekijä videon laadun ja koodekkien suhteen. Se mittaa, kuinka monta yksittäistä kuvaa kaapataan yhdessä sekunnissa, yleensä mitattuna ruutua sekunnissa (FPS). Mitä korkeampi kuvataajuus, sitä tasaisempi materiaali näyttää. Alhaiset kuvataajuudet aiheuttavat katkonaista videota, kun taas korkeammat kuvataajuudet tarjoavat tehokkaammin sujuvan kuvan.

Esimerkiksi tallennettaessa 8 FPS:n kameralla vs. 30 FPS:n kameralla 8 FPS:n kamera tuottaa katkonaista materiaalia, koska sen ruutujen määrä sekunnissa on pienempi. Toisaalta 30 FPS:n kamera tuottaa tasaisempaa kuvamateriaalia ja enemmän liikeepäterävyyttä niiden välillä kuin 8 FPS:n kamera, koska kaapattuja kuvia olisi kolme kertaa enemmän.

Lisäksi eri koodekit vaativat eri vähimmäis- tai maksimikehystaajuutta optimaalisten tulosten saavuttamiseksi. Jos käytät väärin tai tietämättä koodekkisi kehysnopeuden yhteensopivuutta koskevia vaatimuksia, videon laatu voi kärsiä. Useimpien nykyisten videomuotojen ja katselukokemusten yleisimmät vakiokuvanopeudet ovat 24 fps (elokuvat) ja 30 fps (TV-ohjelmat). Jotkut koodekit voivat kuitenkin tukea myös korkeampia koodekkeja - kuten 48 fps tai jopa 60 fps – tarjoten samalla ylivertaisen visuaalisen kuvan ja sileyden alempiin kollegoihinsa verrattuna.

Yhteenveto

Yhteenvetona voidaan todeta, että koodekkien ymmärtäminen on tärkeä osa videoiden luomista ja katselemista digitaalisilla laitteillamme. Ääni- ja videokoodekkien perusteiden, niiden määritelmien ja niiden välisten merkittävien erojen tunteminen voi auttaa meitä tekemään tietoisempia päätöksiä valittaessa ja katsellessa digitaalista mediaa. Lisäksi yleiskuvaus suosituimpia videokoodekkeja voi myös antaa meille enemmän ymmärrystä siitä, kuinka erilaiset koodekit voivat muuttaa videon ulkoasua ja ääntä.

Lopuksi on hyödyllistä pitää tämä mielessä kaikki videokoodekit eivät ole ristiinsopivia– tarkoittaa, että tietyt videot, jotka vaativat yhden pakkauksenhallinnan, eivät välttämättä toistu oikein toisessa laitteessa, jos se ei tunnista kyseistä tyyppiä. Onneksi meillä on nyt enemmän vaihtoehtoja kuin koskaan, mitä tulee digitaalisen suosikkisisältömme katseluun – mukaan lukien parempi yhteensopivuus useiden alustojen välillä. Käytä siis aikaa itsellesi sopivan muodon etsimiseen ja selvitä, mikä sopii parhaiten tarpeisiisi!

Hei, olen Kim, äiti ja stop-motion-harrastaja, jolla on tausta median luomisesta ja verkkokehityksestä. Minulla on valtava intohimo piirtämiseen ja animaatioon, ja nyt sukeltan pää edellä stop-motion-maailmaan. Blogissani jaan oppimani kanssanne.