Codecs: que están no vídeo?

por Kim Actualizado: Xuño 27, 2022

Codecs son unha parte importante do proceso de produción de vídeo. Os códecs son un conxunto de algoritmos que se utilizan para comprimir e descomprimir ficheiros de vídeo e audio. Un códec é fundamental para reducir o tamaño dos ficheiros, o que lle permite transferilos e almacenalos máis rapidamente.

Neste artigo, imos presentar o que son os códecs, como funcionan, e os seus importancia no proceso de produción de vídeo.

Definición de códec

Un códec é unha tecnoloxía que codifica fluxos de vídeo, audio e datos en formato dixital. Os códecs comprimen os datos para que ocupen menos espazo no almacenamento ou na transmisión, e tamén melloran a calidade dun fluxo de vídeo ou audio mellorando a súa imaxe ou son.

Os códecs úsanse amplamente na distribución en liña de películas, televisión e música. Servizos de transmisión en liña como Netflix, Amazon Prime Video e Spotify use códecs para comprimir o seu contido sen comprometer a calidade. A codificación de vídeos con códecs avanzados pode facelos máis pequenos ao tempo que se conserva a calidade do material de orixe orixinal. Isto permite que os servizos de transmisión por streaming poidan distribuír vídeos facilmente aos clientes sen impoñer custos de ancho de banda enormes nas súas redes ou infraestruturas.

Ademais de permitir o almacenamento e a transmisión eficientes, os códecs poden proporcionar outros beneficios aos provedores de transmisión en liña, como:

• Tempos de carga máis rápidos
• Mellora da eficiencia enerxética
• Mellor escalabilidade
• Aumento da compatibilidade do dispositivo

Os códecs tamén se poden usar con fins de seguridade por cifrar ficheiros de contido para que só os usuarios autorizados poidan acceder a eles.

O papel dos códecs no vídeo

Codecs, abreviatura de "codificador-decodificador", son algoritmos encargados de comprimir e descomprimir ficheiros de vídeo e audio. Usando técnicas de compresión especializadas, os códecs poden minimizar o tamaño dos ficheiros de vídeo e audio sen perder significativamente a calidade. Isto permite velocidades de carga e descarga máis rápidas, tanto se estás reproducindo unha película como se xogas a un xogo en liña, ademais de ocupar moito menos espazo no teu disco duro.

Ademais, os códecs tamén se usan cando se gravan e procesan datos de vídeo para crear imaxes coa maior resolución posible con velocidades de fotogramas, velocidades de bits, profundidades de cores, etc. 4K resolución ou HD: para optimizar a experiencia de visualización. Dependendo dos requisitos específicos de cada aplicación, hai varios tipos diferentes de códecs dispoñibles, como:

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

Un códec funciona comprimindo un fluxo de entrada (é dicir, vídeo ou audio) en tamaños de ficheiro máis pequenos que poden ser xestionados de forma máis eficiente en redes ou almacenados en unidades locais; isto coñécese como codificación. Pola contra, durante a reprodución (por exemplo, cando se transmiten vídeos en liña), os ficheiros comprimidos deben converterse de novo ao seu formato orixinal de alta calidade, o que se consegue mediante decodificación a información codificada de antes; este proceso coñécese como decodificación. Coa axuda do hardware adecuado (como tarxetas gráficas, etc.), codificación asistida por hardware pode mellorar a velocidade de codificación de forma masiva cunha perda mínima de calidade, o que os fai axeitados para aplicacións con alta taxa de cadros requisitos como servizos de transmisión en tempo real ou xogos na nube.

Tipos de Codecs

Codecs son a alma vital do contido de vídeo: determinan como se comprimen, descomprimen e transmiten os vídeos. Permítennos ver vídeos de diferentes tamaños e resolucións en case calquera dispositivo. Hai moitos tipos diferentes de códecs dispoñibles, cada un desempeñando un papel diferente no proceso de visualización de contido de vídeo.

Neste artigo, imos dar unha ollada máis profunda ao tipos de códecs máis comúns:

Códecs con perdas

Os códecs con perda son estándares de compresión que reducen a calidade do vídeo orixinal, sacrificando a calidade da imaxe e os datos polo tamaño do ficheiro. O obxectivo é facer un fluxo de vídeo o suficientemente pequeno como para que se poida ver ou descargar de forma rápida e eficiente. En comparación cos códecs sen perdas, os códecs con perdas adoitan producir ficheiros máis pequenos con menos datos, pero isto vai a costa da agudeza e da fidelidade xeral.

Os dous tipos máis comúns de códecs con perdas son intraframe or taxa de bits constante (CBR) interframe or taxa de bits variable (VBR). A codificación intraframe rexistra un cadro de contido completo como unha única unidade dentro de cada ficheiro comprimido; isto dá como resultado ficheiros grandes pero menos artefactos entre cada fotograma e imaxes de maior calidade en xeral. A codificación entre cadros divide os cadros de contido en seccións para permitir seccións máis comprimidas sen cambios notables entre cadros; Os ficheiros resultantes tenden a ter tamaños máis pequenos que os intrafotogramas pero tamén máis artefactos entre cadros.

Exemplos populares de códecs con perdas inclúen MPEG-4 AVC / H.264, MPEG-2 H.265 / HEVC, Windows Media Video 9 (WMV9), RealVideo 9 (RV9), DivX, Xvid VP8/VP9. Estes fixéronse cada vez máis populares en aplicacións de transmisión de vídeo como YouTube debido á súa capacidade para comprimir grandes cantidades de datos rapidamente sen un sacrificio significativo na calidade da imaxe: os visitantes poden ver vídeos longos cunha conexión de ancho de banda relativamente baixa mantendo unha claridade visual razoable.

Codecs sen perdas

Os códecs de vídeo son un tipo de software informático utilizado para a compresión ou codificación de datos de vídeo dixital. Este proceso é necesario cando se traballa con ficheiros dixitais grandes para reducir o tamaño do ficheiro e aumentar a rapidez coa que se descarga, se transfire ou se transmite por streaming. Os códecs divídense en dúas categorías distintas: perdedor sen perda codecs.

Os códecs sen perdas proporcionan unha réplica dixital exacta dun ficheiro despois da codificación proporcionando unha precisión de datos completa, o que permite a duplicación dixital exacta durante a descompresión. Ocupa máis espazo que compresión con perdas pero tampouco implica a súa propia distorsión e permite editar facilmente audio/imaxe sen comprometer a calidade. Os códecs sen perdas inclúen algoritmos como:

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

Códecs de hardware

Códecs de hardware son códecs que usan recursos de hardware dedicados para codificar e decodificar sinais de vídeo. Algúns sistemas informáticos relativamente novos, como os portátiles, inclúen unha unidade de codificación de vídeo baseada en hardware que se pode usar para acelerar o proceso de codificación. Estas unidades son moi eficientes e poden proporcionar importantes beneficios de rendemento fronte aos códecs baseados en software. Ademais, existen algúns códecs de hardware autónomos que ofrecen resultados de calidade profesional para aplicacións de transmisión/streaming.

Os dous tipos principais de códecs de hardware son Compresión/Codificación Decodificación de códecs:

• Códecs de compresión/codificación: Estes dispositivos a miúdo veñen co seu propio software propietario, aínda que tamén poden estar dispoñibles outras opcións. Usan compoñentes especializados para realizar a codificación de vídeo a moi alta velocidade sen consumir moita enerxía ou potencia da CPU en relación aos codificadores de software. Do mesmo xeito que os codificadores de software, normalmente producirán unha variedade de formatos de saída, como H.264 ou MPEG-2/4 formatos.
• Decodificación de códecs: Tamén coñecidos como tarxetas de decodificación ou aceleradores de decodificación, estes dispositivos contan con potentes chips dedicados deseñados especificamente para decodificar sinais de vídeo comprimido en tempo real sen consumir demasiados recursos do sistema (potencia da CPU). As tarxetas de decodificación dedicadas son habituais nos entornos profesionais onde hai que descomprimir rapidamente un gran número de vídeos cun impacto mínimo no rendemento e estabilidade do sistema.

Codecs populares

Codecs son esenciais para quen traballe con medios de vídeo. Son os ingredientes do teu ficheiro de vídeo, os ingredientes que permiten ao reprodutor de vídeo discernir entre vídeo e audio e os métodos para comprimir os datos para facilitar o almacenamento e a transmisión. Hai unha variedade de códecs dispoñibles e hai que escoller o axeitado para o teu proxecto.

Nesta sección, falaremos de codecs máis populares:

H.264

H.264 (Tamén coñecido como MPEG-4 AVC) é un dos códecs máis populares para codificar ficheiros de vídeo dixital para o seu uso nunha variedade de aplicacións, desde servizos de streaming ata reprodutores Blu-ray ata teléfonos intelixentes. A súa capacidade para comprimir vídeo de alta calidade en tamaños de ficheiro relativamente pequenos convérteo nun dos códecs máis utilizados e versátiles do mercado na actualidade.

H.264 funciona dividindo os fotogramas dixitais en bloques de 8×8 píxeles e despois comprimilos cunha variedade de algoritmos diferentes. Debido a que H.264 é tan eficiente, pode crear vídeo dixital de moi alta calidade mesmo a velocidades de bits moi baixas, o que o fai ideal para unha ampla gama de aplicacións desde emisións de HDTV ata reprodutores multimedia de consumo e servizos de transmisión de teléfonos intelixentes/tabletas.

H.264 ofrece soporte tanto para a exploración progresiva (onde todas as liñas dunha imaxe comezan a dixitalizarse ao mesmo tempo) como para o vídeo de exploración entrelazada, aínda que a maioría dos códecs modernos só admiten a exploración progresiva porque son máis eficientes en canto ao tamaño do ficheiro e ao uso do ancho de banda. H.264 tamén é capaz de xestionar resolucións de ata 4K (4096 × 2160 píxeles), asegurándose de que siga sendo relevante a medida que máis creadores de contido avanzan cara a resolucións maiores co paso do tempo.

Xunto á súa eficiencia, unha das principais vantaxes de H.264 é o feito de que xa foi adoptado por moitos fabricantes de dispositivos, o que facilita aos usuarios o envío de contido entre dispositivos sen ter que preocuparse por problemas de compatibilidade ou configuracións de software/hardware incompatibles. Por este motivo, H.264 segue sendo un códec importante para unha gran variedade de dispositivos e aplicacións na actualidade, a pesar de que as novas opcións dispoñibles, como HEVC (codificación de vídeo de alta eficiencia).

H.265

H.265, tamén coñecido como Codificación de vídeo de alta eficiencia (HEVC), é un estándar de compresión de vídeo que proporciona unha codificación máis eficiente que o seu predecesor, H.264/MPEG-4 AVC (codificación de vídeo avanzada). Admite resolución 8K e pode comprimir ficheiros de vídeo ata dúas veces máis eficiente como o estándar anterior – con ata Un 40 por cento máis de retención de calidade que o seu predecesor.

H.265 é o sucesor natural de H.264/MPEG-4 AVC, que ofrece maiores capacidades de compresión con mínimas complicacións e unha reprodución máis fluida en dispositivos de reprodución como televisores, teléfonos intelixentes, portátiles e tabletas. É un formato de código aberto axeitado para todo tipo de contido, desde emisións de televisión ata vídeos en streaming a través de Internet e discos Blu-ray, que permite aos creadores de contido ofrecer a máxima calidade de vídeo ao tempo que minimizan os custos de ancho de banda.

A flexibilidade de H.265 permítelle empregar nunha ampla gama de aplicacións, como:

• Emisión de televisión (incluíndo 4K ou incluso 8K)
• Servizos de transmisión e comunicacións, incluídos os para dispositivos móbiles e satélites
• Experiencias de realidade virtual
• Aplicacións sanitarias
• O novo formato de imaxe HEIF fai posible que as imaxes capturadas desde cámaras fotográficas dixitais ou teléfonos con cámara se compriman máis que nunca sen perda de detalles da imaxe.

VP9

VP9 é un códec de vídeo aberto e sen dereitos de autor creado por Google. Desenvolvido para o seu uso en aplicacións web, ofrece tecnoloxía de última xeración cunha compresión mellorada para transmitir e descargar a taxas de bits máis baixas.

VP9 tamén presenta varias funcións que son útiles para aplicacións de vídeo:

• alto rango dinámico e espazos de cor,
• modo de codificación sen perdas,
• transmisión adaptativa e escalabilidade do codificador.

Admite píxeles non cadrados, cadrados superpostos de diferentes cores ou valores de luminancia, métodos de codificación de predición temporal (como a compensación de movemento) así como métodos de codificación de predición intra (como transformacións discretas de coseno). VP9 tamén ten a capacidade de codificar imaxes con ata 8 bits de profundidade de cor por píxel. O formato permite unha mellor calidade de imaxe mediante detalles visuais como niveis de ruído reducidos e bordos máis nítidos que outros códecs anteriores.

Ao decodificar un fluxo VP9, ​​o dispositivo do usuario fai todo o traballo para descodificalo de novo nun único fotograma de vídeo. Isto fai que o acceso sexa máis rápido e permite unha reprodución máis rápida que con outros códecs requisitos de memoria baixos. Isto aplícase especialmente cando os usuarios en liña acceden a varios fluxos á vez desde varias fontes; poden facelo sen ter todos os seus recursos informáticos ligados á descodificación de cada un por separado. Ademais, a entrega mediante un formato de ficheiro común como MP4 axuda a habilitar a compatibilidade entre dispositivos ou plataformas que doutro xeito non poderían ver contido codificado noutros formatos como WebM ou MKV.

Códecs e calidade de vídeo

Codecs son unha parte importante da codificación e decodificación de vídeo, o que pode afectar a calidade do vídeo. Os códecs úsanse para comprimir e descomprimir ficheiros de vídeo, e o tipo de códec que elixas pode afectar o tamaño e a calidade do vídeo.

Neste artigo, discutiremos os diferentes tipos de códecs e como poden afectar a calidade dun vídeo:

Bitrate

Bitrate é unha medida da cantidade de información que necesita un códec para representar un determinado vídeo. Medida en bits por segundo, a taxa de bits pode afectar tanto a calidade do vídeo o tamaño do seu ficheiro.

Canto maior sexa a taxa de bits, máis pódense incluír máis detalles no proceso de codificación (ou compresión). e así obterás a mellor calidade de imaxe. Non obstante, tamén significa que os ficheiros máis grandes terán que ser almacenados ou transmitidos. Se estás enviando o teu vídeo a través de calquera tipo de rede dixital (como Internet), podes descubrir que taxas de bits máis altas provocan un aumento notable da latencia ou do tempo de almacenamento en búfer.

Outro factor que afecta a taxa de bits é a resolución (a medida que aumentan as resolucións, tamén o fai o tamaño do ficheiro), pero isto depende doutras características como códecs utilizados, frecuencia de cadros e tamaños de cadros. En xeral, as taxas de bits máis baixas tenden a dar vídeos de peor calidade aínda que outros factores como a resolución sexan altos.

Todos os códecs teñen o seu propio rango ideal suxerido mellor calidade de imaxe e menor uso de datos así que asegúrese de buscar os seus codificadores preferidos durante o proceso de compresión.

Resolución

A resolución é a medida da información dun vídeo en termos de píxeles, e é un dos principais factores que determinan a calidade do vídeo. É importante entender iso resolucións máis altas sempre producirán vídeos de mellor aspecto porque simplemente hai máis píxeles ateigados en cada cadro. As resolucións máis comúns utilizadas na transmisión en liña son 1920 × 1080 (Full HD) 1280 × 720 (HD).

O vídeo de maior resolución require máis potencia de procesamento, o que pode causar problemas de compatibilidade se o sistema do usuario non está actualizado. Os vídeos de maior resolución tamén significan ficheiros máis grandes que requiren un mellor códec para poder reproducirse correctamente en todos os dispositivos. Os códecs comúns do sector utilizados para a transmisión en liña inclúen H.264 ou AVC, VP8, VP9 e HLS ou Apple HLS (emisión en directo HTTP).

Dependendo da túa aplicación e do tipo de dispositivo ao que planeas entregar o teu contido, determinará cal é o mellor códec para ti.

En definitiva, se tes unha configuración de codificación axeitada que conteña o mellor códec dispoñible entón non debería ter ningún problema para entregar vídeos de alta calidade en calquera resolución que non sufrirá problemas de almacenamento en búfer ou outros problemas de reprodución mantendo un bo nivel de fidelidade visual.

Marco Rate

Taxa de cadros é un factor clave cando se trata de calidade de vídeo e codecs. É a medida de cantos fotogramas individuais se capturan nun segundo, normalmente medidos en fotogramas por segundo (FPS). Canto maior sexa a velocidade de fotogramas, máis suave aparecerá a imaxe. As baixas taxas de fotogramas dan como resultado un vídeo entrecortado, mentres que as taxas de fotogramas máis altas son máis efectivas para proporcionar unha imaxe fluída.

Por exemplo, ao gravar cunha cámara de 8 FPS fronte a unha cámara de 30 FPS, unha cámara de 8 FPS producirá imaxes máis entrecortadas debido ao seu menor número de cadros por segundo. Por outra banda, unha cámara de 30 FPS produce imaxes máis suaves con máis desenfoque de movemento entre elas que unha cámara de 8 FPS xa que habería tres veces máis cadros capturados.

Ademais, os diferentes códecs requiren diferentes velocidades de fotogramas mínimas ou máximas para obter resultados óptimos. Se se usa de forma inadecuada ou sen coñecer os requisitos do teu códec para a compatibilidade da velocidade de fotogramas, a calidade do teu vídeo pode sufrir. As taxas de fotogramas estándar máis comúns para a maioría dos formatos de vídeo e experiencias de visualización actuais son 24 fps (películas) e 30 fps (programas de televisión). Non obstante, algúns códecs tamén poden soportar outros máis altos, como 48 fps ou incluso 60 fps - á vez que proporcionan visuais e suavidade superiores en comparación cos seus homólogos inferiores.

Conclusión

En conclusión, comprender os códecs é unha parte importante da creación e visualización de vídeos nos nosos dispositivos dixitais. Coñecer os conceptos básicos dos códecs de audio e vídeo, as súas definicións e as diferenzas significativas entre eles pode axudarnos a tomar unha decisión mellor informada á hora de escoller e ver medios dixitais. Ademais, ter unha visión xeral do códecs de vídeo máis utilizados tamén pode proporcionarnos unha mellor comprensión de como os diferentes códecs poden cambiar o aspecto e o son do vídeo.

Finalmente, é útil telo presente non todos os códecs de vídeo son compatibles—o que significa que certos vídeos que requiren un códec poden non reproducirse correctamente noutro dispositivo se non recoñece ese tipo en particular. Afortunadamente, agora temos máis opcións que nunca cando se trata de ver o noso contido dixital favorito, incluída unha mellor compatibilidade en varias plataformas. Así que tómate o teu tempo buscando o formato axeitado para ti e descubre cal funciona mellor para as túas necesidades.

Ola, son Kim, unha nai e unha entusiasta do stop motion con experiencia en creación de medios e desenvolvemento web. Teño unha gran paixón polo debuxo e a animación, e agora estou mergullo de cabeza no mundo do stop motion. Co meu blog, comparto as miñas aprendizaxes con vós.