Кодектер: олар бейнеде қандай?

Ким жаңартылған: Маусым 27, 2022

Codecs бейне жасау процесінің маңызды бөлігі болып табылады. Кодектер - бұл қолданылатын алгоритмдер жиынтығы бейне және аудио файлдарды қысу және ашу. Кодек файлдардың өлшемін азайту үшін өте маңызды, бұл оларды жылдамырақ тасымалдауға және сақтауға мүмкіндік береді.

Бұл мақалада біз кодектер деген не екенін көрсетеміз, олар қалай жұмыс істейді, және олардың бейне өндірісіндегі маңыздылығы.

Codec анықтамасы

Кодек бейне, аудио және деректер ағындарын цифрлық формада кодтайтын технология болып табылады. Кодектер деректерді сақтауда немесе тасымалдауда аз орын алатындай етіп қысады, сонымен қатар оның көрнекі немесе дыбысты жақсарту арқылы бейне немесе аудио ағынының сапасын жақсартады.

Кодектер фильмдерді, теледидарды және музыканы онлайн таратуда кеңінен қолданылады. сияқты онлайн ағындық қызметтер Netflix, Amazon Prime Video және Spotify сапасына зиян келтірместен олардың мазмұнын қысу үшін кодектерді пайдаланыңыз. Жетілдірілген кодектермен бейнелерді кодтау бастапқы бастапқы материалдың сапасын сақтай отырып, олардың өлшемін кішірейтуі мүмкін. Бұл ағындық қызметтерге бейнелерді тұтынушыларға олардың желілеріне немесе инфрақұрылымына үлкен өткізу қабілеттілігі шығындарынсыз оңай таратуға мүмкіндік береді.

Тиімді сақтауды және тасымалдауды қосудан басқа, кодектер онлайн ағындық провайдерлерге бірнеше басқа артықшылықтар бере алады, мысалы:

• Тезірек жүктеу уақыты
• Жақсартылған энергия тиімділігі
• Жақсырақ масштабталу
• Құрылғының үйлесімділігі артады

Сондай-ақ кодектер қауіпсіздік мақсатында пайдаланылуы мүмкін мазмұн файлдарын шифрлау тек рұқсаты бар пайдаланушылар оларға қол жеткізе алады.

Бейнедегі кодектер рөлі

Codecs, «кодер-декодер» сөзінің аббревиатурасы, бейне және аудио файлдарды сығуға және ашуға жауапты алгоритмдер. Арнайы қысу әдістерін қолдана отырып, кодектер сапаны айтарлықтай жоғалтпай бейне және аудио файлдардың өлшемін азайта алады. Бұл фильмді трансляциялау немесе онлайн ойын ойнау, сондай-ақ қатты дискіде әлдеқайда аз орын алу сияқты жылдам жүктеп салу және жүктеу жылдамдығын қамтамасыз етеді.

Сонымен қатар, кодектер кадр жиілігі, бит жылдамдығы, түс тереңдігі және т.б. әртүрлі мүмкін болатын ең жоғары ажыратымдылықтағы кескіндерді жасау үшін бейне деректерін жазу және кейінгі өңдеу кезінде пайдаланылады. Кодектер жазу технологиясының қай түрі қолданылатынын анықтайды – мысалы, 4K ажыратымдылық немесе HD – көру тәжірибесін оңтайландыру үшін. Әрбір қолданбаға қойылатын нақты талаптарға байланысты кодектердің бірнеше түрлі түрлері бар, мысалы:

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

Кодек кіріс ағынын (яғни, бейне немесе аудио) желілер арқылы тиімдірек басқаруға немесе жергілікті дискілерде сақтауға болатын кішірек файл өлшемдеріне қысу арқылы жұмыс істейді; бұл ретінде белгілі кодтау. Керісінше ойнату кезінде (мысалы, бейнелерді желіде ағынмен жіберу кезінде) сығылған файлдарды бастапқы жоғары сапалы пішіміне қайта түрлендіру керек. декодтау бұрынғы кодталған ақпарат; бұл процесс деп аталады декодтау. Тиісті жабдықтың көмегімен (мысалы, графикалық карталар және т.б.), аппараттық көмекші кодтау сапада минималды жоғалту кезінде кодтау жылдамдығын жаппай жақсарта алады, бұл оларды жоғары деңгейлі қолданбалар үшін қолайлы етеді кадр жиілігі нақты уақыттағы ағындық қызметтер немесе бұлттық ойын сияқты талаптар.

Кодектердің түрлері

Codecs бейне мазмұнының өмірлік қаны болып табылады – олар бейнелердің қысылуын, қысылуын және тасымалдануын анықтайды. Олар бізге кез келген дерлік құрылғыда әртүрлі өлшемдегі және ажыратымдылықтағы бейнелерді көруге мүмкіндік береді. Қолжетімді кодектердің көптеген түрлері бар, олардың әрқайсысы бейне мазмұнын көру процесінде әртүрлі рөл атқарады.

Бұл мақалада біз оны тереңірек қарастырамыз кодектердің ең көп таралған түрлері:

Жоғалған кодектер

Жоғалған кодектер - файл өлшемі үшін кескін сапасы мен деректерді құрбан етіп, бастапқы бейненің сапасын төмендететін қысу стандарттары. Мақсат - бейне ағынын тез және тиімді көруге немесе жүктеп алуға болатындай етіп кішірек ету. Жоғалмайтын кодектермен салыстырғанда, жоғалтатын кодектер әдетте деректері аз шағын файлдарды шығарады, бірақ бұл өткірлік пен жалпы адалдық есебінен келеді.

Жоғалтқыш кодектердің ең көп таралған екі түрі кадр ішілік or тұрақты бит жылдамдығы (CBR) және кадраралық or айнымалы бит жылдамдығы (VBR). Intraframe кодтауы әрбір сығылған файлдың ішінде бір бірлік ретінде бүкіл мазмұн кадрын жазады; бұл үлкен файлдарға әкеледі, бірақ әрбір кадр мен жалпы жоғары сапалы кескіндер арасында аз артефакт болады. Кадраралық кодтау кадрлар арасында айтарлықтай өзгеріссіз сығылған бөлімдерге мүмкіндік беру үшін мазмұн жақтауларын бөлімдерге бөледі; Нәтижелі файлдардың өлшемдері кадр ішілікке қарағанда кішірек, сонымен қатар кадрлар арасындағы артефактілер көп болады.

Жоғалған кодектердің танымал мысалдары мыналарды қамтиды MPEG-4 AVC / H.264, MPEG-2 және H.265 / HEVC, Windows Media Video 9 (WMV9), RealVideo 9 (RV9), Divx, Xvid және VP8/VP9. Бұл YouTube сияқты бейне ағыны қолданбаларында үлкен көлемдегі деректерді сурет сапасына айтарлықтай зиян келтірместен жылдам қысу мүмкіндігіне байланысты танымал бола бастады - келушілер ақылға қонымды көрнекі айқындықты сақтай отырып, салыстырмалы түрде төмен өткізу қабілеттілігі қосылымымен ұзақ бейнелерді көре алады.

Жоғалмайтын кодектер

Бейне кодектер – сандық бейне деректерін қысу немесе кодтау үшін пайдаланылатын компьютерлік бағдарламалық құрал түрі. Бұл процесс файлдың өлшемін азайту және файлдың жүктелу, тасымалдану немесе ағынмен жіберу жылдамдығын арттыру үшін үлкен сандық файлдармен жұмыс істегенде қажет. Кодектер екі түрлі санатқа бөлінеді: жоғалтады және Шығынсыз кодектер.

Жоғалмайтын кодектер толық деректер дәлдігін қамтамасыз ету арқылы кодтаудан кейін файлдың нақты сандық көшірмесін қамтамасыз етеді, бұл декомпрессия кезінде дәл сандық қайталауға мүмкіндік береді. қарағанда көбірек орын алады шығынды қысу сонымен қатар өзінің бұрмалануын қамтымайды, сонымен қатар сапада ешбір ымырасыз аудио/суретті өңдеуге оңай рұқсат береді. Жоғалмайтын кодектерге келесі алгоритмдер кіреді:

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

Аппараттық кодектер

Аппараттық кодектер бейне сигналдарын кодтау және декодтау үшін арнайы аппараттық ресурстарды пайдаланатын кодектер. Кейбір салыстырмалы түрде жаңа компьютерлік жүйелер, мысалы, ноутбуктер, кодтау процесін жеделдету үшін пайдаланылуы мүмкін аппараттық құралға негізделген бейне кодтау құрылғысын қамтиды. Бұл қондырғылар өте тиімді және бағдарламалық жасақтамаға негізделген кодектерге қарағанда айтарлықтай өнімділік артықшылықтарын қамтамасыз ете алады. Бұған қоса, хабар тарату/ағынды қолданбалар үшін кәсіби сапа нәтижелерін ұсынатын кейбір дербес аппараттық кодектер бар.

Аппараттық кодектердің екі негізгі түрі бар Қысу/кодтау және Кодектерді декодтау:

• Қысу/кодтау кодектері: Бұл құрылғылар көбінесе өздерінің жеке бағдарламалық жасақтамасымен келеді, бірақ басқа опциялар да қол жетімді болуы мүмкін. Олар бейне кодтауды өте жоғары жылдамдықта көп қуат тұтынбай немесе орындау үшін арнайы компоненттерді пайдаланады CPU қуаты бағдарламалық кодтаушыларға қатысты. Бағдарламалық құрал кодерлері сияқты олар әдетте әртүрлі шығыс пішімдерін шығарады, мысалы H.264 немесе MPEG-2/4 форматтары.
• Кодектерді декодтау: Сондай-ақ декодтау карталары немесе декодтау үдеткіштері ретінде белгілі, бұл құрылғыларда тым көп жүйелік ресурстарды тұтынбай, нақты уақытта сығылған бейне сигналдарын декодтау үшін арнайы жасалған қуатты арнайы чиптер бар (CPU қуаты). Арнайы декодтау карталары жүйенің өнімділігі мен тұрақтылығына аз әсер ете отырып, көптеген бейнелерді жылдам сығымдауды қажет ететін кәсіби орталарда кең таралған.

Танымал кодектер

Codecs бейне медиамен жұмыс істейтін кез келген адам үшін өте маңызды. Олар бейне файлыңыздың ингредиенттері, бейне ойнатқышқа бейне мен аудионы ажыратуға мүмкіндік беретін ингредиенттер және сақтау мен ағынмен жіберуді жеңілдету үшін деректерді қысу әдістері. Әртүрлі кодектер бар және сіздің жобаңызға сәйкес келетінін таңдау керек.

Бұл бөлімде біз талқылайтын боламыз ең танымал кодектер:

H.264

H.264 (Сондай-ақ белгілі MPEG-4 AVC) сандық бейне файлдарын кодтауға арналған әртүрлі қолданбаларда – ағындық қызметтерден бастап Blu-ray ойнатқыштарынан смартфондарға дейін пайдалану үшін ең танымал кодектердің бірі болып табылады. Оның жоғары сапалы бейнені салыстырмалы түрде кішігірім файл өлшемдеріне қысу мүмкіндігі оны бүгінгі нарықтағы ең көп қолданылатын және жан-жақты кодектердің біріне айналдырады.

H.264 сандық кадрларды 8×8 пиксельдік блоктарға бөліп, содан кейін оларды әртүрлі алгоритмдер ауқымымен қысу арқылы жұмыс істейді. H.264 өте тиімді болғандықтан, ол тіпті өте төмен бит жылдамдықтарында өте жоғары сапалы сандық бейне жасай алады, бұл оны HDTV таратылымдарынан тұтынушы медиа ойнатқыштарына және смартфон/планшеттік ағындық қызметтерге дейінгі қолданбалардың кең ауқымы үшін тамаша етеді.

H.264 прогрессивті сканерлеуді (кескіннің барлық жолдары бірден сканерлеуді бастайды) және аралық сканерлеу бейнесін де қолдайды, дегенмен қазіргі заманғы кодектердің көпшілігі тек прогрессивті сканерлеуді қолдайды, себебі олар файл өлшемі мен өткізу қабілеттілігін пайдалану тұрғысынан тиімдірек. H.264 сонымен қатар ажыратымдылықты өңдеуге қабілетті 4K (4096×2160 пиксель), уақыт өте келе көбірек мазмұн жасаушылар үлкенірек ажыратымдылыққа көшкен сайын оның өзекті болып қала беретініне көз жеткізіңіз.

Оның тиімділігімен қатар, H.264 негізгі артықшылықтарының бірі оны көптеген құрылғы өндірушілері қабылдаған факт болып табылады, бұл пайдаланушыларға үйлесімділік мәселелері немесе сәйкес келмейтін бағдарламалық/аппараттық құрал конфигурациялары туралы алаңдамай құрылғылар арасында мазмұн жіберуді жеңілдетеді. Осы себепті, H.264 қазіргі уақытта қол жетімді жаңа опцияларға қарамастан, көптеген құрылғылар мен қолданбалар үшін маңызды кодек болып қала береді. HEVC (жоғары тиімділікті бейне кодтау).

H.265

H.265, Сондай-ақ, белгілі Жоғары тиімді бейне кодтау (HEVC), — бейнені қысу стандарты, ол өзінің алдындағыға қарағанда тиімдірек кодтауды қамтамасыз етеді, H.264/MPEG-4 AVC (кеңейтілген бейне кодтау). Ол 8K ажыратымдылығын қолдайды және бейне файлдарды сығуға болады екі есе тиімді алдыңғы стандарт ретінде – дейін Сапаны 40 пайызға көбірек сақтайды оның алдындағыға қарағанда.

H.265 — H.264/MPEG-4 AVC нұсқасының табиғи мұрагері, ол теледидарлар, смартфондар, ноутбуктер және планшеттер сияқты ойнату құрылғыларында ең аз қиындықтармен және біркелкі ойнатумен үлкен қысу мүмкіндіктерін қамтамасыз етеді. Бұл мазмұнның барлық түрлеріне жарамды ашық бастапқы пішім – теледидар хабарларынан интернет және Blu-ray дискілері арқылы ағынды бейнелерге дейін – мазмұн жасаушыларға өткізу қабілетінің шығындарын азайта отырып, максималды бейне сапасын қамтамасыз етуге мүмкіндік береді.

H.265 икемділігі оны қолданбалардың кең ауқымында пайдалануға мүмкіндік береді, мысалы:

• Теледидар тарату (соның ішінде 4K немесе тіпті 8K)
• Мобильді және спутниктік құрылғыларды қоса алғанда, ағынды және байланыс қызметтері
• Виртуалды шындық тәжірибесі
• Денсаулық сақтау қосымшалары
• Жаңа HEIF кескін пішімі – сандық фотокамералардан немесе камера телефондарынан түсірілген кескіндерді кескіннің егжей-тегжейлерін жоғалтпай бұрынғыдан да көбірек қысуға мүмкіндік береді.

VP9

VP9 Google жасаған ашық және тегін бейне кодек. Веб-қолданбаларда пайдалану үшін әзірленген ол төменгі бит жылдамдығымен ағынмен жіберу және жүктеп алу үшін жақсартылған қысумен заманауи технологияны ұсынады.

VP9 сонымен қатар бейне қолданбалары үшін пайдалы әртүрлі мүмкіндіктерді ұсынады:

• жоғары динамикалық диапазон және түс кеңістігі,
• шығынсыз кодтау режимі,
• адаптивті ағындық және кодтаушы масштабтау мүмкіндігі.

Ол шаршы емес пикселдерді, әртүрлі түстердің қабаттасатын квадраттарын немесе жарықтық мәндерін, уақытша болжау кодтау әдістерін (қозғалыс компенсациясы сияқты), сондай-ақ ішкі болжау кодтау әдістерін (дискретті косинус түрлендірулері сияқты) қолдайды. VP9 сонымен қатар кескіндерді кодтау мүмкіндігіне ие Бір пиксельге 8 бит түс тереңдігі. Пішім басқа бұрынғы кодектерге қарағанда төмендетілген шу деңгейлері және өткір жиектер сияқты көрнекі мәліметтер арқылы сурет сапасын жақсартуға мүмкіндік береді.

VP9 ағынын декодтау кезінде пайдаланушының құрылғысы оны бейненің бір кадрына қайта декодтау үшін барлық жұмысты орындайды. Бұл оған қол жеткізуді жылдам етеді және оның арқасында кейбір басқа кодектерге қарағанда жылдам ойнатуға мүмкіндік береді төмен жад талаптары. Бұл әсіресе желідегі пайдаланушылар бірнеше көздерден бірден бірнеше ағынға қол жеткізген кезде қолданылады; олар мұны олардың әрқайсысын бөлек декодтауда барлық есептеу ресурстарын байланыстырмай-ақ жасай алады. Сонымен қатар, жалпы файл пішімін пайдаланып жеткізу, мысалы MP4 WebM немесе MKV сияқты басқа пішімдерде кодталған мазмұнды көре алмайтын құрылғылар немесе платформалар арасындағы үйлесімділікті қосуға көмектеседі.

Кодектер және бейне сапасы

Codecs әсер етуі мүмкін бейне кодтау және декодтау маңызды бөлігі болып табылады бейне сапасы. Кодектер бейне файлдарын қысу және ашу үшін пайдаланылады және сіз таңдаған кодек түрі бейненің өлшемі мен сапасына әсер етуі мүмкін.

Бұл мақалада біз кодектердің әртүрлі түрлерін және олар бейненің сапасына қалай әсер етуі мүмкін:

Битрат

Битрат берілген бейнені көрсету үшін кодекке қанша ақпарат қажет екенін көрсететін өлшем. Секундына битпен өлшенген бит жылдамдығы екеуіне де әсер етуі мүмкін бейне сапасы және оның файл өлшемі қаншалықты үлкен болады.

Бит жылдамдығы неғұрлым жоғары болса, соғұрлым толығырақ мәліметтерді кодтау (немесе қысу) процесіне қосуға болады және осылайша сіз жақсырақ сурет сапасын аласыз. Дегенмен, бұл үлкенірек файлдарды сақтау немесе жіберу қажет болатынын білдіреді. Бейнеңізді кез келген сандық желі арқылы (мысалы, интернет) жіберіп жатсаңыз, жоғары бит жылдамдығы кідірістің немесе буферлеу уақытының айтарлықтай артуына әкелетінін байқауыңыз мүмкін.

Бит жылдамдығына әсер ететін тағы бір фактор – ажыратымдылық – ажыратымдылық артқан сайын файл өлшемі де артады – бірақ бұл басқа сипаттамаларға байланысты. пайдаланылатын кодектер, кадр жиілігі және кадр өлшемдері. Жалпы, ажыратымдылық сияқты басқа факторлар жоғары болса да, төменгі бит жылдамдығы нашар бейнелерді береді.

Барлық кодектер үшін ұсынылған идеалды диапазон бар ең жақсы сурет сапасы және ең аз деректерді пайдалану сондықтан қысу процесінде қалаған кодтауыштарды қараңыз.

Ажыратымдылық

Ажыратымдылық – бейне ақпаратының пиксельдер бойынша өлшемі және ол бейне сапасын анықтайтын негізгі факторлардың бірі болып табылады. Мұны түсіну маңызды жоғары ажыратымдылықтар әрқашан жақсы көрінетін бейнелер шығарады өйткені әрбір кадрға көбірек пикселдер жинақталған. Онлайн ағында қолданылатын ең көп тараған ажыратымдылықтар 1920 × 1080 (Full HD) және 1280 × 720 (HD).

Ажыратымдылығы жоғары бейне көбірек өңдеу қуатын талап етеді, бұл пайдаланушының жүйесі жаңартылмаған жағдайда үйлесімділік мәселелерін тудыруы мүмкін. Ажыратымдылығы жоғары бейнелер барлық құрылғыларда дұрыс ойнату үшін жақсырақ кодек қажет ететін үлкенірек файлдарды білдіреді. Желіде ағынды жіберу үшін пайдаланылатын жалпы салалық кодектер кіреді H.264 немесе AVC, VP8, VP9 және HLS немесе Apple HLS (HTTP Live Streaming).

Қолданбаңызға және мазмұнды жеткізуді жоспарлап отырған құрылғы түріне байланысты қай кодек сізге қолайлы екенін анықтайды.

Сайып келгенде, егер сізде сәйкес кодтау параметрлері бар болса қол жетімді ең жақсы кодек онда жеткізуде ешқандай қиындық болмауы керек кез келген ажыратымдылықтағы жоғары сапалы бейнелер ол визуалды дәлдіктің жақсы деңгейін сақтай отырып, буферлеуден немесе басқа ойнату мәселелерінен зардап шекпейді.

Frame Rate

Frame жылдамдығы бейне сапасы мен кодектерге қатысты негізгі фактор болып табылады. Бұл бір секундта қанша жеке кадр түсірілетінінің өлшемі, әдетте өлшенеді секундына кадр саны (FPS). Кадр жылдамдығы неғұрлым жоғары болса, түсірілім соғұрлым тегіс болады. Төмен кадр жиілігі бейненің үзілуіне әкеледі, ал жоғары кадр жиіліктері сұйық кескінді қамтамасыз етуде тиімдірек.

Мысалы, 8 FPS камерасы және 30 FPS камерасы арқылы түсіргенде, 8 FPS камерасы секундына кадрлар санының аз болуына байланысты қиынырақ түсірілім жасайды. Екінші жағынан, 30 FPS камерасы 8 FPS камерасына қарағанда олардың арасындағы қозғалыс бұлыңғырлығымен тегіс кадрлар жасайды, өйткені түсірілген кадрлар үш есе көп болады.

Сонымен қатар, әртүрлі кодектер оңтайлы нәтижелер алу үшін әртүрлі минималды немесе максималды кадр жиілігін талап етеді. Дұрыс пайдаланылмаса немесе кодектеріңіздің кадр жиілігінің үйлесімділігіне қойылатын талаптарын білмесеңіз, бейне сапасы нашарлауы мүмкін. Ағымдағы бейне пішімдері мен көру тәжірибелерінің көпшілігі үшін ең көп таралған стандартты кадрлар жылдамдығы 24 кадр/с (фильмдер) және 30 кадр/с (теледидар шоулары). Дегенмен, кейбір кодектер жоғарырақ кодектерге де қолдау көрсете алады, мысалы 48 кадр/с немесе тіпті 60 кадр/сек – төменгі аналогтармен салыстырғанда жоғары көрнекіліктер мен тегістікті қамтамасыз ете отырып.

қорытынды

Қорытындылай келе, кодектерді түсіну сандық құрылғыларда бейнелерді жасау мен көрудің маңызды бөлігі болып табылады. Аудио және бейне кодектерінің негіздерін, олардың анықтамаларын және олардың арасындағы елеулі айырмашылықтарды білу сандық медианы таңдау және қарау кезінде жақсырақ шешім қабылдауға көмектеседі. Сонымен қатар, жалпы шолу бар ең көп қолданылатын бейне кодектер сонымен қатар әртүрлі кодектер бейненің көрінісі мен дыбысын қалай өзгерте алатыны туралы көбірек түсінуге мүмкіндік береді.

Ақырында, мұны есте ұстау пайдалы барлық бейне кодектер айқас үйлесімді емес— бір кодек қажет ететін кейбір бейнелер басқа құрылғыда дұрыс ойнатылмауы мүмкін дегенді білдіреді, егер ол белгілі бір түрді танымаса. Бақытымызға орай, қазір бізде сүйікті сандық мазмұнды, соның ішінде бірнеше платформалардағы жақсы үйлесімділікті қарауға қатысты бұрынғыдан да көп опциялар бар. Сондықтан сіз үшін дұрыс пішімді зерттеуге уақыт бөліңіз және қайсысы сіздің қажеттіліктеріңізге сәйкес келетінін біліңіз!

Сәлеметсіз бе, мен Киммін, анамын және медиа жасау және веб-әзірлеу саласында білімі бар стоп-motion әуесқойымын. Менде сурет салуға және анимацияға деген құмарлығым зор, енді мен стоп-motion әлеміне сүңгіп жатырмын. Блогым арқылы мен сіздермен өзімнің білгеніммен бөлісемін.