Kodekai: kas jie yra vaizdo įraše?

pagal kim Atnaujinta: Birželio 27, 2022

Kodekai yra svarbi vaizdo įrašų gamybos proceso dalis. Kodekai yra algoritmų rinkinys, kuris yra naudojamas suspausti ir išskleisti vaizdo ir garso failus. Kodekas yra labai svarbus norint sumažinti failų dydį, kad galėtumėte juos greičiau perkelti ir saugoti.

Šiame straipsnyje pristatysime, kas yra kodekai, kaip jie dirba, ir jų svarbą vaizdo įrašų gamybos procese.

Kodeko apibrėžimas

Kodekas yra technologija, kuri koduoja vaizdo, garso ir duomenų srautus skaitmenine forma. Kodekai suspaudžia duomenis, kad jie užimtų mažiau vietos saugykloje arba perdavimui, taip pat pagerina vaizdo ar garso srauto kokybę, pagerindami jo vaizdinius ar garsus.

Kodekai plačiai naudojami internetu platinant filmus, TV ir muziką. Internetinės transliacijos paslaugos, pvz „Netflix“, „Amazon Prime Video“ ir „Spotify“. naudokite kodekus, kad suglaudintumėte jų turinį nepakenkiant kokybei. Koduojant vaizdo įrašus naudojant pažangius kodekus, jie gali būti mažesni, tačiau išsaugoma originalios šaltinio medžiagos kokybė. Tai leidžia srautinio perdavimo paslaugoms lengvai platinti vaizdo įrašus klientams, neapmokestinant didelių pralaidumo sąnaudų jų tinklams ar infrastruktūrai.

Be veiksmingo saugojimo ir perdavimo, kodekai gali suteikti ir kitų privalumų internetinio srautinio perdavimo paslaugų teikėjams, pavyzdžiui:

• Greitesnis pakrovimo laikas
• Pagerintas energijos vartojimo efektyvumas
• Geresnis mastelio keitimas
• Padidintas įrenginių suderinamumas

Kodekus taip pat gali naudoti saugumo tikslais turinio failų šifravimas kad juos galėtų pasiekti tik įgalioti vartotojai.

Kodekų vaidmuo vaizdo įraše

Kodekai, „koderio-dekoderio“ santrumpa, yra algoritmai, atsakingi už vaizdo ir garso failų suspaudimą ir išglaudinimą. Naudodami specializuotus glaudinimo metodus, kodekai gali sumažinti vaizdo ir garso failų dydį, žymiai neprarandant kokybės. Tai užtikrina didesnį įkėlimo ir atsisiuntimo greitį, nesvarbu, ar transliuojate filmą, ar žaidžiate žaidimą internete, taip pat užima daug mažiau vietos standžiajame diske.

Be to, kodekai taip pat naudojami įrašant ir apdorojant vaizdo duomenis, siekiant sukurti didžiausią įmanomą skiriamąją gebą vaizdus su skirtingu kadrų dažniu, bitų sparta, spalvų gyliu ir pan. Kodekai nustato, kokio tipo įrašymo technologija bus naudojama, pvz., 4K raiška arba HD – siekiant optimizuoti žiūrėjimo patirtį. Atsižvelgiant į konkrečius kiekvienos programos reikalavimus, yra keletas skirtingų kodekų tipų, pavyzdžiui:

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

Kodekas veikia suglaudindamas įvesties srautą (ty vaizdo ar garso įrašą) į mažesnius failus, kuriuos galima efektyviau valdyti tinkluose arba saugoti vietiniuose diskuose; tai žinoma kaip kodavimas. Atkuriant (pavyzdžiui, srautiniu būdu perduodant vaizdo įrašus internetu), suglaudinti failai turi būti konvertuojami atgal į pradinį aukštos kokybės formatą, kuris pasiekiamas naudojant dekodavimas užkoduota informacija iš anksčiau; šis procesas žinomas kaip dekodavimas. Naudodami atitinkamą techninę įrangą (pvz., vaizdo plokštes ir kt.), aparatinės įrangos pagalba gali žymiai pagerinti kodavimo greitį minimaliai prarandant kokybę, todėl jie tinkami programoms su dideliu kadravimo dažnis reikalavimai, pvz., srautinio perdavimo realiuoju laiku paslaugos arba žaidimai debesyje.

Kodekų tipai

Kodekai yra vaizdo turinio gyvybės šaltinis – jie nustato, kaip vaizdo įrašai suglaudinami, išskleisti ir perduoti. Jie leidžia žiūrėti įvairaus dydžio ir raiškos vaizdo įrašus beveik bet kuriame įrenginyje. Yra daug skirtingų kodekų tipų, kurių kiekvienas atlieka skirtingą vaidmenį žiūrint vaizdo įrašų turinį.

Šiame straipsnyje mes išsamiau pažvelgsime į labiausiai paplitę kodekų tipai:

Praradę kodekai

Prarastingi kodekai yra glaudinimo standartai, kurie sumažina originalaus vaizdo įrašo kokybę, aukodami vaizdo kokybę ir duomenis dėl failo dydžio. Siekiama, kad vaizdo įrašų srautas būtų pakankamai mažas, kad jį būtų galima greitai ir efektyviai peržiūrėti arba atsisiųsti. Palyginti su nuostolingais kodekais, nuostolingi kodekai paprastai sukuria mažesnius failus su mažiau duomenų, tačiau tai nukenčia nuo ryškumo ir bendro tikslumo.

Du dažniausiai pasitaikantys nuostolingų kodekų tipai yra vidinis kadras or pastovus bitų dažnis (CBR) ir interframe or kintamasis pralaidumas (VBR). Intraframe kodavimas įrašo visą turinio kadrą kaip vieną vienetą kiekviename suspaustame faile; tai lemia didelius failus, bet mažiau artefaktų tarp kiekvieno kadro ir geresnės kokybės vaizdus. Interframe kodavimas padalija turinio rėmelius į dalis, kad būtų galima labiau suspaustas dalis be pastebimų pokyčių tarp kadrų; gauti failai paprastai būna mažesni nei vidiniai kadrai, bet ir daugiau artefaktų tarp kadrų.

Populiarūs nuostolingų kodekų pavyzdžiai: MPEG-4 AVC / H.264, MPEG-2 ir H.265 / HEVC, „Windows Media Video 9“ (WMV9), „RealVideo 9“ (RV9), DIVX, Xvid ir VP8 / VP9. Jie tampa vis populiaresni vaizdo įrašų srautinio perdavimo programose, pvz., „YouTube“, nes gali greitai suspausti didelius duomenų kiekius, nepakenkiant vaizdo kokybei – lankytojai gali žiūrėti ilgus vaizdo įrašus naudodami santykinai mažą pralaidumo ryšį, išsaugodami pagrįstą vaizdo aiškumą.

Be nuostolių kodekai

Vaizdo kodekai yra kompiuterio programinės įrangos tipas, naudojamas skaitmeniniams vaizdo duomenims suspausti arba koduoti. Šis procesas yra būtinas dirbant su dideliais skaitmeniniais failais, siekiant sumažinti failo dydį ir padidinti failo atsisiuntimo, perkėlimo ar srautinio perdavimo greitį. Kodekai skirstomi į dvi skirtingas kategorijas: nuostolingas ir lossless kodekai.

Be nuostolių kodekai suteikia tikslią skaitmeninę failo kopiją po kodavimo, užtikrindami visišką duomenų tikslumą, o tai leidžia tiksliai skaitmeninį kopiją išskleisti. Tai užima daugiau vietos nei nuostolingas suspaudimas bet taip pat neapima savo iškraipymų, taip pat lengvai leidžia redaguoti garso / vaizdo įrašus nepažeidžiant kokybės. Lossless kodekai apima tokius algoritmus kaip:

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

Aparatūros kodekai

Aparatūros kodekai yra kodekai, kurie naudoja tam skirtus aparatūros išteklius vaizdo signalams koduoti ir dekoduoti. Kai kuriose palyginti naujose kompiuterinėse sistemose, pvz., nešiojamuosiuose kompiuteriuose, yra aparatinės įrangos vaizdo kodavimo įrenginys, kuris gali būti naudojamas kodavimo procesui paspartinti. Šie įrenginiai yra labai veiksmingi ir gali suteikti daug naudos, palyginti su programinės įrangos kodekais. Be to, yra keletas atskirų aparatinės įrangos kodekų, kurie siūlo profesionalios kokybės rezultatus transliavimo / srautinio perdavimo programoms.

Yra du pagrindiniai aparatūros kodekų tipai Suspaudimas/Kodavimas ir Kodekų dekodavimas:

• Suspaudimo/kodavimo kodekai: Šiuose įrenginiuose dažnai yra nuosava programinė įranga, nors gali būti ir kitų parinkčių. Jie naudoja specializuotus komponentus, kad atliktų vaizdo kodavimą labai dideliu greičiu, nenaudodami daug energijos arba CPU galia palyginti su programinės įrangos koduotuvais. Kaip ir programinės įrangos kodavimo įrenginiai, jie paprastai gamins įvairius išvesties formatus, pvz H.264 arba MPEG-2/4 formatus.
• Kodekų dekodavimas: Taip pat žinomi kaip dekodavimo kortelės arba dekodavimo greitintuvai, šiuose įrenginiuose yra galingi specialūs lustai, sukurti specialiai suspaustiems vaizdo signalams dekoduoti realiuoju laiku, nenaudojant per daug sistemos išteklių (CPU galia). Specialios dekodavimo kortelės yra įprastas dalykas profesionalioje aplinkoje, kur reikia greitai išspausti daug vaizdo įrašų, kad būtų kuo mažiau įtakos sistemos veikimui ir stabilumui.

Populiarūs kodekai

Kodekai yra būtini visiems, dirbantiems su vaizdo laikmenomis. Tai yra vaizdo failo sudedamosios dalys, sudedamosios dalys, leidžiančios vaizdo grotuvui atskirti vaizdo įrašą ir garsą, ir duomenų glaudinimo metodai, kad būtų lengviau saugoti ir perduoti srautu. Yra įvairių kodekų, todėl reikia pasirinkti tinkamą jūsų projektui.

Šiame skyriuje aptarsime populiariausi kodekai:

H.264

H.264 (Taip pat žinomas kaip AVC MPEG-4) yra vienas populiariausių skaitmeninių vaizdo failų kodavimo kodekų, skirtų naudoti įvairiose programose – nuo ​​srautinio perdavimo paslaugų iki „Blu-ray“ grotuvų iki išmaniųjų telefonų. Dėl galimybės suspausti aukštos kokybės vaizdo įrašą į santykinai mažus failų dydžius, jis yra vienas plačiausiai naudojamų ir universaliausių kodekų šiandieninėje rinkoje.

H.264 veikia suskaidydamas skaitmeninius kadrus į 8 × 8 pikselių blokus ir suglaudindamas juos įvairiais algoritmais. Kadangi H.264 yra toks efektyvus, jis gali sukurti labai aukštos kokybės skaitmeninį vaizdo įrašą net esant labai mažam bitų dažniui, todėl jis idealiai tinka įvairioms programoms nuo HDTV transliacijų iki plataus vartojimo medijos leistuvų ir išmaniųjų telefonų / planšetinių kompiuterių srautinio perdavimo paslaugų.

H.264 palaiko ir progresyvų nuskaitymą (kai visos vaizdo eilutės pradedamos nuskaityti visos iš karto), ir susipynusio nuskaitymo vaizdo įrašą, nors dauguma šiuolaikinių kodekų palaiko tik progresyvų nuskaitymą, nes jie yra efektyvesni failo dydžio ir pralaidumo požiūriu. H.264 taip pat gali apdoroti skiriamąją gebą iki 4K (4096 × 2160 pikselių), užtikrinant, kad jis išliktų aktualus, nes laikui bėgant vis daugiau turinio kūrėjų pereina prie didesnės raiškos.

Be efektyvumo, vienas iš pagrindinių H.264 pranašumų yra tai, kad jį jau pritaikė daugelis įrenginių gamintojų, todėl vartotojams lengviau siųsti turinį iš vieno įrenginio į kitą, nesijaudinant dėl ​​suderinamumo problemų ar nesuderinamos programinės/aparatinės įrangos konfigūracijų. Dėl šios priežasties H.264 ir toliau išlieka svarbiu kodeku įvairiems įrenginiams ir programoms, nepaisant galimų naujesnių parinkčių, pvz., HEVC (didelio efektyvumo vaizdo įrašų kodavimas).

H.265

H.265, taip pat žinomas kaip Didelio efektyvumo vaizdo kodavimas (HEVC), yra vaizdo glaudinimo standartas, užtikrinantis efektyvesnį kodavimą nei jo pirmtakas, H.264 / MPEG-4 AVC (išplėstinis vaizdo kodavimas). Jis palaiko 8K raišką ir gali suspausti vaizdo failus iki dvigubai efektyviau kaip ir ankstesnis standartas – su iki 40 procentų daugiau kokybės išlaikymo nei jo pirmtakas.

H.265 yra natūralus H.264/MPEG-4 AVC įpėdinis, suteikiantis didesnes glaudinimo galimybes su minimaliomis komplikacijomis ir sklandesnį atkūrimą atkūrimo įrenginiuose, pvz., televizoriuose, išmaniuosiuose telefonuose, nešiojamuosiuose kompiuteriuose ir planšetiniuose kompiuteriuose. Tai atvirojo kodo formatas, tinkantis visų tipų turiniui – nuo ​​TV transliacijų iki vaizdo įrašų srautinio perdavimo internetu ir „Blu-ray“ diskų – leidžiantis turinio kūrėjams užtikrinti maksimalią vaizdo kokybę ir sumažinti pralaidumo sąnaudas.

H.265 lankstumas leidžia jį naudoti įvairiose srityse, pavyzdžiui:

• Transliuoti televiziją (įskaitant 4K ar net 8K)
• Srautinio perdavimo ir ryšių paslaugos, įskaitant skirtas mobiliesiems ir palydoviniams įrenginiams
• Virtualios realybės patirtis
• Sveikatos priežiūros programos
• Naujasis HEIF vaizdo formatas, leidžiantis iš skaitmeninių fotoaparatų ar telefonų su fotoaparatais užfiksuotus vaizdus suspausti dar labiau nei bet kada anksčiau neprarandant vaizdo detalių.

VP9

VP9 yra atviras ir nemokamas vaizdo kodekas, kurį sukūrė Google. Sukurta naudoti žiniatinklio programose, ji siūlo pažangiausias technologijas su patobulintu glaudinimu srautiniam perdavimui ir atsisiuntimui mažesniu pralaidumu.

VP9 taip pat turi įvairių funkcijų, naudingų vaizdo įrašų programoms:

• didelis dinaminis diapazonas ir spalvų erdvės,
• be nuostolių kodavimo režimas,
• adaptyvus srautinis perdavimas ir koduotuvo mastelio keitimas.

Jis palaiko ne kvadratinius pikselius, skirtingų spalvų ar skaisčio verčių persidengiančius kvadratus, laiko numatymo kodavimo metodus (pvz., judesio kompensavimą), taip pat vidinius numatymo kodavimo metodus (pvz., diskrečiąsias kosinuso transformacijas). VP9 taip pat turi galimybę koduoti vaizdus iki 8 bitai spalvų gylio viename pikselyje. Formatas suteikia geresnę vaizdo kokybę dėl vaizdinių detalių, pvz., sumažinto triukšmo lygio ir ryškesnių kraštų, palyginti su kitais ankstesniais kodekais.

Dekoduojant VP9 srautą, vartotojo įrenginys atlieka visą darbą, kad iškoduotų jį atgal į vieną vaizdo įrašo kadrą. Tai leidžia greitai pasiekti ir leidžia greičiau atkurti nei naudojant kai kuriuos kitus kodekus maži atminties reikalavimai. Tai ypač pasakytina, kai prisijungę vartotojai vienu metu pasiekia kelis srautus iš kelių šaltinių; jie gali tai padaryti nenaudodami visų savo skaičiavimo išteklių dekoduodami kiekvieną atskirai. Be to, pristatymas naudojant įprastą failo formatą, pvz MP4 padeda įgalinti įrenginių ar platformų, kurios kitu atveju negalėtų peržiūrėti turinio, užkoduoto kitais formatais, pvz., WebM ar MKV, suderinamumą.

Kodekai ir vaizdo kokybė

Kodekai yra svarbi vaizdo kodavimo ir dekodavimo dalis, kuri gali turėti įtakos vaizdo kokybe. Kodekai naudojami vaizdo failams suspausti ir išskleisti, o jūsų pasirinktas kodeko tipas gali turėti įtakos vaizdo įrašo dydžiui ir kokybei.

Šiame straipsnyje aptarsime skirtingus kodekų tipus ir kaip jie gali paveikti vaizdo įrašo kokybę:

Garso kokybė

Garso kokybė yra matas, nurodantis, kiek informacijos kodekui reikia tam tikram vaizdo įrašui. Matuojant bitais per sekundę, bitų sparta gali turėti įtakos tiek vaizdo kokybe ir koks bus jo failo dydis.

Kuo didesnis bitų dažnis, tuo daugiau informacijos galima įtraukti į kodavimo (arba glaudinimo) procesą ir taip gausite geresnę vaizdo kokybę. Tačiau tai taip pat reiškia, kad didesnius failus reikės saugoti arba perduoti. Jei vaizdo įrašą siunčiate bet kokiu skaitmeniniu tinklu (pvz., internetu), galite pastebėti, kad dėl didesnio pralaidumo pastebimai pailgėja delsa arba buferio laikas.

Kitas veiksnys, turintis įtakos bitų greičiui, yra skiriamoji geba – didėjant skyrai didėja ir failo dydis, tačiau tai priklauso nuo kitų savybių, pvz. naudojami kodekai, kadrų dažnis ir kadrų dydžiai. Apskritai, mažesnis pralaidumas paprastai suteikia prastesnės kokybės vaizdo įrašus, net jei kiti veiksniai, pvz., yra didelė raiška.

Visi kodekai turi savo siūlomą idealų diapazoną geriausia vaizdo kokybė ir mažiausiai duomenų sunaudojimas todėl glaudinimo proceso metu būtinai peržiūrėkite savo pageidaujamus koduotuvus.

rezoliucija

Skiriamoji geba yra vaizdo įrašo informacijos matas pikseliais ir yra vienas iš pagrindinių veiksnių, lemiančių vaizdo kokybę. Svarbu tai suprasti didesnės raiškos vaizdo įrašai visada atrodys geriau nes kiekviename kadre yra tiesiog daugiau pikselių. Dažniausiai transliuojant internetu naudojamos skiriamosios gebos 1920 × 1080 („Full HD“) ir 1280 × 720 (HD).

Didesnės raiškos vaizdo įrašui reikia daugiau apdorojimo galios, todėl gali kilti suderinamumo problemų, jei vartotojo sistema neatnaujinta. Didesnės raiškos vaizdo įrašai taip pat reiškia didesnius failus, kuriems reikalingas geresnis kodekas, kad būtų galima tinkamai leisti visuose įrenginiuose. Įprasti pramonės kodekai, naudojami srautiniam perdavimui internetu, apima H.264 arba AVC, VP8, VP9 ir HLS arba Apple HLS (HTTP tiesioginis srautas).

Priklausomai nuo jūsų taikomosios programos ir įrenginio, į kurį planuojate pateikti turinį, tipas nustatys, kuris kodekas jums tinkamiausias.

Galiausiai, jei turite tinkamą kodavimo sąranką, kurioje yra geriausias prieinamas kodekas tada jums neturėtų kilti problemų pristatyti aukštos kokybės vaizdo įrašai bet kokia raiška kurie nepatirs buferio ar kitų atkūrimo problemų, tačiau išsaugos gerą vaizdo tikslumą.

Kadrų dažnis

Kadrų dažnis yra pagrindinis veiksnys, kai kalbama apie vaizdo kokybę ir kodekus. Tai matas, kiek atskirų kadrų užfiksuojama per vieną sekundę, paprastai matuojant kadrų per sekundę (FPS). Kuo didesnis kadrų dažnis, tuo sklandžiau bus rodoma filmuota medžiaga. Dėl mažo kadrų dažnio vaizdo įrašas yra neryškus, o didesnis kadrų dažnis efektyviau suteikia sklandų vaizdą.

Pavyzdžiui, įrašant naudojant 8 kadrų per sekundę kamerą, palyginti su 30 kadrų per sekundę kamera, 8 kadrų per sekundę kameros vaizdo įrašas bus įvairesnis dėl mažesnio kadrų per sekundę skaičiaus. Kita vertus, 30 kadrų per sekundę kamera sukuria sklandžiau filmuotą medžiagą su didesniu judesio susiliejimu nei 8 FPS kamera, nes užfiksuotų kadrų būtų tris kartus daugiau.

Be to, norint pasiekti optimalius rezultatus, skirtingiems kodekams reikalingas skirtingas minimalus arba didžiausias kadrų dažnis. Jei naudojamas netinkamai arba nežinant kodeko kadrų dažnio suderinamumo reikalavimų, vaizdo kokybė gali nukentėti. Dažniausi standartiniai kadrų dažniai daugeliui dabartinių vaizdo įrašų formatų ir žiūrėjimo patirties yra 24 kadrų per sekundę (filmai) ir 30 kadrų per sekundę (TV laidos). Tačiau kai kurie kodekai gali palaikyti ir aukštesnius – pvz 48 kadrų per sekundę arba net 60 kadrų per sekundę – tuo pačiu užtikrinant puikų vaizdą ir sklandumą, palyginti su žemesniais analogais.

Išvada

Apibendrinant galima pasakyti, kad kodekų supratimas yra svarbi kuriant ir žiūrint vaizdo įrašus mūsų skaitmeniniuose įrenginiuose. Žinodami garso ir vaizdo kodekų pagrindus, jų apibrėžimus ir reikšmingus jų skirtumus, galime priimti geriau pagrįstą sprendimą renkantis ir žiūrint skaitmeninę laikmeną. Be to, turėdami bendrą apžvalgą apie populiariausi vaizdo kodekai taip pat gali suteikti mums daugiau supratimo apie tai, kaip skirtingi kodekai gali pakeisti vaizdo išvaizdą ir garsą.

Galiausiai naudinga tai nepamiršti ne visi vaizdo kodekai yra suderinami tarpusavyje– tai reiškia, kad tam tikri vaizdo įrašai, kuriems reikalingas vienas kodekas, gali netinkamai paleisti kitame įrenginyje, jei jis neatpažįsta to konkretaus tipo. Laimei, dabar turime daugiau galimybių nei bet kada žiūrėti mėgstamą skaitmeninį turinį, įskaitant geresnį kelių platformų suderinamumą. Taigi neskubėkite ieškodami jums tinkamo formato ir išsiaiškinkite, kuris iš jų geriausiai atitinka jūsų poreikius!

Sveiki, aš esu Kim, mama ir „stop-motion“ entuziastė, turinti žiniasklaidos kūrimo ir interneto svetainių kūrimo patirties. Turiu didžiulę aistrą piešimui ir animacijai, todėl dabar stačia galva neriu į stop-motion pasaulį. Savo tinklaraštyje dalinuosi su jumis savo patirtimi.