Кодеци: што се тие во видеото?

од Ким Ажурирано: Јуни 27, 2022

Кодеци се важен дел од процесот на видео продукција. Кодеците се збир на алгоритми кои се користат за компресирајте и декомпресирате видео и аудио датотеки. Кодекот е клучен за намалување на големината на датотеките, овозможувајќи ви побрзо да ги пренесувате и складирате.

Во оваа статија, ќе претставиме што се кодеци, како тие работат, и нивните важност во процесот на видео продукција.

Дефиниција на кодек

Кодек е технологија која ги кодира видео, аудио и преносите на податоци во дигитална форма. Кодеците ги компресираат податоците за да заземаат помалку простор во складирањето или за пренос, а исто така го подобруваат квалитетот на видео или аудио пренос со подобрување на неговата визуелност или звук.

Кодеците се користат многу во онлајн дистрибуцијата на филмови, ТВ и музика. Онлајн стриминг услуги како што се Netflix, Amazon Prime Video и Spotify користете кодеци за да ја компресирате нивната содржина без да го компромитирате квалитетот. Кодирањето видеа со напредни кодеци може да ги направи помали по големина, а сепак да го зачува квалитетот на оригиналниот изворен материјал. Ова им овозможува на услугите за стриминг лесно да дистрибуираат видеа на клиентите без да наметнуваат огромни трошоци за пропусниот опсег на нивните мрежи или инфраструктура.

Покрај овозможувањето ефикасно складирање и пренос, кодеците можат да обезбедат неколку други придобивки за давателите на онлајн стриминг, како што се:

• Побрзо време на вчитување
• Подобрена енергетска ефикасност
• Подобра приспособливост
• Зголемена компатибилност на уредот

Кодеците може да се користат и за безбедносни цели од шифрирање датотеки со содржина така што само овластени корисници можат да пристапат до нив.

Улогата на кодеците во видеото

Кодеци, кратенка од „кодер-декодер“, се алгоритми одговорни за компресирање и декомпресија на видео и аудио датотеки. Со користење на специјализирани техники за компресија, кодеците можат да ја минимизираат големината на видео и аудио датотеките без значително губење на квалитетот. Ова овозможува побрзи брзини на прикачување и преземање – без разлика дали стримувате филм или играте игра онлајн – како и зафаќање многу помалку простор на вашиот хард диск.

Дополнително, кодеците се користат и при снимање и пост-обработка на видео податоци за да се создадат слики со највисока можна резолуција со различни стапки на слики, бит-стапки, длабочини на бои итн. Кодеците одредуваат кој тип на технологија за снимање ќе се користи - на пр. 4K резолуција или HD – со цел да се оптимизира искуството на гледање. Во зависност од специфичните барања за секоја апликација, достапни се неколку различни типови на кодеци како што се:

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

Кодекот работи со компресирање на влезен тек (т.е. видео или аудио) во помали големини на датотеки што може поефикасно да се управуваат преку мрежи или да се складираат на локални дискови; ова е познато како кодирање. Спротивно на тоа, при репродукција (на пример кога стримувате видеа онлајн), компресираните датотеки треба да се претворат назад во нивниот оригинален формат со висок квалитет што се постигнува со декодирање кодираните информации од претходно; овој процес е познат како декодирање. Со помош на соодветен хардвер (како што се графички картички итн.), хардверско потпомогнато кодирање може масовно да ја подобри брзината на кодирање со минимална загуба во квалитетот – што ги прави погодни за апликации со високи стапка на слики барања како што се услуги за стриминг во реално време или игри во облак.

Видови кодеци

Кодеци се извор на енергија на видео содржините - тие одредуваат како видеата се компресираат, декомпресираат и пренесуваат. Тие ни овозможуваат да гледаме видеа со различни големини и резолуции на речиси секој уред. Достапни се многу различни типови на кодеци, од кои секој игра различна улога во процесот на гледање видео содржини.

Во оваа статија, ќе разгледаме подлабоко најчестите типови на кодеци:

Изгубени кодеци

Кодеците со загуба се стандарди за компресија кои го намалуваат квалитетот на оригиналното видео, жртвувајќи го квалитетот на сликата и податоците заради големината на датотеката. Целта е да се направи видео преносот доволно мал за да може да се гледа или преземе брзо и ефикасно. Во споредба со кодеците без загуби, кодеците со загуби обично произведуваат помали датотеки со помалку податоци, но ова доаѓа на сметка на острината и целокупната верност.

Двата најчести типа на кодеци со загуби се интрарамка or постојана брзина на битови (CBR) меѓурамка or променлива брзина на битови (VBR). Кодирањето во рамките на рамката снима цела рамка за содржина како единствена единица во секоја компресирана датотека; ова резултира со големи датотеки, но помалку артефакти помеѓу секоја рамка и слики со повисок квалитет. Кодирањето меѓу рамки ги дели рамките на содржината на делови за да овозможи повеќе компресирани делови без забележлива промена помеѓу рамки; резултантните датотеки имаат тенденција да имаат помали големини од интрарамките, но исто така и повеќе артефакти помеѓу рамки.

Популарни примери на кодеци со загуби вклучуваат MPEG-4 AVC / H.264, MPEG-2 H.265 / HEVC, Windows Media Video 9 (WMV9), RealVideo 9 (RV9), DivX, Xvid VP8/VP9. Овие станаа сè попопуларни во апликациите за видео стриминг, како што е YouTube, поради нивната способност брзо да компресираат големи количини на податоци без значително жртвување во квалитетот на сликата - посетителите можат да гледаат долги видеа со врска со релативно ниска пропусност, додека задржуваат разумна визуелна јасност.

Кодеци без загуби

Видео кодеците се вид на компјутерски софтвер што се користи за компресија или кодирање на дигитални видео податоци. Овој процес е неопходен кога работите со големи дигитални датотеки со цел да се намали големината на датотеката и да се зголеми колку брзо датотеката се презема, пренесува или пренесува. Кодеците се поделени во две различни категории: загуби без загуба кодеци.

Кодеците без загуба обезбедуваат точна дигитална реплика на датотека по кодирањето со обезбедување целосна точност на податоците, што овозможува точно дигитално дуплирање за време на декомпресија. Зазема повеќе простор отколку компресија со загуби но, исто така, не вклучува сопствено изобличување, како и лесно дозволување уредувања на аудио/слика без никаков компромис во квалитетот. Кодеците без загуби вклучуваат алгоритми како што се:

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

Хардверски кодеци

Хардверски кодеци се кодеци кои користат посветени хардверски ресурси за кодирање и декодирање на видео сигнали. Некои релативно нови компјутерски системи, како што се лаптопите, вклучуваат единица за видео енкодер базирана на хардвер која може да се користи за да се забрза процесот на кодирање. Овие единици се многу ефикасни и можат да обезбедат значителни придобивки во однос на софтверските кодеци. Покрај тоа, постојат некои самостојни хардверски кодеци кои нудат резултати со професионален квалитет за апликации за емитување/стриминг.

Двата главни типа на хардверски кодеци се Компресија/кодирање Декодирање на кодеци:

• Кодеци за компресија/кодирање: Овие уреди често доаѓаат со сопствен сопствен софтвер, иако може да се достапни и други опции. Тие користат специјализирани компоненти за извршување на видео кодирање со многу голема брзина без да трошат многу енергија или Моќност на процесорот во однос на софтверските енкодери. Како софтверски енкодери, тие обично произведуваат различни излезни формати како што се H.264 или MPEG-2/4 формати.
• Декодирање на кодеци(Моќност на процесорот). Посебните картички за декодирање се вообичаени во професионални средини каде што голем број видеа треба брзо да се декомпресираат со минимално влијание врз перформансите и стабилноста на системот.

Популарни кодеци

Кодеци се неопходни за секој кој работи со видео медиум. Тие се состојките на вашата видео-датотека, состојките што му дозволуваат на видео плеерот да разликува видео и аудио, како и методите за компресирање на податоците за полесно складирање и пренос. Достапни се различни кодеци и треба да се избере вистинскиот за вашиот проект.

Во овој дел, ќе разговараме за најпопуларните кодеци:

H.264

H.264 (Исто така познат како MPEG-4 AVC) е еден од најпопуларните кодеци за кодирање дигитални видео-датотеки за употреба во различни апликации - од услуги за стриминг до Blu-ray плеери до паметни телефони. Неговата способност да компресира висококвалитетно видео во релативно мали големини на датотеки го прави еден од најкористените и најразновидните кодеци на пазарот денес.

H.264 работи така што ги разложува дигиталните рамки на блокови од 8×8 пиксели и потоа ги компресира со низа различни алгоритми. Бидејќи H.264 е толку ефикасен, може да создаде дигитално видео со многу висок квалитет дури и при многу ниски брзини на битови, што го прави идеален за широк опсег на апликации од емитувања на HDTV до потрошувачки медиа плеери и услуги за стриминг на паметни телефони/таблети.

H.264 обезбедува поддршка и за прогресивно скенирање (каде што сите линии на сликата почнуваат да се скенираат одеднаш) и видео со испреплетено скенирање, иако повеќето модерни кодеци поддржуваат само прогресивно скенирање бидејќи се поефикасни во однос на големината на датотеката и користењето на пропусниот опсег. H.264 е исто така способен за справување со резолуции до 4K (4096×2160 пиксели), осигурувајќи се дека останува релевантно бидејќи повеќе создавачи на содржини се движат кон поголеми резолуции со текот на времето.

Заедно со неговата ефикасност, една од главните предности на H.264 е фактот што веќе е усвоен од многу производители на уреди што им олеснува на корисниците да испраќаат содржина помеѓу уредите без да се грижат за проблеми со компатибилноста или некомпатибилни конфигурации на софтвер/хардвер. Поради оваа причина, H.264 и понатаму останува важен кодек за широк спектар на уреди и апликации денес, и покрај новите достапни опции како што се HEVC (Видео кодирање со висока ефикасност).

H.265

H.265, исто така познат како Видео кодирање со висока ефикасност (HEVC), е стандард за компресија на видео што обезбедува поефикасно кодирање од неговиот претходник, H.264/MPEG-4 AVC (Напредно видео кодирање). Поддржува резолуција 8K и може да компресира видео датотеки до двојно поефикасно како претходниот стандард – со до 40 проценти повеќе задржување на квалитетот од неговиот претходник.

H.265 е природен наследник на H.264/MPEG-4 AVC, обезбедувајќи поголеми способности за компресија со минимални компликации и помазна репродукција на уредите за репродукција како што се телевизори, паметни телефони, лаптопи и таблети. Тоа е формат со отворен код погоден за сите видови содржини – од ТВ преноси до стриминг видеа преку интернет и Blu-ray дискови – што им овозможува на креаторите на содржини да испорачаат максимален квалитет на видеото додека ги минимизираат трошоците за пропусниот опсег.

Флексибилноста на H.265 му овозможува да се користи во широк опсег на апликации како што се:

• Емитувана телевизија (вклучувајќи 4K или дури 8K)
• Стриминг и комуникациски услуги вклучувајќи ги и оние за мобилни и сателитски уреди
• Искуства со виртуелна реалност
• Апликации за здравствена заштита
• Новиот формат на слика HEIF - овозможува сликите снимени од дигитални фотоапарати или телефони со камера да се компресираат подалеку од кога било досега без губење на деталите на сликата.

VP9

VP9 е отворен видеокодек без авторски права создаден од Google. Развиен за употреба во веб-апликации, нуди најсовремена технологија со подобрена компресија за пренос и преземање со пониски битови.

VP9 исто така има различни функции кои се корисни за видео апликации:

• висок динамички опсег и простор во боја,
• режим на кодирање без загуби,
• приспособливо стриминг и приспособливост на енкодерот.

Поддржува неквадратни пиксели, преклопувачки квадрати со различни бои или вредности на осветленост, методи за кодирање на временско предвидување (како компензација на движење) како и методи за кодирање со интра предвидување (како дискретни косинусни трансформации). VP9 исто така има можност за кодирање слики со до 8 бита на длабочина на боја по пиксел. Форматот овозможува подобар квалитет на сликата преку визуелните детали како што се намалени нивоа на шум и поостри рабови во однос на другите претходни кодеци.

При декодирање на пренос на VP9, ​​уредот на корисникот ја врши целата работа за да го декодира назад во една рамка на видео. Ова го прави брз пристап и овозможува побрза репродукција отколку со некои други кодеци поради неговата ниски барања за меморија. Ова особено се однесува кога онлајн корисниците пристапуваат до повеќе преноси одеднаш од повеќе извори; тие можат да го направат тоа без да ги имаат сите нивни компјутерски ресурси врзани при декодирање на секој одделно. Дополнително, испораката со користење на заеднички формат на датотека, како на пр MP4 помага да се овозможи компатибилност помеѓу уреди или платформи кои инаку не би можеле да ја гледаат содржината кодирана во други формати како WebM или MKV.

Кодеци и видео квалитет

Кодеци се важен дел од кодирањето и декодирањето на видеото, што може да влијае на квалитетот на видеото. Кодеците се користат за компресија и декомпресија на видео датотеки, а типот на кодек што ќе го изберете може да влијае на големината и квалитетот на видеото.

Во оваа статија, ќе разговараме за различните типови на кодеци и како тие можат да влијаат на квалитетот на видеото:

брзина на битови

брзина на битови е мерка за тоа колку информации му се потребни на кодекот за да претставува дадено видео. Мерено во битови во секунда, бит-стапката може да влијае и на квалитетот на видеото колку голема ќе биде нејзината големина на датотека.

Колку е поголема брзината на битови, толку повеќе детали може да се вклучат во процесот на кодирање (или компресија). а со тоа и подобар квалитет на сликата ќе добиете. Сепак, тоа исто така значи дека ќе треба да се складираат или да се пренесат поголеми датотеки. Ако го испраќате вашето видео преку било каков вид на дигитална мрежа (како интернет), може да откриете дека повисоките брзини на битови предизвикуваат забележително зголемување на латентноста или времето на баферирање.

Друг фактор што влијае на брзината на битови е резолуцијата - како што се зголемуваат резолуциите, така се зголемува и големината на датотеката - но тоа зависи од други карактеристики како користени кодеци, брзина на слики и големини на рамки. Општо земено, пониските битови имаат тенденција да даваат видеа со послаб квалитет, дури и ако другите фактори како резолуцијата се високи.

Сите кодеци имаат свој предложен идеален опсег за најдобар квалитет на слика и најмалку искористување податоци затоа не заборавајте да погледнете во вашите претпочитани енкодери за време на процесот на компресија.

резолуцијата

Резолуцијата е мерка за информациите на видеото во однос на пиксели и е еден од основните фактори што го одредуваат квалитетот на видеото. Важно е да се разбере тоа повисоките резолуции секогаш ќе произведуваат видеа со подобар изглед бидејќи едноставно има повеќе пиксели набиени во секоја рамка. Најчестите резолуции што се користат во онлајн стриминг се 1920 × 1080 (Full HD) 1280 × 720 (HD).

Видеото со поголема резолуција бара поголема процесорска моќ, што може да предизвика проблеми со компатибилноста ако системот на корисникот не е ажуриран. Видеата со поголема резолуција значат и поголеми датотеки за кои е потребен подобар кодек за да може правилно да се репродуцираат на сите уреди. Вообичаените индустриски кодеци што се користат за онлајн стриминг вклучуваат H.264 или AVC, VP8, VP9 и HLS или Apple HLS (HTTP пренос во живо).

Во зависност од вашата апликација и типот на уред на кој планирате да ја испорачате вашата содржина, ќе одреди кој кодек е најдобар за вас.

На крајот на краиштата, ако имате соодветно подесување за кодирање кое го содржи најдобар достапен кодек тогаш не би требало да имате проблем со испораката висококвалитетни видеа во која било резолуција кои нема да страдаат од баферирање или други проблеми со репродукцијата, додека сепак ќе зачуваат добро ниво на визуелна верност.

Брзинанарамки

Стапка на слики е клучен фактор кога станува збор за квалитетот на видеото и кодеците. Тоа е мерка за тоа колку поединечни кадри се снимени во една секунда, обично се мери во рамки во секунда (FPS). Колку е поголема стапката на слики, толку помазна ќе се појави снимката. Ниските стапки на слики резултираат со променливо видео, додека повисоките стапки на слики се поефикасни во обезбедувањето течна слика.

На пример, кога снимате со камера од 8 FPS наспроти камера од 30 FPS, камерата од 8 FPS ќе произведува поширока снимка поради помалиот број на слики во секунда. Од друга страна, камерата со 30 FPS произведува помазна снимка со повеќе заматување на движењето меѓу нив отколку камерата со 8 FPS, бидејќи би имало три пати повеќе снимени кадри.

Згора на тоа, различни кодеци бараат различни минимални или максимални стапки на слики за оптимални резултати. Ако се користи неправилно или без да се знаат барањата на вашиот кодек за компатибилност со брзина на слики, квалитетот на вашето видео може да настрада. Најчестите стандардни стапки на слики за повеќето актуелни видео формати и искуства за гледање се 24 fps (филмови) и 30 fps (ТВ ​​емисии). Сепак, некои кодеци можат да поддржат и повисоки - како на пр 48 fps или дури 60 fps – притоа обезбедувајќи супериорна визуелност и мазност во споредба со нивните пониски колеги.

Заклучок

Како заклучок, разбирањето на кодеците е важен дел од креирањето и гледањето видеа на нашите дигитални уреди. Познавањето на основите на аудио и видео кодеците, нивните дефиниции и значајните разлики меѓу нив може да ни помогне да донесеме подобро информирана одлука при изборот и прегледувањето на дигиталните медиуми. Дополнително, имајќи општ преглед на најчесто користените видео кодеци може исто така да ни обезбеди повеќе разбирање за тоа како различни кодеци можат да го променат изгледот и звукот на видеото.

Конечно, корисно е да се има на ум тоа не сите видео кодеци се вкрстено компатибилни—што значи дека одредени видеа за кои е потребен еден кодек може да не се репродуцираат правилно на друг уред ако не го препознава тој тип. За среќа, сега имаме повеќе опции од кога било кога станува збор за гледање на нашата омилена дигитална содржина - вклучително и подобра компатибилност на повеќе платформи. Затоа, одвојте време истражувајќи го вистинскиот формат за вас и дознајте кој од нив најдобро одговара за вашите потреби!

Здраво, јас сум Ким, мајка и ентузијаст за стоп-моушн со искуство во креирање медиуми и развој на веб. Имам огромна страст за цртање и анимација, а сега нуркам со глава во светот на стоп-моушн. Со мојот блог, јас го споделувам моето учење со вас момци.