Codecs: wat zijn ze in video?

door kim bijgewerkt: 27 June 2022

codecs vormen een belangrijk onderdeel van het videoproductieproces. Codecs zijn een reeks algoritmen die gewend zijn video- en audiobestanden comprimeren en decomprimeren. Een codec is cruciaal om de grootte van de bestanden te verkleinen, zodat u ze sneller kunt overzetten en opslaan.

In dit artikel zullen we introduceren wat codecs zijn, hoe ze werken, en hun belang in het videoproductieproces.

Definitie van een codec

een codec is een technologie die video-, audio- en datastromen in digitale vorm codeert. Codecs comprimeren de gegevens zodat deze minder opslagruimte of voor verzending in beslag nemen, en verbeteren ook de kwaliteit van een video- of audiostream door de beelden of het geluid te verbeteren.

Codecs worden veel gebruikt bij de online distributie van film, tv en muziek. Online streamingdiensten zoals Netflix, Amazon Prime Video en Spotify gebruik codecs om hun inhoud te comprimeren zonder concessies te doen aan de kwaliteit. Door video's met geavanceerde codecs te coderen, kunnen ze kleiner worden terwijl de kwaliteit van het originele bronmateriaal behouden blijft. Hierdoor kunnen streamingdiensten eenvoudig video's naar klanten distribueren zonder enorme bandbreedtekosten op te leggen aan hun netwerken of infrastructuur.

Naast het mogelijk maken van efficiënte opslag en verzending, kunnen codecs verschillende andere voordelen bieden aan aanbieders van online streaming, zoals:

• Snellere laadtijden
• Verbeterde energie-efficiëntie
• Betere schaalbaarheid
• Verhoogde apparaatcompatibiliteit

Codecs kunnen ook worden gebruikt voor beveiligingsdoeleinden door inhoudsbestanden versleutelen zodat alleen geautoriseerde gebruikers er toegang toe hebben.

De rol van codecs in video

codecs, een afkorting van "coder-decoder", zijn algoritmen die verantwoordelijk zijn voor het comprimeren en decomprimeren van video- en audiobestanden. Door gespecialiseerde compressietechnieken te gebruiken, kunnen codecs de grootte van video- en audiobestanden minimaliseren zonder noemenswaardig kwaliteitsverlies. Dit maakt snellere upload- en downloadsnelheden mogelijk - of u nu een film streamt of een game online speelt - en neemt ook veel minder ruimte in beslag op uw harde schijf.

Bovendien worden codecs ook gebruikt bij het opnemen en nabewerken van videogegevens om beelden met de hoogst mogelijke resolutie te creëren met variërende framesnelheden, bitrates, kleurdiepten enz. Codecs bepalen welk type opnametechnologie wordt gebruikt, bijvoorbeeld 4K resolutie of HD – om de kijkervaring te optimaliseren. Afhankelijk van de specifieke vereisten voor elke toepassing, zijn er verschillende soorten codecs beschikbaar, zoals:

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

Een codec werkt door een invoerstroom (dwz video of audio) te comprimeren tot kleinere bestandsgroottes die efficiënter via netwerken kunnen worden beheerd of op lokale schijven kunnen worden opgeslagen; dit staat bekend als codering. Omgekeerd moeten bij het afspelen (bijvoorbeeld bij het online streamen van video's) de gecomprimeerde bestanden weer worden geconverteerd naar hun oorspronkelijke hoogwaardige indeling, wat wordt bereikt door decodering de gecodeerde informatie van vroeger; dit proces staat bekend als decodering. Met behulp van geschikte hardware (zoals grafische kaarten enz.), hardware-ondersteunde codering kunnen de coderingssnelheid enorm verbeteren met minimaal kwaliteitsverlies - waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen met een hoge frame rate vereisten zoals real-time streamingdiensten of cloudgaming.

Soorten codecs

codecs zijn de levensader van video-inhoud - ze bepalen hoe video's worden gecomprimeerd, gedecomprimeerd en verzonden. Ze stellen ons in staat om op bijna elk apparaat video's van verschillende formaten en resoluties te bekijken. Er zijn veel verschillende soorten codecs beschikbaar, die elk een andere rol spelen bij het bekijken van video-inhoud.

In dit artikel gaan we dieper in op de meest voorkomende soorten codecs:

Codecs met verlies

Lossy-codecs zijn compressiestandaarden die de kwaliteit van de originele video verminderen, waarbij beeldkwaliteit en gegevens worden opgeofferd omwille van de bestandsgrootte. Het doel is om een ​​videostream klein genoeg te maken zodat deze snel en efficiënt kan worden bekeken of gedownload. In vergelijking met lossless codecs produceren lossy codecs doorgaans kleinere bestanden met minder gegevens, maar dit gaat ten koste van scherpte en algehele getrouwheid.

De twee meest voorkomende soorten codecs met verlies zijn intraframe or constante bitsnelheid (CBR) en tussenframe or variabele bitsnelheid (VBR). Intraframe-codering registreert een volledig inhoudsframe als een enkele eenheid binnen elk gecomprimeerd bestand; dit resulteert in grote bestanden, maar minder artefacten tussen elk frame en afbeeldingen van hogere kwaliteit in het algemeen. Interframe-codering verdeelt inhoudsframes in secties om meer gecomprimeerde secties mogelijk te maken zonder merkbare verandering tussen frames; resulterende bestanden hebben meestal kleinere afmetingen dan intraframes, maar ook meer artefacten tussen frames.

Populaire voorbeelden van codecs met verlies zijn onder meer MPEG-4 AVC / H.264, MPEG-2 en H.265 / HEVC, Windows Media Video 9 (WMV9), RealVideo 9 (RV9), DivX, XviD en VP8/VP9. Deze zijn steeds populairder geworden in toepassingen voor videostreaming, zoals YouTube, vanwege hun vermogen om grote hoeveelheden gegevens snel te comprimeren zonder noemenswaardige opoffering van de beeldkwaliteit.

Lossless-codecs

Videocodecs zijn een soort computersoftware die wordt gebruikt voor compressie of codering van digitale videogegevens. Dit proces is nodig bij het werken met grote digitale bestanden om de grootte van het bestand te verkleinen en de snelheid waarmee het bestand wordt gedownload, overgedragen of gestreamd te vergroten. Codecs zijn onderverdeeld in twee verschillende categorieën: lossy en verliesvrije codecs.

Lossless codecs bieden een exacte digitale replica van een bestand na codering door volledige gegevensnauwkeurigheid te bieden, wat exacte digitale duplicatie mogelijk maakt tijdens decompressie. Het neemt meer ruimte in beslag dan lossy compressie maar houdt ook geen eigen vervorming in en laat ook gemakkelijk audio- / beeldbewerkingen toe zonder enig compromis in kwaliteit. Lossless codecs omvatten algoritmen zoals:

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

Hardware-codecs

Hardware-codecs zijn codecs die speciale hardwarebronnen gebruiken om videosignalen te coderen en decoderen. Sommige relatief nieuwe computersystemen, zoals laptops, bevatten een op hardware gebaseerde video-encodereenheid die kan worden gebruikt om het coderingsproces te versnellen. Deze eenheden zijn zeer efficiënt en kunnen aanzienlijke prestatievoordelen bieden ten opzichte van op software gebaseerde codecs. Daarnaast bestaan ​​er enkele zelfstandige hardwarecodecs die resultaten van professionele kwaliteit bieden voor uitzend-/streamingtoepassingen.

De twee belangrijkste typen hardwarecodecs zijn Compressie/codering en Codecs decoderen:

• Compressie-/coderingscodecs: Deze apparaten worden vaak geleverd met hun eigen propriëtaire software, hoewel er mogelijk ook andere opties beschikbaar zijn. Ze gebruiken gespecialiseerde componenten om videocodering op zeer hoge snelheid uit te voeren zonder veel stroom of energie te verbruiken CPU kracht ten opzichte van software-encoders. Net als software-encoders produceren ze meestal verschillende uitvoerformaten, zoals H.264 of MPEG-2/4 formaten.
• Codecs decoderen: Deze apparaten, ook wel decoderingskaarten of decoderingsversnellers genoemd, beschikken over krachtige speciale chips die speciaal zijn ontworpen voor het in realtime decoderen van gecomprimeerde videosignalen zonder al te veel systeembronnen te verbruiken (CPU kracht). Speciale decoderingskaarten zijn gebruikelijk in professionele omgevingen waar grote aantallen video's snel moeten worden gedecomprimeerd met minimale impact op de systeemprestaties en stabiliteit.

Populaire codecs

codecs zijn essentieel voor iedereen die met videomedia werkt. Het zijn de ingrediënten van uw videobestand, de ingrediënten waarmee de videospeler onderscheid kan maken tussen video en audio, en de methoden om de gegevens te comprimeren om het opslaan en streamen te vergemakkelijken. Er zijn verschillende codecs beschikbaar en de juiste voor uw project moet worden gekozen.

In dit gedeelte gaan we het hebben over de meest populaire codecs:

H.264

H.264 (ook gekend als AVC MPEG-4) is een van de meest populaire codecs voor het coderen van digitale videobestanden voor gebruik in een verscheidenheid aan toepassingen - van streamingdiensten tot Blu-ray-spelers tot smartphones. De mogelijkheid om video van hoge kwaliteit te comprimeren tot relatief kleine bestandsgroottes, maakt het een van de meest gebruikte en veelzijdige codecs die momenteel op de markt zijn.

H.264 werkt door digitale frames op te splitsen in blokken van 8 × 8 pixels en ze vervolgens te comprimeren met een reeks verschillende algoritmen. Omdat H.264 zo efficiënt is, kan het digitale video van zeer hoge kwaliteit creëren, zelfs bij zeer lage bitrates, waardoor het ideaal is voor een breed scala aan toepassingen, van HDTV-uitzendingen tot mediaspelers voor consumenten en streamingdiensten voor smartphones/tablets.

H.264 biedt ondersteuning voor zowel progressieve scan (waarbij alle lijnen van een afbeelding in één keer worden gescand) als geïnterlinieerde scanvideo, hoewel de meeste moderne codecs alleen progressieve scan ondersteunen omdat ze efficiënter zijn in termen van bestandsgrootte en bandbreedtegebruik. H.264 kan ook resoluties aan tot 4K (4096 × 2160 pixels), om ervoor te zorgen dat het relevant blijft naarmate meer makers van inhoud in de loop van de tijd naar grotere resoluties evolueren.

Naast de efficiëntie is een van de belangrijkste voordelen van H.264 het feit dat het al door veel apparaatfabrikanten is overgenomen, waardoor het voor gebruikers gemakkelijker wordt om inhoud tussen apparaten te verzenden zonder zich zorgen te hoeven maken over compatibiliteitsproblemen of incompatibele software-/hardwareconfiguraties. Om deze reden blijft H.264 tegenwoordig een belangrijke codec voor een breed scala aan apparaten en toepassingen, ondanks nieuwere beschikbare opties zoals HEVC (High Efficiency Video Codering).

H.265

H.265, ook gekend als High Efficiency Video Coding (HEVC), is een videocompressiestandaard die een efficiëntere codering biedt dan zijn voorganger, H.264/MPEG-4 AVC (geavanceerde videocodering). Het ondersteunt een resolutie van 8K en kan videobestanden comprimeren tot twee keer zo efficiënt als de vorige standaard – met tot 40 procent meer kwaliteitsbehoud dan zijn voorganger.

H.265 is de natuurlijke opvolger van H.264/MPEG-4 AVC en biedt grotere compressiemogelijkheden met minimale complicaties en vloeiendere weergave op afspeelapparaten zoals televisies, smartphones, laptops en tablets. Het is een open-sourceformaat dat geschikt is voor alle soorten inhoud - van tv-uitzendingen tot streaming video's via internet en Blu-ray-schijven - waardoor makers van inhoud maximale videokwaliteit kunnen leveren terwijl de bandbreedtekosten worden geminimaliseerd.

Dankzij de flexibiliteit van H.265 kan het worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen, zoals:

• Uitgezonden televisie (inclusief 4K of zelfs 8K)
• Streaming- en communicatiediensten, inclusief die voor mobiele en satellietapparaten
• Virtual reality-ervaringen
• Toepassingen in de gezondheidszorg
• Het nieuwe HEIF-beeldformaat – waardoor het mogelijk is om beelden die zijn vastgelegd met digitale fotocamera's of cameratelefoons verder dan ooit tevoren te comprimeren zonder verlies van beelddetails.

VP9

VP9 is een open en royaltyvrije videocodec gemaakt door Google. Het is ontwikkeld voor gebruik in webapps en biedt ultramoderne technologie met verbeterde compressie voor streamen en downloaden met lagere bitrates.

VP9 beschikt ook over verschillende functies die handig zijn voor videotoepassingen:

• hoog dynamisch bereik en kleurruimten,
• verliesloze coderingsmodus,
• adaptieve streaming en encoderschaalbaarheid.

Het ondersteunt niet-vierkante pixels, overlappende vierkanten met verschillende kleuren of luminantiewaarden, temporele voorspellingscoderingsmethoden (zoals bewegingscompensatie) en intra-voorspellingscoderingsmethoden (zoals discrete cosinustransformaties). VP9 heeft ook de mogelijkheid om afbeeldingen te coderen met maximaal 8 bits kleurdiepte per pixel. Het formaat maakt een betere beeldkwaliteit mogelijk door visuele details zoals minder ruisniveaus en scherpere randen ten opzichte van andere eerdere codecs.

Bij het decoderen van een VP9-stream doet het apparaat van de gebruiker al het werk om het terug te decoderen in een enkel videoframe. Dit maakt het snel toegankelijk en zorgt ervoor dat het sneller kan worden afgespeeld dan met sommige andere codecs lage geheugenvereisten. Dit is met name van toepassing wanneer online gebruikers meerdere streams tegelijk vanuit meerdere bronnen openen; ze kunnen dit doen zonder dat al hun computerbronnen vastzitten in het afzonderlijk decoderen van elk ervan. Bovendien kan de levering worden uitgevoerd in een algemeen bestandsformaat, zoals MP4 helpt compatibiliteit mogelijk te maken tussen apparaten of platforms die anders mogelijk geen inhoud kunnen bekijken die is gecodeerd in andere formaten zoals WebM of MKV.

Codecs en videokwaliteit

codecs zijn een belangrijk onderdeel van het coderen en decoderen van video, wat van invloed kan zijn op de kwaliteit van de video. Codecs worden gebruikt om videobestanden te comprimeren en decomprimeren, en het type codec dat u kiest, kan van invloed zijn op de grootte en kwaliteit van de video.

In dit artikel bespreken we de verschillende soorten codecs en hoe ze de kwaliteit van een video kunnen beïnvloeden:

bitrate

bitrate is een maat voor hoeveel informatie een codec nodig heeft om een ​​bepaalde video weer te geven. Gemeten in bits per seconde, kan de bitrate zowel de kwaliteit van de video en hoe groot de bestandsgrootte zal zijn.

Hoe hoger de bitrate, hoe meer details kunnen worden opgenomen in het coderings- (of compressie-) proces en dus de betere beeldkwaliteit die u krijgt. Het betekent echter ook dat er grotere bestanden moeten worden opgeslagen of verzonden. Als u uw video via een digitaal netwerk (zoals internet) verzendt, kan het zijn dat hogere bitrates een merkbare toename van de latentie of buffertijd veroorzaken.

Een andere factor die de bitsnelheid beïnvloedt, is de resolutie - naarmate de resolutie toeneemt, neemt ook de bestandsgrootte toe - maar dit hangt af van andere kenmerken, zoals gebruikte codecs, framesnelheid en framegroottes. Over het algemeen geven lagere bitrates video's van mindere kwaliteit, zelfs als andere factoren, zoals resolutie, hoog zijn.

Codecs hebben allemaal hun eigen voorgestelde ideale bereik voor beste beeldkwaliteit en minimaal dataverbruik dus zorg ervoor dat u tijdens het compressieproces naar uw favoriete encoders kijkt.

Resolutie

Resolutie is de maatstaf voor de informatie van een video in termen van pixels, en het is een van de belangrijkste factoren die de videokwaliteit bepalen. Het is belangrijk om dat te begrijpen hogere resoluties zullen altijd beter uitziende video's opleveren omdat er gewoon meer pixels in elk frame zijn gepropt. De meest gebruikte resoluties bij online streaming zijn 1920 × 1080 (Full HD) en 1280 × 720 (HD).

De video met hogere resolutie vereist meer verwerkingskracht, wat compatibiliteitsproblemen kan veroorzaken als het systeem van de gebruiker niet up-to-date is. Video's met een hogere resolutie betekenen ook grotere bestanden die een betere codec vereisen om goed op alle apparaten te kunnen worden afgespeeld. Gangbare branchecodecs die worden gebruikt voor online streaming zijn onder meer H.264 of AVC, VP8, VP9 en HLS of Apple HLS (HTTP Live Streaming).

Afhankelijk van uw toepassing en het type apparaat waarop u uw inhoud wilt leveren, wordt bepaald welke codec het beste voor u is.

Uiteindelijk, als u een geschikte coderingsinstelling hebt met de beste beschikbare codec dan zou je geen probleem moeten hebben met bezorgen video's van hoge kwaliteit met elke resolutie die geen last heeft van buffering of andere afspeelproblemen, terwijl toch een goed niveau van visuele getrouwheid behouden blijft.

Frame Rate

Framesnelheid is een sleutelfactor als het gaat om videokwaliteit en codecs. Het is de maat voor het aantal individuele frames dat in één seconde wordt vastgelegd, meestal gemeten in frames per seconde (FPS). Hoe hoger de framesnelheid, hoe vloeiender de beelden worden weergegeven. Lage framesnelheden resulteren in schokkerige video, terwijl hogere framesnelheden effectiever zijn in het leveren van een vloeiend beeld.

Als u bijvoorbeeld opneemt met een 8 FPS-camera versus een 30 FPS-camera, produceert een 8 FPS-camera schokkerige beelden vanwege het lagere aantal frames per seconde. Aan de andere kant produceert een 30 FPS-camera vloeiender beeldmateriaal met meer bewegingsonscherpte ertussen dan een 8 FPS-camera, aangezien er drie keer zoveel vastgelegde frames zouden zijn.

Bovendien vereisen verschillende codecs verschillende minimale of maximale framesnelheden voor optimale resultaten. Bij onjuist gebruik of zonder de vereisten van uw codec voor compatibiliteit met framesnelheid te kennen, kan uw videokwaliteit eronder lijden. De meest gebruikelijke standaardframesnelheden voor de meeste huidige videoformaten en kijkervaringen zijn 24 fps (films) en 30 fps (tv-shows). Sommige codecs kunnen echter ook hogere codecs ondersteunen, zoals 48 fps of zelfs 60 fps - terwijl ze superieure beelden en soepelheid bieden in vergelijking met hun lagere tegenhangers.

Conclusie

Kortom, het begrijpen van codecs is een belangrijk onderdeel van het maken en bekijken van video's op onze digitale apparaten. Als we de basisprincipes van audio- en videocodecs, hun definities en de significante verschillen daartussen kennen, kunnen we een beter geïnformeerde beslissing nemen bij het kiezen en bekijken van digitale media. Bovendien, met een algemeen overzicht van de meest gebruikte videocodecs kan ons ook meer inzicht geven in hoe verschillende codecs het uiterlijk en geluid van video kunnen veranderen.

Tot slot is het handig om dat in gedachten te houden niet alle videocodecs zijn onderling compatibel— wat betekent dat bepaalde video's die één codec vereisen, mogelijk niet correct worden afgespeeld op een ander apparaat als dat specifieke type niet wordt herkend. Gelukkig hebben we nu meer opties dan ooit als het gaat om het bekijken van onze favoriete digitale inhoud, inclusief betere compatibiliteit op meerdere platforms. Neem dus de tijd om het juiste formaat voor u te onderzoeken en ontdek welk formaat het beste bij u past!

Hallo, ik ben Kim, een moeder en een stop-motionliefhebber met een achtergrond in mediacreatie en webontwikkeling. Ik heb een enorme passie voor tekenen en animatie, en nu duik ik halsoverkop de wereld van stop-motion in. Met mijn blog deel ik mijn lessen met jullie.