Codecs: o que são no vídeo?

por Kim Atualizado: 27 de Junho de 2022

Codecs são uma parte importante do processo de produção de vídeo. Codecs são um conjunto de algoritmos usados ​​para compactar e descompactar arquivos de vídeo e áudio. Um codec é fundamental para reduzir o tamanho dos arquivos, permitindo que você os transfira e armazene mais rapidamente.

Neste artigo, apresentaremos o que são codecs, como eles trabalhame sua importância no processo de produção de vídeo.

Definição de um Codec

um codec é uma tecnologia que codifica fluxos de vídeo, áudio e dados em formato digital. Os codecs compactam os dados para que ocupem menos espaço no armazenamento ou na transmissão e também melhoram a qualidade de um fluxo de vídeo ou áudio, melhorando seu visual ou som.

Codecs são usados ​​extensivamente na distribuição online de filmes, TV e música. Serviços de streaming online, como Netflix, Amazon Prime Vídeo e Spotify use codecs para compactar seu conteúdo sem comprometer a qualidade. A codificação de vídeos com codecs avançados pode torná-los menores em tamanho, preservando a qualidade do material original. Isso permite que os serviços de streaming distribuam facilmente vídeos aos clientes sem impor grandes custos de largura de banda em suas redes ou infraestrutura.

Além de permitir armazenamento e transmissão eficientes, os codecs podem fornecer vários outros benefícios para provedores de streaming online, como:

• Tempos de carregamento mais rápidos
• Maior eficiência energética
• Melhor escalabilidade
• Maior compatibilidade de dispositivos

Codecs também podem ser usados ​​para fins de segurança por criptografando arquivos de conteúdo para que apenas usuários autorizados possam acessá-los.

O papel dos codecs no vídeo

Codecs, abreviação de “coder-decoder”, são algoritmos responsáveis ​​por compactar e descompactar arquivos de vídeo e áudio. Ao usar técnicas de compactação especializadas, os codecs são capazes de minimizar o tamanho dos arquivos de vídeo e áudio sem perder significativamente a qualidade. Isso permite velocidades de upload e download mais rápidas – seja ao transmitir um filme ou jogar um jogo online – além de ocupar muito menos espaço no disco rígido.

Além disso, os codecs também são usados ​​durante a gravação e pós-processamento de dados de vídeo para criar imagens com a mais alta resolução possível com taxas de quadros variadas, taxas de bits, profundidades de cor, etc. Os codecs determinam qual tipo de tecnologia de gravação será usada – por exemplo, 4K resolução ou HD – para otimizar a experiência de visualização. Dependendo dos requisitos específicos de cada aplicação, existem vários tipos diferentes de codecs disponíveis, como:

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

Um codec funciona compactando um fluxo de entrada (ou seja, vídeo ou áudio) em tamanhos de arquivo menores que podem ser gerenciados com mais eficiência em redes ou armazenados em unidades locais; isso é conhecido como codificação. Por outro lado, na reprodução (por exemplo, ao transmitir vídeos on-line), os arquivos compactados devem ser convertidos de volta ao formato original de alta qualidade, o que é obtido por decodificação a informação codificada de antes; este processo é conhecido como decodificação. Com a ajuda de hardware apropriado (como placas gráficas, etc.), codificação assistida por hardware podem melhorar a velocidade de codificação massivamente com perda mínima de qualidade - o que os torna adequados para aplicações com alta taxa de quadros requisitos como serviços de streaming em tempo real ou jogos na nuvem.

Tipos de Codecs

Codecs são a força vital do conteúdo de vídeo – eles determinam como os vídeos são compactados, descompactados e transmitidos. Eles nos permitem assistir a vídeos de diferentes tamanhos e resoluções em praticamente qualquer dispositivo. Existem muitos tipos diferentes de codecs disponíveis, cada um desempenhando um papel diferente no processo de assistir ao conteúdo de vídeo.

Neste artigo, vamos dar uma olhada mais profunda no tipos mais comuns de codecs:

Codecs com perdas

Codecs com perdas são padrões de compactação que reduzem a qualidade do vídeo original, sacrificando a qualidade da imagem e os dados em prol do tamanho do arquivo. O objetivo é fazer um stream de vídeo pequeno o suficiente para que possa ser visualizado ou baixado de forma rápida e eficiente. Quando comparados aos codecs sem perdas, os codecs com perdas geralmente produzem arquivos menores com menos dados, mas isso ocorre às custas da acuidade e da fidelidade geral.

Os dois tipos mais comuns de codecs com perdas são intraquadro or taxa de bits constante (CBR) e interquadro or taxa de bits variável (VBR). A codificação intraframe registra um quadro de conteúdo inteiro como uma única unidade dentro de cada arquivo compactado; isso resulta em arquivos grandes, mas menos artefatos entre cada quadro e imagens de maior qualidade em geral. A codificação entre quadros divide os quadros de conteúdo em seções para permitir seções mais compactadas sem alteração perceptível entre os quadros; os arquivos resultantes tendem a ter tamanhos menores do que intraquadros, mas também mais artefatos entre os quadros.

Exemplos populares de codecs com perdas incluem MPEG-4 AVC / H.264, MPEG-2 e H.265 / HEVC, Vídeo do Windows Media 9 (WMV9), RealVideo 9 (RV9), DivX, XviD e VP8/VP9. Eles se tornaram cada vez mais populares em aplicativos de streaming de vídeo, como o YouTube, devido à sua capacidade de compactar grandes quantidades de dados rapidamente sem sacrificar significativamente a qualidade da imagem - os visitantes podem assistir a vídeos longos com uma conexão de largura de banda relativamente baixa, mantendo uma clareza visual razoável.

Codecs sem perdas

Codecs de vídeo são um tipo de software de computador usado para compactação ou codificação de dados de vídeo digital. Esse processo é necessário ao trabalhar com grandes arquivos digitais para reduzir o tamanho do arquivo e aumentar a rapidez com que o arquivo é baixado, transferido ou transmitido. Codecs são divididos em duas categorias distintas: lossy e lossless codecs.

Os codecs sem perda fornecem uma réplica digital exata de um arquivo após a codificação, fornecendo precisão de dados completa, o que permite a duplicação digital exata durante a descompactação. Ocupa mais espaço do que compressão com perda mas também não envolve sua própria distorção, além de permitir facilmente edições de áudio/imagem sem comprometer a qualidade. Os codecs sem perdas incluem algoritmos como:

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

Codecs de hardware

Codecs de hardware são codecs que usam recursos de hardware dedicados para codificar e decodificar sinais de vídeo. Alguns sistemas de computador relativamente novos, como laptops, incluem uma unidade codificadora de vídeo baseada em hardware que pode ser usada para acelerar o processo de codificação. Essas unidades são muito eficientes e podem fornecer benefícios significativos de desempenho em relação aos codecs baseados em software. Além disso, existem alguns codecs de hardware independentes que oferecem resultados de qualidade profissional para aplicativos de transmissão/streaming.

Os dois principais tipos de codecs de hardware são Compressão/Codificação e Codecs de Decodificação:

• Codecs de compressão/codificação: esses dispositivos geralmente vêm com seu próprio software proprietário, embora outras opções também possam estar disponíveis. Eles usam componentes especializados para executar a codificação de vídeo em altíssima velocidade sem consumir muita energia ou Poder da CPU em relação aos codificadores de software. Como codificadores de software, eles geralmente produzem uma variedade de formatos de saída, como H.264 ou MPEG-2/4 formatos.
• Codecs de Decodificação: também conhecidos como placas de decodificação ou aceleradores de decodificação, esses dispositivos apresentam poderosos chips dedicados projetados especificamente para decodificar sinais de vídeo compactados em tempo real sem consumir muitos recursos do sistema (Poder da CPU). Placas de decodificação dedicadas são comuns em ambientes profissionais onde um grande número de vídeos precisa ser descompactado rapidamente com impacto mínimo no desempenho e estabilidade do sistema.

Codecs Populares

Codecs são essenciais para quem trabalha com mídia de vídeo. Eles são os ingredientes do seu arquivo de vídeo, os ingredientes que permitem ao reprodutor de vídeo discernir entre vídeo e áudio e os métodos de compactação dos dados para facilitar o armazenamento e o streaming. Há uma variedade de codecs disponíveis, e você precisa escolher o certo para o seu projeto.

Nesta seção, discutiremos o codecs mais populares:

H.264

H.264 (também conhecido como AVC MPEG-4) é um dos codecs mais populares para codificar arquivos de vídeo digital para uso em uma variedade de aplicativos – de serviços de streaming a reprodutores de Blu-ray e smartphones. Sua capacidade de compactar vídeo de alta qualidade em tamanhos de arquivo relativamente pequenos o torna um dos codecs mais usados ​​e versáteis do mercado atualmente.

O H.264 funciona dividindo os quadros digitais em blocos de 8 × 8 pixels e, em seguida, compactando-os com vários algoritmos diferentes. Como o H.264 é tão eficiente, ele pode criar vídeo digital de altíssima qualidade mesmo com taxas de bits muito baixas, tornando-o ideal para uma ampla gama de aplicações, desde transmissões de HDTV a reprodutores de mídia de consumo e serviços de streaming de smartphones/tablets.

O H.264 oferece suporte para varredura progressiva (onde todas as linhas de uma imagem começam a varredura de uma vez) e vídeo de varredura entrelaçada, embora a maioria dos codecs modernos suportem apenas varredura progressiva porque são mais eficientes em termos de tamanho de arquivo e utilização de largura de banda. O H.264 também é capaz de lidar com resoluções de até 4K (4096 × 2160 pixels), garantindo que permaneça relevante à medida que mais criadores de conteúdo avançam para resoluções maiores ao longo do tempo.

Junto com sua eficiência, uma das principais vantagens do H.264 é o fato de já ter sido adotado por muitos fabricantes de dispositivos, o que facilita o envio de conteúdo entre dispositivos sem a preocupação com problemas de compatibilidade ou configurações de software/hardware incompatíveis. Por esta razão, o H.264 continua a ser um codec importante para uma ampla variedade de dispositivos e aplicativos hoje, apesar das novas opções disponíveis, como HEVC (codificação de vídeo de alta eficiência).

H.265

H.265, também conhecido como Codificação de vídeo de alta eficiência (HEVC), é um padrão de compactação de vídeo que fornece codificação mais eficiente do que seu antecessor, H.264/MPEG-4 AVC (codificação de vídeo avançada). Ele suporta resolução de 8K e pode compactar arquivos de vídeo até duas vezes mais eficiente como o padrão anterior - com até 40% mais retenção de qualidade do que seu antecessor.

O H.265 é o sucessor natural do H.264/MPEG-4 AVC, oferecendo maior capacidade de compactação com complicações mínimas e reprodução mais suave em dispositivos de reprodução como televisores, smartphones, laptops e tablets. É um formato de código aberto adequado para todos os tipos de conteúdo – de transmissões de TV a streaming de vídeos pela Internet e discos Blu-ray – permitindo que os criadores de conteúdo forneçam a máxima qualidade de vídeo, minimizando os custos de largura de banda.

A flexibilidade do H.265 permite que ele seja usado em uma ampla gama de aplicações, como:

• Transmissão de televisão (incluindo 4K ou até 8K)
• Serviços de streaming e comunicações, incluindo serviços para dispositivos móveis e de satélite
• Experiências de realidade virtual
• Aplicações de assistência médica
• O novo formato de imagem HEIF – tornando possível que as imagens capturadas de câmeras fotográficas digitais ou telefones com câmera sejam compactadas mais do que nunca, sem perda de detalhes da imagem.

VP9

VP9 é um codec de vídeo aberto e livre de royalties criado pelo Google. Desenvolvido para uso em aplicativos da web, oferece tecnologia de ponta com compactação aprimorada para streaming e download em taxas de bits mais baixas.

O VP9 também apresenta vários recursos úteis para aplicativos de vídeo:

• alta faixa dinâmica e espaços de cores,
• modo de codificação sem perdas,
• streaming adaptável e escalabilidade do codificador.

Ele suporta pixels não quadrados, quadrados sobrepostos de diferentes cores ou valores de luminância, métodos de codificação de previsão temporal (como compensação de movimento), bem como métodos de codificação de predição intra (como transformações discretas de cosseno). O VP9 também tem a capacidade de codificar imagens com até 8 bits de profundidade de cor por pixel. O formato permite melhor qualidade de imagem por meio de detalhes visuais, como níveis de ruído reduzidos e bordas mais nítidas em relação a outros codecs anteriores.

Ao decodificar um fluxo VP9, ​​o dispositivo do usuário faz todo o trabalho para decodificá-lo novamente em um único quadro de vídeo. Isso torna o acesso mais rápido e permite uma reprodução mais rápida do que com alguns outros codecs devido à sua baixos requisitos de memória. Isso se aplica especialmente quando os usuários online acessam vários fluxos de uma só vez de várias fontes; eles podem fazer isso sem ter todos os seus recursos de computação envolvidos na decodificação de cada um separadamente. Além disso, a entrega usando um formato de arquivo comum, como MP4 ajuda a permitir a compatibilidade entre dispositivos ou plataformas que, de outra forma, não conseguiriam visualizar o conteúdo codificado em outros formatos, como WebM ou MKV.

Codecs e qualidade de vídeo

Codecs são uma parte importante da codificação e decodificação de vídeo, o que pode afetar o qualidade do vídeo. Os codecs são usados ​​para compactar e descompactar arquivos de vídeo, e o tipo de codec escolhido pode afetar o tamanho e a qualidade do vídeo.

Neste artigo, discutiremos os diferentes tipos de codecs e como eles podem afetar a qualidade de um vídeo:

Bitrate

Bitrate é uma medida de quanta informação um codec precisa para representar um determinado vídeo. Medido em bits por segundo, o bitrate pode afetar tanto o qualidade do vídeo e quão grande será o tamanho do arquivo.

Quanto maior a taxa de bits, mais mais detalhes podem ser incluídos no processo de codificação (ou compressão) e, portanto, a melhor qualidade de imagem que você obterá. No entanto, isso também significa que arquivos maiores precisarão ser armazenados ou transmitidos. Se você estiver enviando seu vídeo por qualquer tipo de rede digital (como a Internet), poderá descobrir que taxas de bits mais altas causam um aumento perceptível na latência ou no tempo de buffer.

Outro fator que afeta a taxa de bits é a resolução – à medida que as resoluções aumentam, o tamanho do arquivo também – mas isso depende de outras características, como codecs usados, taxa de quadros e tamanhos de quadros. Em geral, taxas de bits mais baixas tendem a gerar vídeos de qualidade inferior, mesmo que outros fatores, como a resolução, sejam altos.

Todos os codecs têm sua própria faixa ideal sugerida para melhor qualidade de imagem e menor uso de dados portanto, verifique seus codificadores preferidos durante o processo de compactação.

Resolução

A resolução é a medida das informações de um vídeo em termos de pixels e é um dos principais fatores que determinam a qualidade do vídeo. É importante entender isso resoluções mais altas sempre produzirão vídeos com melhor aparência porque simplesmente há mais pixels amontoados em cada quadro. As resoluções mais comuns usadas em streaming online são 1920 × 1080 (Full HD) e 1280 × 720 (HD).

O vídeo de maior resolução requer mais poder de processamento, o que pode causar problemas de compatibilidade se o sistema do usuário não estiver atualizado. Vídeos de resolução mais alta também significam arquivos maiores que requerem um codec melhor para serem reproduzidos corretamente em todos os dispositivos. Codecs comuns da indústria usados ​​para streaming online incluem H.264 ou AVC, VP8, VP9 e HLS ou Apple HLS (HTTP Live Streaming).

Dependendo do seu aplicativo e do tipo de dispositivo para o qual você planeja entregar seu conteúdo, determinará qual codec é melhor para você.

Em última análise, se você tiver uma configuração de codificação apropriada que apresente o melhor codec disponível então você não deve ter problemas para entregar vídeos de alta qualidade em qualquer resolução que não sofrerá de buffering ou outros problemas de reprodução, preservando um bom nível de fidelidade visual.

Taxa de quadros

Taxa de quadros é um fator chave quando se trata de codecs e qualidade de vídeo. É a medida de quantos quadros individuais são capturados em um segundo, geralmente medido em quadros por segundo (FPS). Quanto maior a taxa de quadros, mais suave a filmagem aparecerá. Baixas taxas de quadros resultam em vídeos instáveis, enquanto taxas de quadro mais altas são mais eficazes em fornecer uma imagem fluida.

Por exemplo, ao gravar com uma câmera de 8 FPS em vez de uma câmera de 30 FPS, uma câmera de 8 FPS produzirá imagens mais cortadas devido ao menor número de quadros por segundo. Por outro lado, uma câmera de 30 FPS produz imagens mais suaves com mais desfoque de movimento entre elas do que uma câmera de 8 FPS, pois haveria três vezes mais quadros capturados.

Além disso, codecs diferentes exigem taxas de quadros mínimas ou máximas diferentes para resultados ideais. Se usado incorretamente ou sem conhecer os requisitos do codec para compatibilidade de taxa de quadros, a qualidade do vídeo pode ser prejudicada. As taxas de quadros padrão mais comuns para a maioria dos formatos de vídeo atuais e experiências de visualização são 24 fps (filmes) e 30 fps (programas de TV). No entanto, alguns codecs também podem suportar os mais altos - como 48 fps ou até 60 fps - ao mesmo tempo em que fornece visuais e suavidade superiores em comparação com suas contrapartes inferiores.

Conclusão

Concluindo, entender os codecs é uma parte importante da criação e exibição de vídeos em nossos dispositivos digitais. Conhecer os fundamentos dos codecs de áudio e vídeo, suas definições e as diferenças significativas entre eles pode nos ajudar a tomar uma decisão mais bem informada ao escolher e visualizar a mídia digital. Além disso, ter uma visão geral do codecs de vídeo mais usados também pode nos fornecer mais compreensão de como diferentes codecs podem alterar a aparência e o som do vídeo.

Finalmente, é útil ter em mente que nem todos os codecs de vídeo são compatíveis entre si— significando que certos vídeos que exigem um codec podem não ser reproduzidos corretamente em outro dispositivo se ele não reconhecer esse tipo específico. Felizmente, agora temos mais opções do que nunca quando se trata de visualizar nosso conteúdo digital favorito, incluindo melhor compatibilidade em várias plataformas. Portanto, gaste seu tempo pesquisando o formato certo para você e descubra qual funciona melhor para suas necessidades!

Olá, sou Kim, mãe e entusiasta de stop-motion com experiência em criação de mídia e desenvolvimento web. Tenho uma paixão enorme por desenho e animação, e agora estou mergulhando de cabeça no mundo do stop-motion. Com meu blog, estou compartilhando meus aprendizados com vocês.