Codecurile: ce sunt acestea în video?

de Kim Actualizat: 27 Iunie, 2022

Codecuri reprezintă o parte importantă a procesului de producție video. Codecurile sunt un set de algoritmi care sunt obișnuiți comprimați și decomprimați fișierele video și audio. Un codec este crucial pentru reducerea dimensiunii fișierelor, permițându-vă să le transferați și să le stocați mai rapid.

În acest articol, vom prezenta ce sunt codecurile, cum funcționează, si al lor importanță în procesul de producție video.

Definiția codecului

Un codec este o tehnologie care codifică fluxuri video, audio și date în formă digitală. Codecurile comprimă datele astfel încât să ocupe mai puțin spațiu în stocare sau pentru transmisie și, de asemenea, îmbunătățesc calitatea unui flux video sau audio prin îmbunătățirea imaginilor sau a sunetului acestuia.

Codecurile sunt utilizate pe scară largă în distribuția online de filme, TV și muzică. Servicii de streaming online, cum ar fi Netflix, Amazon Prime Video și Spotify utilizați codecuri pentru a-și comprima conținutul fără a compromite calitatea. Codarea videoclipurilor cu codecuri avansate le poate face mai mici în dimensiune, păstrând în același timp calitatea materialului sursă original. Acest lucru permite serviciilor de streaming să distribuie cu ușurință videoclipuri clienților fără a impune costuri uriașe de lățime de bandă rețelelor sau infrastructurii lor.

Pe lângă faptul că permit stocarea și transmisia eficientă, codecurile pot oferi mai multe alte beneficii furnizorilor de streaming online, cum ar fi:

• Timpuri mai rapide de încărcare
• Eficiență energetică îmbunătățită
• Scalabilitate mai bună
• Compatibilitate sporită a dispozitivelor

Codecurile pot fi folosite și în scopuri de securitate de către criptarea fișierelor de conținut astfel încât doar utilizatorii autorizați să le poată accesa.

Rolul codecurilor în video

Codecuri, o abreviere pentru „coder-decoder”, sunt algoritmi responsabili pentru comprimarea și decomprimarea fișierelor video și audio. Folosind tehnici specializate de compresie, codecurile sunt capabile să minimizeze dimensiunea fișierelor video și audio fără a pierde semnificativ calitatea. Acest lucru permite viteze mai mari de încărcare și descărcare – indiferent dacă redați în flux un film sau jucați un joc online – precum și ocupând mult mai puțin spațiu pe hard disk.

În plus, codecurile sunt, de asemenea, utilizate atunci când se înregistrează și se postprocesează datele video pentru a crea imagini cu cea mai înaltă rezoluție posibilă, cu rate de cadre, rate de biți, adâncimi de culoare, etc. 4K rezoluție sau HD – pentru a optimiza experiența de vizionare. În funcție de cerințele specifice pentru fiecare aplicație, există mai multe tipuri diferite de codecuri disponibile, cum ar fi:

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

Un codec funcționează prin comprimarea unui flux de intrare (de exemplu, video sau audio) în fișiere de dimensiuni mai mici care pot fi gestionate mai eficient prin rețele sau stocate pe unități locale; aceasta este cunoscută ca codare. Dimpotrivă, la redare (de exemplu, când se redau videoclipuri online), fișierele comprimate trebuie convertite înapoi în formatul lor original de înaltă calitate, care este obținut prin decodare informațiile codificate de înainte; acest proces este cunoscut ca decodare. Cu ajutorul hardware-ului adecvat (cum ar fi plăcile grafice etc.), codificare asistată hardware poate îmbunătăți în mod masiv viteza de codificare cu pierderi minime de calitate – ceea ce le face potrivite pentru aplicații cu nivel ridicat frame rate cerințe precum servicii de streaming în timp real sau jocuri în cloud.

Tipuri de Codec-uri

Codecuri sunt elementele vitale ale conținutului video – ele determină modul în care videoclipurile sunt comprimate, decomprimate și transmise. Acestea ne permit să urmărim videoclipuri de diferite dimensiuni și rezoluții pe aproape orice dispozitiv. Există multe tipuri diferite de codecuri disponibile, fiecare jucând un rol diferit în procesul de vizionare a conținutului video.

În acest articol, vom arunca o privire mai profundă asupra cele mai comune tipuri de codecuri:

Codecuri cu pierderi

Codecurile cu pierderi sunt standarde de compresie care reduc calitatea videoclipului original, sacrificând calitatea imaginii și a datelor de dragul dimensiunii fișierului. Scopul este de a face un flux video suficient de mic pentru a putea fi vizualizat sau descărcat rapid și eficient. În comparație cu codecurile fără pierderi, codecurile cu pierderi produc de obicei fișiere mai mici, cu mai puține date, dar acest lucru se face în detrimentul acuității și fidelității generale.

Cele mai comune două tipuri de codecuri cu pierderi sunt intracadru or rata de biți constantă (CBR) și intercadru or rata de biți variabilă (VBR). Codarea intraframe înregistrează un întreg cadru de conținut ca o singură unitate în cadrul fiecărui fișier comprimat; acest lucru are ca rezultat fișiere mari, dar mai puține artefacte între fiecare cadru și imagini de calitate superioară în general. Codarea intercadre împarte cadrele de conținut în secțiuni pentru a permite secțiuni mai comprimate fără schimbare vizibilă între cadre; Fișierele rezultate tind să aibă dimensiuni mai mici decât intracadre, dar și mai multe artefacte între cadre.

Exemple populare de codecuri cu pierderi includ MPEG-4 AVC / H.264, MPEG-2 și H.265 / HEVC, Windows Media Video 9 (WMV9), RealVideo 9 (RV9), DivX, Xvid și VP8/VP9. Acestea au devenit din ce în ce mai populare în aplicațiile de streaming video, cum ar fi YouTube, datorită capacității lor de a comprima cantități mari de date rapid, fără sacrificii semnificative în calitatea imaginii - vizitatorii pot viziona videoclipuri lungi cu o conexiune de lățime de bandă relativ mică, păstrând în același timp o claritate vizuală rezonabilă.

Codec-uri fără pierderi

Codecurile video sunt un tip de software de calculator folosit pentru comprimarea sau codificarea datelor video digitale. Acest proces este necesar atunci când lucrați cu fișiere digitale mari pentru a reduce dimensiunea fișierului și a crește cât de repede este descărcat, transferat sau transmis în flux. Codecurile sunt împărțite în două categorii distincte: lossy și lossless codecuri.

Codecurile fără pierderi oferă o replică digitală exactă a unui fișier după codificare, oferind o acuratețe completă a datelor, ceea ce permite duplicarea digitală exactă în timpul decompresiei. Ocupă mai mult spațiu decât compresie cu pierderi dar, de asemenea, nu implică propria sa distorsiune, precum și permite cu ușurință editări audio/imagine fără niciun compromis în calitate. Codecurile fără pierderi includ algoritmi precum:

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

Codecuri hardware

Codecuri hardware sunt codecuri care folosesc resurse hardware dedicate pentru a codifica și decoda semnalele video. Unele sisteme informatice relativ noi, cum ar fi laptopurile, includ o unitate de codificare video bazată pe hardware, care poate fi utilizată pentru a accelera procesul de codificare. Aceste unități sunt foarte eficiente și pot oferi beneficii semnificative de performanță față de codecurile bazate pe software. În plus, există unele codecuri hardware independente care oferă rezultate de calitate profesională pentru aplicațiile de difuzare/streaming.

Cele două tipuri principale de codecuri hardware sunt Compresie/Codare și Decodificarea codecurilor:

• Codecuri de compresie/codare: Aceste dispozitive vin adesea cu propriul software proprietar, deși pot fi disponibile și alte opțiuni. Folosesc componente specializate pentru a efectua codificare video la viteză foarte mare, fără a consuma multă energie sau putere CPU raportat la codificatoarele software. La fel ca codificatoarele software, acestea vor produce de obicei o varietate de formate de ieșire, cum ar fi H.264 sau MPEG-2/4 formate.
• Decodificarea codecurilor: Cunoscute și sub denumirea de carduri de decodare sau acceleratoare de decodare, aceste dispozitive dispun de cipuri puternice dedicate, concepute special pentru decodarea semnalelor video comprimate în timp real, fără a consuma prea multe resurse de sistem (putere CPU). Cardurile de decodare dedicate sunt obișnuite în mediile profesionale în care un număr mare de videoclipuri trebuie decomprimate rapid, cu impact minim asupra performanței și stabilității sistemului.

Codecuri populare

Codecuri sunt esențiale pentru oricine lucrează cu medii video. Acestea sunt ingredientele fișierului dvs. video, ingredientele care permit playerului video să discearnă între video și audio și metodele de comprimare a datelor pentru a facilita stocarea și transmiterea în flux. Există o varietate de codecuri disponibile, iar cel potrivit pentru proiectul dvs. trebuie să fie ales.

În această secțiune, vom discuta despre cele mai populare codecuri:

H.264

H.264 (de asemenea cunoscut ca si MPEG-4 AVC) este unul dintre cele mai populare codecuri pentru codificarea fișierelor video digitale pentru utilizare într-o varietate de aplicații – de la servicii de streaming la playere Blu-ray la smartphone-uri. Capacitatea sa de a comprima videoclipuri de înaltă calitate în fișiere de dimensiuni relativ mici îl face unul dintre cele mai utilizate și mai versatile codecuri de pe piață astăzi.

H.264 funcționează prin descompunerea cadrelor digitale în blocuri de 8×8 pixeli și apoi comprimarea lor cu o gamă de algoritmi diferiți. Deoarece H.264 este atât de eficient, poate crea videoclipuri digitale de foarte înaltă calitate chiar și la rate de biți foarte mici, făcându-l ideal pentru o gamă largă de aplicații, de la transmisii HDTV la playere media pentru consumatori și servicii de streaming pentru smartphone/tabletă.

H.264 oferă suport atât pentru scanarea progresivă (unde toate liniile unei imagini încep să se scaneze dintr-o dată), cât și pentru scanarea video întrețesată, deși majoritatea codecurilor moderne acceptă doar scanarea progresivă, deoarece sunt mai eficiente în ceea ce privește dimensiunea fișierului și utilizarea lățimii de bandă. H.264 este, de asemenea, capabil să gestioneze rezoluții de până la 4K (4096×2160 pixeli), asigurându-vă că rămâne relevantă pe măsură ce mai mulți creatori de conținut se îndreaptă spre rezoluții mai mari în timp.

Alături de eficiența sa, unul dintre principalele avantaje ale H.264 este faptul că a fost adoptat deja de mulți producători de dispozitive, ceea ce facilitează trimiterea de conținut între dispozitive fără a fi nevoiți să-și facă griji cu privire la problemele de compatibilitate sau configurațiile software/hardware incompatibile. Din acest motiv, H.264 continuă să rămână un codec important pentru o mare varietate de dispozitive și aplicații astăzi, în ciuda opțiunilor mai noi disponibile, cum ar fi HEVC (Codificare video de înaltă eficiență).

H.265

H.265, de asemenea cunoscut ca si Codare video de înaltă eficiență (HEVC), este un standard de compresie video care oferă o codificare mai eficientă decât predecesorul său, H.264/MPEG-4 AVC (codare video avansată). Acceptă rezoluția 8K și poate comprima fișiere video până la de două ori mai eficient ca standardul anterior – cu până la Cu 40% mai multă păstrare a calității decât predecesorul său.

H.265 este succesorul natural al H.264/MPEG-4 AVC, oferind capacități de compresie mai mari cu complicații minime și o redare mai fluidă pe dispozitive de redare precum televizoare, smartphone-uri, laptopuri și tablete. Este un format open-source potrivit pentru toate tipurile de conținut – de la transmisiuni TV la videoclipuri în flux pe internet și discuri Blu-ray – permițând creatorilor de conținut să ofere calitate video maximă, reducând în același timp costurile lățimii de bandă.

Flexibilitatea H.265 îi permite să fie utilizat într-o gamă largă de aplicații, cum ar fi:

• Televiziune difuzată (inclusiv 4K sau chiar 8K)
• Servicii de streaming și comunicații, inclusiv cele pentru dispozitive mobile și prin satelit
• Experiențe de realitate virtuală
• Aplicații medicale
• Noul format de imagine HEIF – care face posibil ca imaginile capturate de la camere foto digitale sau telefoane cu cameră să fie comprimate mai mult decât oricând înainte fără pierderea detaliilor imaginii.

VP9

VP9 este un codec video deschis și fără drepturi de autor creat de Google. Dezvoltat pentru a fi utilizat în aplicații web, oferă tehnologie de ultimă generație cu compresie îmbunătățită pentru streaming și descărcare la rate de biți mai mici.

VP9 oferă, de asemenea, diverse funcții care sunt utile pentru aplicațiile video:

• interval dinamic ridicat și spații de culoare,
• modul de codare fără pierderi,
• Streaming adaptiv și scalabilitate a codificatorului.

Acceptă pixeli non-pătrați, pătrate suprapuse de diferite culori sau valori de luminanță, metode de codare de predicție temporală (cum ar fi compensarea mișcării), precum și metode de codare intra predicție (cum ar fi transformările cosinus discrete). VP9 are, de asemenea, capacitatea de a codifica imagini cu până la 8 biți de adâncime de culoare per pixel. Formatul permite o calitate mai bună a imaginii prin detalii vizuale, cum ar fi niveluri reduse de zgomot și margini mai clare față de alte codecuri anterioare.

Când decodează un flux VP9, ​​dispozitivul utilizatorului face toată munca pentru a-l decoda înapoi într-un singur cadru de video. Acest lucru îl face mai rapid de accesat și permite o redare mai rapidă decât cu alte codecuri datorită acestuia cerinţe reduse de memorie. Acest lucru se aplică în special atunci când utilizatorii online accesează mai multe fluxuri simultan din mai multe surse; pot face acest lucru fără a avea toate resursele lor de calcul legate în decodarea fiecăruia separat. În plus, livrarea folosind un format de fișier obișnuit, cum ar fi MP4 ajută la activarea compatibilității între dispozitive sau platforme care altfel nu ar putea vizualiza conținutul codificat în alte formate, cum ar fi WebM sau MKV.

Codec-uri și calitate video

Codecuri sunt o parte importantă a codificării și decodării videoclipurilor, care pot afecta calitatea videoclipului. Codecurile sunt folosite pentru a comprima și decomprima fișierele video, iar tipul de codec pe care îl alegeți poate afecta dimensiunea și calitatea videoclipului.

În acest articol, vom discuta despre diferitele tipuri de codecuri și cum pot afecta calitatea unui videoclip:

Bitrate

Bitrate este o măsură a câte informații are nevoie un codec pentru a reprezenta un anumit videoclip. Măsurată în biți pe secundă, rata de biți poate afecta atât calitatea videoclipului și cât de mare va fi dimensiunea fișierului său.

Cu cât rata de biți este mai mare, cu atât mai multe detalii pot fi incluse în procesul de codificare (sau compresie). și astfel veți obține o calitate mai bună a imaginii. Totuși, înseamnă, de asemenea, că fișierele mai mari vor trebui stocate sau transmise. Dacă trimiteți videoclipul prin orice fel de rețea digitală (cum ar fi internetul), s-ar putea să descoperiți că ratele de biți mai mari cauzează o creștere vizibilă a latenței sau a timpului de tamponare.

Un alt factor care afectează rata de biți este rezoluția – pe măsură ce rezoluțiile cresc, la fel crește și dimensiunea fișierului – dar aceasta depinde de alte caracteristici precum codecuri utilizate, rata de cadre și dimensiunile cadrelor. În general, ratele de biți mai mici tind să ofere videoclipuri de calitate mai slabă chiar dacă alți factori, cum ar fi rezoluția, sunt mari.

Toate codecurile au propria lor gamă ideală sugerată pentru cea mai bună calitate a imaginii și utilizarea minimă a datelor deci asigurați-vă că vă uitați la codificatoarele preferate în timpul procesului de compresie.

Rezoluţie

Rezoluția este măsura informațiilor unui videoclip în termeni de pixeli și este unul dintre factorii principali care determină calitatea videoclipului. Este important să înțelegeți asta rezoluțiile mai mari vor produce întotdeauna videoclipuri mai bine aspectate pentru că pur și simplu sunt mai mulți pixeli înghesuiți în fiecare cadru. Cele mai frecvente rezoluții utilizate în streaming online sunt 1920 × 1080 (Full HD) și 1280 × 720 (HD).

Videoclipul cu rezoluție mai mare necesită mai multă putere de procesare, ceea ce poate cauza probleme de compatibilitate dacă sistemul utilizatorului nu este actualizat. Videoclipurile cu rezoluție mai mare înseamnă și fișiere mai mari care necesită un codec mai bun pentru a putea fi redate corect pe toate dispozitivele. Codecurile comune din industrie utilizate pentru streaming online includ H.264 sau AVC, VP8, VP9 și HLS sau Apple HLS (Streaming live HTTP).

În funcție de aplicația dvs. și de tipul de dispozitiv pe care intenționați să vă livrați conținutul, va determina ce codec este cel mai bun pentru dvs.

În cele din urmă, dacă aveți o configurație de codificare adecvată care conține cel mai bun codec disponibil atunci nu ar trebui să ai probleme cu livrarea videoclipuri de înaltă calitate la orice rezoluție care nu va suferi de tamponare sau alte probleme de redare, păstrând în același timp un nivel bun de fidelitate vizuală.

Frame Rate

Frame rate este un factor cheie când vine vorba de calitatea video și codecuri. Este măsura câte cadre individuale sunt capturate într-o secundă, de obicei măsurată în cadre pe secundă (FPS). Cu cât este mai mare rata de cadre, cu atât filmarea va apărea mai fluidă. Ratele scăzute de cadre au ca rezultat un videoclip agitat, în timp ce ratele de cadre mai mari sunt mai eficiente în furnizarea unei imagini fluide.

De exemplu, când înregistrați cu o cameră de 8 FPS față de o cameră de 30 FPS, o cameră de 8 FPS va produce imagini mai agitate datorită numărului său mai mic de cadre pe secundă. Pe de altă parte, o cameră de 30 FPS produce imagini mai fluide, cu mai multă neclaritate a mișcării între ele decât o face o cameră de 8 FPS, deoarece ar fi de trei ori mai multe cadre capturate.

În plus, diferite codecuri necesită rate de cadre minime sau maxime diferite pentru rezultate optime. Dacă este folosit necorespunzător sau fără a cunoaște cerințele codecului pentru compatibilitatea ratei de cadre, calitatea video poate avea de suferit. Cele mai comune rate de cadre standard pentru majoritatea formatelor video și experiențelor de vizionare actuale sunt 24 fps (filme) și 30 fps (emisiuni TV). Cu toate acestea, unele codecuri pot suporta și altele mai mari - cum ar fi 48 fps sau chiar 60 fps – oferind în același timp imagini superioare și netezime în comparație cu omologii lor inferioare.

Concluzie

În concluzie, înțelegerea codecurilor este o parte importantă a creării și vizionarii videoclipurilor pe dispozitivele noastre digitale. Cunoașterea elementelor de bază ale codecurilor audio și video, definițiile acestora și diferențele semnificative dintre ele ne pot ajuta să luăm o decizie mai bine informată atunci când alegem și vizionam mediile digitale. În plus, având o privire de ansamblu asupra cele mai utilizate codecuri video ne poate oferi, de asemenea, o mai bună înțelegere a modului în care diferite codecuri pot schimba aspectul și sunetul videoclipurilor.

În cele din urmă, este util să rețineți că nu toate codecurile video sunt compatibile încrucișate— ceea ce înseamnă că anumite videoclipuri care necesită un codec pot să nu fie redate corect pe un alt dispozitiv dacă nu recunoaște acel tip special. Din fericire, acum avem mai multe opțiuni ca niciodată când vine vorba de vizualizarea conținutului nostru digital preferat, inclusiv o compatibilitate mai bună pe mai multe platforme. Așa că fă-ți timp pentru a căuta formatul potrivit pentru tine și află care dintre ele funcționează cel mai bine pentru nevoile tale!

Bună, sunt Kim, o mamă și o pasionată de stop-motion cu experiență în crearea media și dezvoltarea web. Am o pasiune uriașă pentru desen și animație, iar acum merg cu capul întâi în lumea stop-motion. Cu blogul meu, vă împărtășesc cunoștințele mele.