Кодеки: что они собой представляют в видео?

Ким Обновлено: 27 июня 2022

Кодеки являются важной частью процесса производства видео. Кодеки — это набор алгоритмов, которые используются для сжимать и распаковывать видео и аудио файлы. Кодек имеет решающее значение для уменьшения размера файлов, позволяя вам быстрее передавать и хранить их.

В этой статье мы расскажем, что такое кодеки, как они работают, и их важность в процессе производства видео.

Определение кодека

Кодек это технология, которая кодирует видео, аудио и потоки данных в цифровой форме. Кодеки сжимают данные, поэтому они занимают меньше места при хранении или при передаче, а также повышают качество видео- или аудиопотока за счет улучшения его изображения или звука.

Кодеки широко используются в онлайн-распространении фильмов, телевидения и музыки. Потоковые онлайн-сервисы, такие как Netflix, Amazon Prime Video и Spotify использовать кодеки для сжатия контента без ущерба для качества. Кодирование видео с помощью передовых кодеков может уменьшить его размер, сохранив при этом качество исходного материала. Это позволяет потоковым службам легко распространять видео среди клиентов, не накладывая огромных затрат на пропускную способность в своих сетях или инфраструктуре.

В дополнение к эффективному хранению и передаче кодеки могут предоставить ряд других преимуществ для провайдеров потоковой передачи в Интернете, таких как:

• Более быстрое время загрузки
• Повышенная энергоэффективность
• Лучшая масштабируемость
• Повышенная совместимость устройства

Кодеки также могут использоваться в целях безопасности шифрование файлов содержимого чтобы только авторизованные пользователи могли получить к ним доступ.

Роль кодеков в видео

Кодеки, сокращение от «coder-decoder», — это алгоритмы, отвечающие за сжатие и распаковку видео- и аудиофайлов. Используя специальные методы сжатия, кодеки могут минимизировать размер видео- и аудиофайлов без существенной потери качества. Это обеспечивает более высокую скорость загрузки и выгрузки — независимо от того, смотрите ли вы фильм в потоковом режиме или играете в онлайн-игру, — а также занимает гораздо меньше места на жестком диске.

Кроме того, кодеки также используются при записи и постобработке видеоданных для создания изображений с максимально возможным разрешением с различной частотой кадров, битрейтом, глубиной цвета и т. д. Кодеки определяют, какой тип технологии записи будет использоваться — например, 4K разрешение или HD — для оптимизации просмотра. В зависимости от конкретных требований для каждого приложения доступно несколько различных типов кодеков, таких как:

• H264 / AVC
• .265/HEVC
• ВК-1/WMV9
• MPEG4
• ВП8/ВП9

Кодек работает, сжимая входной поток (например, видео или аудио) в файлы меньшего размера, которыми можно более эффективно управлять по сети или хранить на локальных дисках; это известно как кодирование. И наоборот, при воспроизведении (например, при потоковой передаче видео в Интернете) сжатые файлы должны быть преобразованы обратно в исходный формат высокого качества, что достигается декодирование закодированная информация от ранее; этот процесс известен как декодирование. С помощью соответствующего оборудования (например, графических карт и т. д.), аппаратное кодирование могут значительно повысить скорость кодирования при минимальной потере качества, что делает их подходящими для приложений с высоким частота кадров требования, такие как потоковые сервисы в реальном времени или облачные игры.

Типы кодеков

Кодеки являются жизненной силой видеоконтента — они определяют, как видео сжимается, распаковывается и передается. Они позволяют нам смотреть видео разных размеров и разрешений практически на любом устройстве. Доступно множество различных типов кодеков, каждый из которых играет свою роль в процессе просмотра видеоконтента.

В этой статье мы более подробно рассмотрим самые распространенные типы кодеков:

Кодеки с потерями

Кодеки с потерями — это стандарты сжатия, которые снижают качество исходного видео, жертвуя качеством изображения и данных ради размера файла. Цель состоит в том, чтобы сделать видеопоток достаточно маленьким, чтобы его можно было просматривать или загружать быстро и эффективно. По сравнению с кодеками без потерь кодеки с потерями обычно создают файлы меньшего размера с меньшим количеством данных, но это происходит за счет четкости и общей точности.

Два наиболее распространенных типа кодеков с потерями: внутрикадровый or постоянный битрейт (CBR) и промежуточный кадр or переменный битрейт (VBR). Внутрикадровое кодирование записывает весь кадр содержимого как единое целое в каждом сжатом файле; это приводит к большим файлам, но меньшему количеству артефактов между каждым кадром и более высокому качеству изображений в целом. Межкадровое кодирование делит кадры контента на разделы, чтобы обеспечить более сжатые разделы без заметных изменений между кадрами; результирующие файлы, как правило, имеют меньший размер, чем внутрикадры, но также имеют больше артефактов между кадрами.

Популярные примеры кодеков с потерями включают MPEG-4 AVC / H.264, MPEG-2 и H.265 / HEVC, Видео Windows Media 9 (WMV9), Реальное видео 9 (RV9), DivX, XviD и ВП8/ВП9. Они становятся все более популярными в приложениях для потоковой передачи видео, таких как YouTube, из-за их способности быстро сжимать большие объемы данных без существенного ущерба для качества изображения — посетители могут смотреть длинные видео с относительно низкой пропускной способностью соединения, сохраняя при этом достаточную четкость изображения.

Кодексы без потерь

Видеокодеки — это тип компьютерного программного обеспечения, используемого для сжатия или кодирования цифровых видеоданных. Этот процесс необходим при работе с большими цифровыми файлами, чтобы уменьшить размер файла и увеличить скорость загрузки, передачи или потоковой передачи файла. Кодеки делятся на две отдельные категории: с потерями и без потерь кодеки.

Кодеки без потерь обеспечивают точную цифровую копию файла после кодирования, обеспечивая полную точность данных, что позволяет точное цифровое дублирование во время распаковки. занимает больше места, чем сжатие с потерями но также не содержит собственных искажений, а также позволяет легко редактировать звук/изображение без ущерба для качества. Кодеки без потерь включают такие алгоритмы, как:

• ЛЗВ
• JPEG ЛС
• FLAC
• ALAC
• MPEG-4 ALS

Аппаратные кодеки

Аппаратные кодеки кодеки, которые используют выделенные аппаратные ресурсы для кодирования и декодирования видеосигналов. Некоторые относительно новые компьютерные системы, такие как ноутбуки, включают аппаратный видеокодер, который можно использовать для ускорения процесса кодирования. Эти устройства очень эффективны и могут обеспечить значительные преимущества в производительности по сравнению с программными кодеками. Кроме того, существует несколько автономных аппаратных кодеков, которые обеспечивают результаты профессионального качества для широковещательных/потоковых приложений.

Два основных типа аппаратных кодеков: Сжатие/Кодирование и Кодеки декодирования:

• Кодеки сжатия/кодирования: эти устройства часто поставляются со своим собственным программным обеспечением, хотя могут быть доступны и другие опции. Они используют специализированные компоненты для выполнения кодирования видео на очень высокой скорости, не потребляя много энергии или Мощность процессора относительно программных кодировщиков. Как и программные кодировщики, они обычно создают различные форматы вывода, такие как H.264 или MPEG-2/4 форматов.
• Кодеки декодирования: Эти устройства, также известные как карты декодирования или ускорители декодирования, оснащены мощными специальными микросхемами, разработанными специально для декодирования сжатых видеосигналов в режиме реального времени без чрезмерного потребления системных ресурсов (Мощность процессора). Специализированные карты декодирования широко распространены в профессиональной среде, где необходимо быстро распаковать большое количество видео с минимальным влиянием на производительность и стабильность системы.

Популярные кодеки

Кодеки важны для всех, кто работает с видео медиа. Это компоненты вашего видеофайла, компоненты, которые позволяют видеопроигрывателю различать видео и аудио, а также методы сжатия данных, облегчающие их хранение и потоковую передачу. Существует множество доступных кодеков, и необходимо выбрать правильный для вашего проекта.

В этом разделе мы обсудим самые популярные кодеки:

H.264

H.264 (также AVC MPEG-4) — один из самых популярных кодеков для кодирования цифровых видеофайлов для использования в самых разных приложениях — от потоковых сервисов до проигрывателей Blu-ray и смартфонов. Его способность сжимать высококачественное видео в файлы относительно небольшого размера делает его одним из наиболее широко используемых и универсальных кодеков на современном рынке.

H.264 работает, разбивая цифровые кадры на блоки размером 8×8 пикселей, а затем сжимая их с помощью ряда различных алгоритмов. Поскольку H.264 настолько эффективен, он может создавать цифровое видео очень высокого качества даже при очень низких скоростях передачи данных, что делает его идеальным для широкого спектра приложений от HDTV-трансляций до потребительских медиаплееров и потоковых сервисов для смартфонов/планшетов.

H.264 обеспечивает поддержку как прогрессивной развертки (где все строки изображения начинают сканироваться одновременно), так и видео с чересстрочной разверткой, хотя большинство современных кодеков поддерживают только прогрессивную развертку, поскольку они более эффективны с точки зрения размера файла и использования полосы пропускания. H.264 также поддерживает разрешение до 4К (4096×2160 пикселей), следя за тем, чтобы он оставался актуальным, поскольку все больше создателей контента со временем переходят к более высоким разрешениям.

Наряду с эффективностью одним из основных преимуществ H.264 является тот факт, что он уже принят многими производителями устройств, что упрощает пользователям отправку контента между устройствами, не беспокоясь о проблемах совместимости или несовместимых конфигурациях программного и аппаратного обеспечения. По этой причине сегодня H.264 продолжает оставаться важным кодеком для самых разных устройств и приложений, несмотря на наличие новых опций, таких как HEVC (высокоэффективное кодирование видео).

H.265

H.265, также известная как Высокоэффективное кодирование видео (HEVC), является стандартом сжатия видео, который обеспечивает более эффективное кодирование, чем его предшественник, H.264/MPEG-4 AVC (расширенное кодирование видео). Он поддерживает разрешение 8K и может сжимать видеофайлы до вдвое эффективнее как предыдущий стандарт – до Сохранение качества на 40 процентов выше чем его предшественник.

H.265 — это естественный преемник H.264/MPEG-4 AVC, обеспечивающий более широкие возможности сжатия с минимальными сложностями и более плавное воспроизведение на воспроизводящих устройствах, таких как телевизоры, смартфоны, ноутбуки и планшеты. Это формат с открытым исходным кодом, подходящий для всех типов контента — от телетрансляций до потокового видео через Интернет и дисков Blu-ray — что позволяет создателям контента обеспечивать максимальное качество видео при минимальных затратах на пропускную способность.

Гибкость H.265 позволяет использовать его в широком диапазоне приложений, таких как:

• Вещательное телевидение (включая 4K или даже 8K)
• Стриминговые и коммуникационные сервисы, в том числе для мобильных и спутниковых устройств
• Опыт виртуальной реальности
• Приложения для здравоохранения
• Новый формат изображения HEIF позволяет сжимать изображения, снятые с цифровых фотоаппаратов или телефонов с камерами, сильнее, чем когда-либо прежде, без потери деталей изображения.

VP9

VP9 это открытый и бесплатный видеокодек, созданный Google. Разработанный для использования в веб-приложениях, он предлагает современную технологию с улучшенным сжатием для потоковой передачи и загрузки с более низким битрейтом.

VP9 также имеет различные функции, полезные для видеоприложений:

• высокий динамический диапазон и цветовое пространство,
• режим кодирования без потерь,
• адаптивная потоковая передача и масштабируемость кодировщика.

Он поддерживает неквадратные пиксели, перекрывающиеся квадраты разных цветов или значений яркости, методы кодирования с временным предсказанием (такие как компенсация движения), а также методы кодирования с внутренним предсказанием (такие как дискретные косинусные преобразования). VP9 также имеет возможность кодировать изображения с точностью до 8 бит глубины цвета на пиксель. Формат обеспечивает лучшее качество изображения за счет визуальных деталей, таких как снижение уровня шума и более четкие края по сравнению с другими предыдущими кодеками.

При декодировании потока VP9 пользовательское устройство выполняет всю работу по декодированию обратно в один кадр видео. Это ускоряет доступ и обеспечивает более быстрое воспроизведение, чем при использовании некоторых других кодеков. низкие требования к памяти. Это особенно актуально, когда онлайн-пользователи получают доступ к нескольким потокам одновременно из нескольких источников; они могут сделать это, не задействуя все свои вычислительные ресурсы для декодирования каждого по отдельности. Кроме того, доставка с использованием общего формата файла, такого как MP4 помогает обеспечить совместимость между устройствами или платформами, которые в противном случае не смогли бы просматривать контент, закодированный в других форматах, таких как WebM или MKV.

Кодеки и качество видео

Кодеки являются важной частью кодирования и декодирования видео, что может повлиять на качество видео. Кодеки используются для сжатия и распаковки видеофайлов, и тип выбранного вами кодека может повлиять на размер и качество видео.

В этой статье мы обсудим различные типы кодеков и как они могут повлиять на качество видео:

Поток

Поток является мерой того, сколько информации требуется кодеку для представления данного видео. Измеряемый в битах в секунду, битрейт может влиять как на качество видео и насколько большим будет размер его файла.

Чем выше битрейт, тем более подробная информация может быть включена в процесс кодирования (или сжатия) и, следовательно, лучшее качество изображения, которое вы получите. Однако это также означает, что файлы большего размера необходимо будет хранить или передавать. Если вы отправляете свое видео через любую цифровую сеть (например, Интернет), вы можете обнаружить, что более высокие битрейты вызывают заметное увеличение задержки или времени буферизации.

Другим фактором, влияющим на битрейт, является разрешение — по мере увеличения разрешения увеличивается и размер файла, — но это зависит от других характеристик, таких как используемые кодеки, частота кадров и размеры кадров. Как правило, более низкий битрейт приводит к более низкому качеству видео, даже если другие факторы, такие как разрешение, высоки.

У всех кодеков есть свои рекомендуемые идеальные диапазоны для лучшее качество изображения и минимальное использование данных поэтому обязательно изучите предпочтительные кодировщики во время процесса сжатия.

Постановления

Разрешение — это мера информации видео в пикселях, и это один из основных факторов, определяющих качество видео. Важно понимать, что более высокое разрешение всегда будет давать более красивое видео потому что в каждом кадре просто больше пикселей. Наиболее распространенные разрешения, используемые в онлайн-трансляциях: 1920 × 1080 (Full HD) и 1280 × 720 (HD).

Видео с более высоким разрешением требует большей вычислительной мощности, что может вызвать проблемы совместимости, если система пользователя не обновлена. Видео с более высоким разрешением также означает большие файлы, которые требуют лучшего кодека для правильного воспроизведения на всех устройствах. Общие отраслевые кодеки, используемые для онлайн-трансляции, включают H.264 или AVC, VP8, VP9 и HLS или Apple HLS (HTTP Live Streaming).

В зависимости от вашего приложения и типа устройства, на которое вы планируете доставлять контент, будет определяться, какой кодек лучше для вас.

В конечном счете, если у вас есть соответствующая настройка кодирования, лучший доступный кодек тогда у вас не должно возникнуть проблем с доставкой видео высокого качества в любом разрешении это не будет страдать от буферизации или других проблем с воспроизведением, сохраняя при этом хороший уровень визуальной точности.

Частота кадров

Частота кадров является ключевым фактором, когда речь идет о качестве видео и кодеках. Это мера того, сколько отдельных кадров снимается за одну секунду, обычно измеряется в кадров в секунду (FPS). Чем выше частота кадров, тем более плавным будет изображение. Низкая частота кадров приводит к прерывистому видео, в то время как более высокая частота кадров более эффективна для обеспечения плавного изображения.

Например, при записи камерой с частотой 8 кадров в секунду по сравнению с камерой с частотой 30 кадров в секунду камера с частотой 8 кадров в секунду будет производить более прерывистый материал из-за меньшего количества кадров в секунду. С другой стороны, камера со скоростью 30 кадров в секунду создает более плавные кадры с большим размытием движения между ними, чем камера со скоростью 8 кадров в секунду, поскольку количество снятых кадров будет в три раза больше.

Кроме того, разные кодеки требуют разной минимальной или максимальной частоты кадров для получения оптимальных результатов. При неправильном использовании или без знания требований вашего кодека к совместимости частоты кадров качество видео может пострадать. Наиболее распространенные стандартные частоты кадров для большинства современных форматов видео и условий просмотра: 24 кадра в секунду (фильмы) и 30 кадров в секунду (сериалы). Однако некоторые кодеки могут поддерживать и более высокие кодеки, например 48 кадров в секунду или даже 60 кадров в секунду - при этом обеспечивая превосходные визуальные эффекты и плавность по сравнению с более низкими аналогами.

Заключение

В заключение, понимание кодеков является важной частью создания и просмотра видео на наших цифровых устройствах. Знание основ аудио- и видеокодеков, их определений и существенных различий между ними может помочь нам принять более взвешенное решение при выборе и просмотре цифрового мультимедиа. Кроме того, имея общее представление о самые популярные видеокодеки также может дать нам больше понимания того, как различные кодеки могут изменить внешний вид и звук видео.

Наконец, полезно иметь в виду, что не все видеокодеки кросс-совместимы— это означает, что определенные видео, для которых требуется один кодек, могут неправильно воспроизводиться на другом устройстве, если оно не распознает этот конкретный тип. К счастью, теперь у нас больше возможностей, чем когда-либо, когда дело доходит до просмотра нашего любимого цифрового контента, включая лучшую совместимость на разных платформах. Так что не торопитесь, изучая правильный формат для вас, и выясните, какой из них лучше всего подходит для ваших нужд!

Привет, я Ким, мама и энтузиаст покадровой анимации с опытом создания медиа и веб-разработки. У меня огромная страсть к рисованию и анимации, и теперь я с головой погружаюсь в мир покадровой анимации. В моем блоге я делюсь своими знаниями с вами, ребята.