Kodeky: Čo sú vo videu?

od kim Aktualizované: Júna 27, 2022

kodeky sú dôležitou súčasťou procesu výroby videa. Kodeky sú súborom algoritmov, ktoré sa používajú komprimovať a dekomprimovať video a audio súbory. Kodek je rozhodujúci pre zmenšenie veľkosti súborov, čo vám umožní rýchlejšie ich prenášať a ukladať.

V tomto článku vám predstavíme, čo sú to kodeky, ako fungujú, a ich význam v procese výroby videa.

Definícia kodeku

Kodek je technológia, ktorá kóduje video, audio a dátové toky v digitálnej forme. Kodeky komprimujú dáta, takže zaberajú menej miesta v úložisku alebo na prenos, a tiež zlepšujú kvalitu video alebo audio streamu zlepšením jeho obrazu alebo zvuku.

Kodeky sa vo veľkej miere používajú v online distribúcii filmu, televízie a hudby. Online streamovacie služby ako napr Netflix, Amazon Prime Video a Spotify použite kodeky na kompresiu ich obsahu bez kompromisov v kvalite. Kódovanie videí pomocou pokročilých kodekov ich môže zmenšiť a pritom zachovať kvalitu pôvodného zdrojového materiálu. To umožňuje streamovacím službám jednoducho distribuovať videá zákazníkom bez toho, aby ich siete alebo infraštruktúru zaťažovali obrovskými nákladmi na šírku pásma.

Okrem umožnenia efektívneho ukladania a prenosu môžu kodeky poskytnúť niekoľko ďalších výhod poskytovateľom online streamovania, ako napríklad:

• Kratšie časy načítania
• Vylepšená energetická účinnosť
• Lepšia škálovateľnosť
• Zvýšená kompatibilita zariadení

Kodeky môžu byť použité aj na bezpečnostné účely šifrovanie súborov s obsahom aby k nim mali prístup iba oprávnení používatelia.

Úloha kodekov vo videu

kodeky, skratka „coder-decoder“, sú algoritmy zodpovedné za kompresiu a dekompresiu video a audio súborov. Použitím špecializovaných kompresných techník sú kodeky schopné minimalizovať veľkosť video a audio súborov bez výraznej straty kvality. To umožňuje vyššiu rýchlosť nahrávania a sťahovania – či už streamujete film alebo hráte hru online – a zároveň zaberá oveľa menej miesta na pevnom disku.

Okrem toho sa kodeky používajú aj pri nahrávaní a následnom spracovaní video údajov na vytváranie obrázkov s najvyšším možným rozlíšením s rôznymi snímkovými frekvenciami, bitovými rýchlosťami, farebnou hĺbkou atď. Kodeky určujú, aký typ technológie záznamu sa použije – napr. 4K rozlíšenie alebo HD – s cieľom optimalizovať zážitok zo sledovania. V závislosti od špecifických požiadaviek pre každú aplikáciu je k dispozícii niekoľko rôznych typov kodekov, ako napríklad:

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

Kodek funguje tak, že skomprimuje vstupný tok (tj video alebo zvuk) do menších súborov, ktoré možno efektívnejšie spravovať cez siete alebo uložiť na lokálne disky; toto je známe ako kódovanie. Naopak pri prehrávaní (napríklad pri streamovaní videí online) sa komprimované súbory musia previesť späť do pôvodného formátu vysokej kvality, čo sa dosiahne dekódovanie zakódované informácie z predtým; tento proces je známy ako dekódovanie. S pomocou vhodného hardvéru (ako sú grafické karty atď.) hardvérovo podporované kódovanie môžu výrazne zvýšiť rýchlosť kódovania pri minimálnej strate kvality – vďaka čomu sú vhodné pre aplikácie s vysokou snímok za sekundu požiadavky, ako sú streamovacie služby v reálnom čase alebo cloudové hry.

Typy kodekov

kodeky sú miazgou video obsahu – určujú, ako sa videá komprimujú, dekomprimujú a prenášajú. Umožňujú nám sledovať videá rôznych veľkostí a rozlíšení na takmer akomkoľvek zariadení. K dispozícii je veľa rôznych typov kodekov, z ktorých každý hrá inú úlohu v procese sledovania video obsahu.

V tomto článku sa na to pozrieme hlbšie najbežnejšie typy kodekov:

Stratové kodeky

Stratové kodeky sú štandardy kompresie, ktoré znižujú kvalitu pôvodného videa a obetujú kvalitu obrazu a údaje kvôli veľkosti súboru. Cieľom je, aby bol video stream dostatočne malý, aby sa dal rýchlo a efektívne prezerať alebo sťahovať. V porovnaní s bezstratovými kodekmi stratové kodeky zvyčajne produkujú menšie súbory s menším množstvom údajov, ale ide to na úkor ostrosti a celkovej vernosti.

Dva najbežnejšie typy stratových kodekov sú v rámci rámca or konštantná bitová rýchlosť (CBR) a medzirámec or variabilná bitová rýchlosť (VBR). Vnútrorámcové kódovanie zaznamenáva celý obsahový rámec ako jednu jednotku v rámci každého komprimovaného súboru; výsledkom sú veľké súbory, ale menej artefaktov medzi jednotlivými snímkami a celkovo vyššia kvalita obrázkov. Kódovanie medzi snímkami rozdeľuje rámce obsahu na sekcie, aby umožnilo viac komprimovaných sekcií bez výraznej zmeny medzi snímkami; výsledné súbory majú tendenciu mať menšie veľkosti ako intraframes, ale aj viac artefaktov medzi snímkami.

Medzi obľúbené príklady stratových kodekov patria MPEG-4 AVC / H.264, MPEG-2 a H.265 / HEVC, Windows Media Video 9 (WMV9), RealVideo 9 (RV9), DivX, XviD a VP8/VP9. Tie sa stávajú čoraz obľúbenejšími v aplikáciách na streamovanie videa, ako je YouTube, vďaka ich schopnosti rýchlo komprimovať veľké množstvo údajov bez výraznej straty kvality obrazu – návštevníci môžu sledovať dlhé videá s relatívne nízkou šírkou pásma pri zachovaní primeranej vizuálnej čistoty.

Bezstratové kodeky

Video kodeky sú typom počítačového softvéru používaného na kompresiu digitálnych video dát alebo kódovanie. Tento proces je potrebný pri práci s veľkými digitálnymi súbormi, aby sa zmenšila veľkosť súboru a zvýšila rýchlosť sťahovania, prenosu alebo streamovania súboru. Kodeky sú rozdelené do dvoch odlišných kategórií: stratová a bezstratový kodeky.

Bezstratové kodeky poskytujú presnú digitálnu repliku súboru po zakódovaní tým, že poskytujú úplnú presnosť údajov, čo umožňuje presnú digitálnu duplikáciu počas dekompresie. Zaberá viac miesta ako stratová kompresia ale tiež nezahŕňa svoje vlastné skreslenie, rovnako ako umožňuje jednoduché úpravy zvuku/obrázku bez kompromisov v kvalite. Bezstratové kodeky zahŕňajú algoritmy ako:

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

Hardvérové ​​kodeky

Hardvérové ​​kodeky sú kodeky, ktoré využívajú vyhradené hardvérové ​​prostriedky na kódovanie a dekódovanie video signálov. Niektoré relatívne nové počítačové systémy, ako napríklad notebooky, obsahujú hardvérovú jednotku kódovania videa, ktorú možno použiť na urýchlenie procesu kódovania. Tieto jednotky sú veľmi efektívne a oproti softvérovým kodekom môžu poskytnúť významné výkonnostné výhody. Okrem toho existujú niektoré samostatné hardvérové ​​kodeky, ktoré ponúkajú výsledky profesionálnej kvality pre aplikácie vysielania/streamingu.

Existujú dva hlavné typy hardvérových kodekov Kompresia/Kódovanie a Dekódovacie kodeky:

• Kompresné/kódovacie kodeky: Tieto zariadenia sa často dodávajú s vlastným proprietárnym softvérom, aj keď môžu byť dostupné aj iné možnosti. Používajú špecializované komponenty na vykonávanie kódovania videa pri veľmi vysokej rýchlosti bez veľkej spotreby energie resp výkon procesora v porovnaní so softvérovými kódovačmi. Podobne ako softvérové ​​kódovače budú zvyčajne produkovať rôzne výstupné formáty ako napr H.264 alebo MPEG-2/4 formáty.
• Dekódovacie kodeky: Tieto zariadenia, známe tiež ako dekódovacie karty alebo dekódovacie akcelerátory, obsahujú výkonné dedikované čipy navrhnuté špeciálne na dekódovanie komprimovaných video signálov v reálnom čase bez prílišnej spotreby systémových zdrojov (výkon procesora). Vyhradené dekódovacie karty sú samozrejmosťou v profesionálnych prostrediach, kde je potrebné rýchlo dekomprimovať veľké množstvo videí s minimálnym dopadom na výkon a stabilitu systému.

Populárne kodeky

kodeky sú nevyhnutné pre každého, kto pracuje s videomédiami. Sú to zložky vášho video súboru, zložky, ktoré umožňujú prehrávaču videa rozlíšiť medzi videom a zvukom, a metódy kompresie dát, aby sa uľahčilo ich ukladanie a streamovanie. K dispozícii je množstvo kodekov a je potrebné vybrať ten správny pre váš projekt.

V tejto časti budeme diskutovať o najpopulárnejšie kodeky:

H.264

H.264 (taktiež známy ako AVC MPEG-4) je jedným z najpopulárnejších kodekov na kódovanie digitálnych video súborov na použitie v rôznych aplikáciách – od streamovacích služieb cez prehrávače Blu-ray až po smartfóny. Jeho schopnosť komprimovať vysokokvalitné video do relatívne malých súborov z neho robí jeden z najpoužívanejších a najuniverzálnejších kodekov na dnešnom trhu.

H.264 funguje tak, že rozdelí digitálne snímky na bloky 8×8 pixelov a potom ich komprimuje radom rôznych algoritmov. Pretože je H.264 tak efektívny, dokáže vytvárať veľmi kvalitné digitálne video aj pri veľmi nízkych bitových rýchlostiach, vďaka čomu je ideálny pre širokú škálu aplikácií od HDTV vysielania až po spotrebiteľské prehrávače médií a streamovacie služby pre smartfóny/tablety.

H.264 poskytuje podporu pre progresívne skenovanie (kde všetky riadky obrazu začnú skenovať naraz) aj prekladané skenovanie videa, hoci väčšina moderných kodekov podporuje iba progresívne skenovanie, pretože sú efektívnejšie z hľadiska veľkosti súboru a využitia šírky pásma. H.264 je tiež schopný zvládnuť rozlíšenie až 4K (4096 × 2160 pixelov), pričom sa uistíte, že zostane relevantný, keďže viac tvorcov obsahu postupom času prechádza na väčšie rozlíšenia.

Spolu s jeho efektívnosťou je jednou z hlavných výhod H.264 skutočnosť, že ho už prijalo mnoho výrobcov zariadení, čo používateľom uľahčuje odosielanie obsahu medzi zariadeniami bez toho, aby sa museli obávať problémov s kompatibilitou alebo nekompatibilných konfigurácií softvéru/hardvéru. Z tohto dôvodu zostáva H.264 aj dnes dôležitým kodekom pre širokú škálu zariadení a aplikácií, a to aj napriek novším dostupným možnostiam, ako napr. HEVC (vysokoúčinné kódovanie videa).

H.265

H.265, taktiež známy ako Vysoko efektívne kódovanie videa (HEVC), je štandard kompresie videa, ktorý poskytuje efektívnejšie kódovanie ako jeho predchodca, H.264/MPEG-4 AVC (pokročilé kódovanie videa). Podporuje rozlíšenie 8K a dokáže komprimovať video súbory až do dvakrát tak efektívne ako predchádzajúci štandard – s až O 40 percent viac zachovania kvality než jeho predchodca.

H.265 je prirodzený nástupca H.264/MPEG-4 AVC, ktorý poskytuje väčšie možnosti kompresie s minimálnymi komplikáciami a plynulejšie prehrávanie na prehrávacích zariadeniach, ako sú televízory, smartfóny, notebooky a tablety. Ide o formát s otvoreným zdrojom vhodný pre všetky typy obsahu – od televízneho vysielania až po streamovanie videí cez internet a disky Blu-ray – umožňuje tvorcom obsahu poskytovať maximálnu kvalitu videa a zároveň minimalizovať náklady na šírku pásma.

Flexibilita H.265 umožňuje jeho použitie v širokej škále aplikácií, ako sú:

• Vysielanie televízie (vrátane 4K alebo dokonca 8K)
• Streamovacie a komunikačné služby vrátane služieb pre mobilné a satelitné zariadenia
• Zážitky z virtuálnej reality
• Aplikácie zdravotnej starostlivosti
• Nový obrazový formát HEIF – umožňuje, aby boli snímky zachytené z digitálnych fotoaparátov alebo telefónov s fotoaparátom komprimované viac ako kedykoľvek predtým bez straty detailov obrazu.

VP9

VP9 je otvorený a bezplatný videokodek vytvorený spoločnosťou Google. Vyvinutý pre použitie vo webových aplikáciách ponúka najmodernejšiu technológiu s vylepšenou kompresiou pre streamovanie a sťahovanie pri nižších bitových rýchlostiach.

VP9 tiež obsahuje rôzne funkcie, ktoré sú užitočné pre video aplikácie:

• vysoký dynamický rozsah a farebné priestory,
• režim bezstratového kódovania,
• adaptívne streamovanie a škálovateľnosť kódovača.

Podporuje neštvorcové pixely, prekrývajúce sa štvorce rôznych farieb alebo hodnôt jasu, metódy dočasného predikčného kódovania (ako je kompenzácia pohybu), ako aj metódy intra predikčného kódovania (ako sú diskrétne kosínusové transformácie). VP9 má tiež schopnosť kódovať obrázky s až 8 bitov farebnej hĺbky na pixel. Tento formát umožňuje lepšiu kvalitu obrazu prostredníctvom vizuálnych detailov, ako je znížená hladina šumu a ostrejšie okraje oproti iným predchádzajúcim kodekom.

Pri dekódovaní streamu VP9 vykoná zariadenie používateľa všetku prácu, aby ho dekódovalo späť do jedného snímku videa. Vďaka tomu je rýchly prístup a umožňuje rýchlejšie prehrávanie ako u niektorých iných kodekov nízke nároky na pamäť. Platí to najmä vtedy, keď online používatelia pristupujú k viacerým streamom naraz z viacerých zdrojov; môžu tak urobiť bez toho, aby mali všetky svoje výpočtové zdroje viazané na dekódovanie každého z nich samostatne. Okrem toho doručovanie pomocou bežného formátu súboru ako napr MP4 pomáha umožniť kompatibilitu medzi zariadeniami alebo platformami, ktoré by inak nemuseli byť schopné zobraziť obsah zakódovaný v iných formátoch, ako je WebM alebo MKV.

Kodeky a kvalita videa

kodeky sú dôležitou súčasťou kódovania a dekódovania videa, čo môže ovplyvniť kvalitu videa. Kodeky sa používajú na kompresiu a dekompresiu video súborov a typ kodeku, ktorý si vyberiete, môže ovplyvniť veľkosť a kvalitu videa.

V tomto článku budeme diskutovať o rôznych typoch kodekov a ako môžu ovplyvniť kvalitu videa:

Bitrate

Bitrate je miera toho, koľko informácií potrebuje kodek na reprezentáciu daného videa. Bitová rýchlosť, meraná v bitoch za sekundu, môže ovplyvniť obe kvalitu videa a aká veľká bude veľkosť jeho súboru.

Čím vyššia je bitová rýchlosť, tým do procesu kódovania (alebo kompresie) možno zahrnúť ďalšie podrobnosti a tým aj lepšiu kvalitu obrazu, ktorú získate. Znamená to však aj to, že bude potrebné uložiť alebo preniesť väčšie súbory. Ak posielate svoje video cez akúkoľvek digitálnu sieť (napríklad internet), možno zistíte, že vyššie bitové rýchlosti spôsobujú značné zvýšenie latencie alebo času ukladania do vyrovnávacej pamäte.

Ďalším faktorom, ktorý ovplyvňuje bitovú rýchlosť, je rozlíšenie – so zvyšujúcim sa rozlíšením sa zvyšuje aj veľkosť súboru – to však závisí od iných charakteristík, ako napr použité kodeky, snímková frekvencia a veľkosti snímok. Vo všeobecnosti platí, že nižšie bitové rýchlosti majú tendenciu poskytovať videá nižšej kvality, aj keď sú iné faktory, napríklad rozlíšenie, vysoké.

Všetky kodeky majú svoj vlastný navrhnutý ideálny rozsah najlepšia kvalita obrazu a najmenšia spotreba dát takže sa počas procesu kompresie nezabudnite pozrieť na preferované kódovače.

rezolúcia

Rozlíšenie je mierou informácií o videu v pixeloch a je jedným z hlavných faktorov, ktoré určujú kvalitu videa. Je dôležité tomu rozumieť vyššie rozlíšenie vždy vytvorí lepšie vyzerajúce videá pretože v každom rámčeku je jednoducho viac pixelov. Najbežnejšie rozlíšenia používané pri online streamovaní sú 1920 1080 × XNUMX XNUMX (Full HD) a 1280 × 720 (HD).

Video s vyšším rozlíšením vyžaduje väčší výpočtový výkon, čo môže spôsobiť problémy s kompatibilitou, ak systém používateľa nie je aktuálny. Videá s vyšším rozlíšením znamenajú aj väčšie súbory, ktoré vyžadujú lepší kodek, aby sa dali správne prehrať na všetkých zariadeniach. Bežné priemyselné kodeky používané na online streamovanie zahŕňajú H.264 alebo AVC, VP8, VP9 a HLS alebo Apple HLS (HTTP Live Streaming).

V závislosti od vašej aplikácie a typu zariadenia, do ktorého plánujete doručiť svoj obsah, sa určí, ktorý kodek je pre vás najlepší.

Nakoniec, ak máte vhodné nastavenie kódovania, ktoré obsahuje najlepší dostupný kodek potom by ste nemali mať problém s doručením vysokokvalitné videá v akomkoľvek rozlíšení ktorý nebude trpieť ukladaním do vyrovnávacej pamäte ani inými problémami s prehrávaním, pričom si stále zachováva dobrú úroveň vizuálnej vernosti.

Snímok za sekundu

Frame rate je kľúčovým faktorom, pokiaľ ide o kvalitu videa a kodeky. Je to miera toho, koľko jednotlivých snímok sa zachytí za jednu sekundu, zvyčajne sa meria v počet snímok za sekundu (FPS). Čím vyššia je snímková frekvencia, tým plynulejšie bude záber vyzerať. Nízka snímková frekvencia má za následok trhané video, zatiaľ čo vyššie obnovovacie frekvencie sú efektívnejšie pri poskytovaní plynulého obrazu.

Napríklad pri nahrávaní s 8 FPS kamerou v porovnaní s 30 FPS kamerou bude 8 FPS kamera produkovať trhanejšie zábery vďaka nižšiemu počtu snímok za sekundu. Na druhej strane kamera s 30 FPS vytvára plynulejšie zábery s väčším rozmazaním pohybu medzi nimi ako kamera s 8 FPS, pretože by bolo trikrát toľko zachytených snímok.

Okrem toho rôzne kodeky vyžadujú rôzne minimálne alebo maximálne obnovovacie frekvencie na dosiahnutie optimálnych výsledkov. Ak sa použije nesprávne alebo bez znalosti požiadaviek vášho kodeku na kompatibilitu snímkovej frekvencie, kvalita videa môže utrpieť. Najbežnejšie štandardné obnovovacie frekvencie pre väčšinu súčasných video formátov a zážitky zo sledovania sú 24 fps (filmy) a 30 fps (televízne relácie). Niektoré kodeky však dokážu podporovať aj vyššie – ako napr 48 fps alebo dokonca 60 fps – a zároveň poskytuje vynikajúci vizuál a plynulosť v porovnaní s ich nižšími náprotivkami.

záver

Na záver, pochopenie kodekov je dôležitou súčasťou vytvárania a prezerania videí na našich digitálnych zariadeniach. Znalosť základov audio a video kodekov, ich definícií a podstatných rozdielov medzi nimi nám môže pomôcť urobiť lepšie informované rozhodnutie pri výbere a prezeraní digitálnych médií. Okrem toho mať všeobecný prehľad o najpoužívanejšie video kodeky nám tiež môže poskytnúť lepšie pochopenie toho, ako môžu rôzne kodeky zmeniť vzhľad a zvuk videa.

Nakoniec je užitočné mať to na pamäti nie všetky video kodeky sú vzájomne kompatibilné— čo znamená, že niektoré videá, ktoré vyžadujú jeden kodek, sa nemusia správne prehrať na inom zariadení, ak tento konkrétny typ nerozpozná. Našťastie teraz máme viac možností ako kedykoľvek predtým, pokiaľ ide o prezeranie nášho obľúbeného digitálneho obsahu – vrátane lepšej kompatibility na viacerých platformách. Urobte si preto čas hľadaním správneho formátu pre vás a zistite, ktorý z nich najlepšie vyhovuje vašim potrebám!

Ahoj, som Kim, mama a nadšenkyňa stop-motion so skúsenosťami v oblasti mediálnej tvorby a vývoja webu. Mám obrovskú vášeň pre kreslenie a animáciu a teraz sa ponáram po hlave do sveta stop-motion. Prostredníctvom môjho blogu sa s vami podelím o moje poznatky.