编解码器：它们在视频中是什么？

通过金 更新： 2022 年 6 月 27 日

编解码器 是视频制作过程的重要组成部分。 编解码器是一组算法，用于 压缩和解压缩视频和音频文件. 编解码器对于减小文件大小至关重要，使您可以更快地传输和存储它们。

在本文中，我们将介绍什么是编解码器， 他们是如何工作的和他们的 在视频制作过程中的重要性.

编解码器的定义

编解码器 是一种以数字形式对视频、音频和数据流进行编码的技术。 编解码器压缩数据，使其占用更少的存储空间或传输空间，还可以通过改善视觉效果或声音来提高视频或音频流的质量。

编解码器广泛用于电影、电视和音乐的在线发行。 在线流媒体服务，例如 Netflix、亚马逊 Prime Video 和 Spotify 使用编解码器在不影响质量的情况下压缩其内容。 使用高级编解码器对视频进行编码可以使它们的尺寸更小，同时仍保持原始源材料的质量。 这使得流媒体服务可以轻松地将视频分发给客户，而无需在他们的网络或基础设施上增加巨大的带宽成本。

除了实现高效存储和传输之外，编解码器还可以为在线流媒体提供商提供其他一些好处，例如：

• 更快的加载时间
• 提高能源效率
• 更好的可扩展性
• 增加设备兼容性

编解码器也可以用于安全目的 加密内容文件 这样只有授权用户才能访问它们。

编解码器在视频中的作用

编解码器，是“coder-decoder”的缩写，是负责压缩和解压缩视频和音频文件的算法。 通过使用专门的压缩技术，编解码器能够在不显着降低质量的情况下最小化视频和音频文件的大小。 这可以实现更快的上传和下载速度 - 无论您是在线播放电影还是玩在线游戏 - 以及占用更少的硬盘空间。

此外，编解码器还用于记录和后处理视频数据，以创建具有不同帧速率、比特率、颜色深度等的最高分辨率图像。编解码器决定将使用哪种类型的记录技术——例如， 4K 分辨率或高清 – 以优化观看体验。 根据每个应用程序的具体要求，有几种不同类型的编解码器可用，例如：

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

编解码器通过将输入流（即视频或音频）压缩成更小的文件大小来工作，这些文件可以通过网络更有效地管理或存储在本地驱动器上； 这被称为 编码. 相反，在播放时（例如在线流式传输视频时），必须将压缩文件转换回其原始的高质量格式，这是通过以下方式实现的 解码 之前的编码信息； 这个过程被称为 解码. 借助合适的硬件（如显卡等）， 硬件辅助编码 可以在质量损失最小的情况下大幅提高编码速度——这使得它们适用于具有高 帧率 实时流媒体服务或云游戏等要求。

编解码器的类型

编解码器 是视频内容的命脉——它们决定了视频的压缩、解压和传输方式。 它们使我们能够在几乎任何设备上观看不同大小和分辨率的视频。 有许多不同类型的编解码器可用，每种编解码器在观看视频内容的过程中扮演着不同的角色。

在本文中，我们将更深入地了解 最常见的编解码器类型:

有损编解码器

有损编解码器是降低原始视频质量的压缩标准，为了文件大小而牺牲图像质量和数据。 目标是使视频流足够小，以便可以快速有效地查看或下载。 与无损编解码器相比，有损编解码器通常会生成较小的文件和较少的数据，但这是以牺牲敏锐度和整体保真度为代价的。

两种最常见的有损编解码器类型是 帧内 or 恒定比特率 (CBR) 和 帧间 or 可变比特率 (VBR). 帧内编码将整个内容帧记录为每个压缩文件中的单个单元； 这会产生大文件，但每帧之间的伪影更少，整体图像质量更高。 帧间编码将内容帧分成多个部分，以允许更多的压缩部分，而帧之间没有明显的变化； 生成的文件往往比帧内文件更小，但帧之间的伪影更多。

有损编解码器的流行示例包括 MPEG-4 AVC / H.264, MPEG-2的 和 H.265 / HEVC, Windows 媒体视频 9 (WMV9), RealVideo 9 (RV9), DivX的, XviD格式 和 VP8/VP9. 它们在 YouTube 等视频流应用程序中变得越来越流行，因为它们能够快速压缩大量数据而不会显着牺牲图片质量——访问者可以使用相对较低的带宽连接观看长视频，同时保持合理的视觉清晰度。

无损编解码器

视频编解码器是一种用于数字视频数据压缩或编码的计算机软件。 在处理大型数字文件时，此过程是必要的，以减小文件的大小并提高文件的下载、传输或流式传输速度。 编解码器分为两个不同的类别： 有损 和 无损 编解码器。

无损编解码器通过提供完整的数据准确性在编码后提供文件的精确数字副本，这允许在解压缩期间进行精确的数字复制。 它占用的空间比 有损压缩 但也不涉及其自身的失真，并且可以轻松地进行音频/图像编辑而不会影响质量。 无损编解码器包括以下算法：

• z
• JPEGLS
• FLAC
• ALAC
• MPEG-4 ALS

硬件编解码器

硬件编解码器 是使用专用硬件资源对视频信号进行编码和解码的编解码器。 一些相对较新的计算机系统，例如笔记本电脑，包括一个基于硬件的视频编码器单元，可用于加速编码过程。 这些单元非常高效，与基于软件的编解码器相比可以提供显着的性能优势。 此外，一些独立的硬件编解码器可以为广播/流媒体应用程序提供专业质量的结果。

硬件编解码器的两种主要类型是 压缩/编码 和 解码编解码器:

• 压缩/编码编解码器：这些设备通常带有自己的专有软件，但也可能提供其他选项。 他们使用专门的组件以非常高的速度执行视频编码，而不会消耗太多功率或 CPU电源 相对于软件编码器。 像软件编码器一样，它们通常会产生多种输出格式，例如 H.264 或 MPEG-2/4 格式。
• 解码编解码器：也称为解码卡或解码加速器，这些设备具有功能强大的专用芯片，专门设计用于实时解码压缩视频信号，而不会消耗太多系统资源（CPU电源). 专用解码卡在专业环境中很常见，在这些环境中需要快速解压缩大量视频，同时对系统性能和稳定性的影响最小。

流行的编解码器

编解码器 对于任何使用视频媒体的人来说都是必不可少的。 它们是您的视频文件的成分，让视频播放器区分视频和音频的成分，以及压缩数据以使其更易于存储和流式传输的方法。 有多种可用的编解码器，需要为您的项目选择合适的编解码器。

在本节中，我们将讨论 最流行的编解码器:

H.264

H.264 （也称为 AVC MPEG-4的) 是最流行的编码数字视频文件的编解码器之一，可用于各种应用程序——从流媒体服务到蓝光播放器再到智能手机。 它能够将高质量视频压缩成相对较小的文件大小，这使其成为当今市场上使用最广泛、用途最广泛的编解码器之一。

H.264 的工作原理是将数字帧分解为 8×8 像素块，然后使用一系列不同的算法对其进行压缩。 由于 H.264 非常高效，即使比特率非常低，它也可以创建非常高质量的数字视频，使其成为从 HDTV 广播到消费媒体播放器和智能手机/平板电脑流媒体​​服务的广泛应用的理想选择。

H.264 支持逐行扫描（图像的所有行同时开始扫描）和隔行扫描视频，尽管大多数现代编解码器仅支持逐行扫描，因为它们在文件大小和带宽利用率方面效率更高。 H.264 还能够处理高达 4K（4096×2160像素），随着越来越多的内容创作者逐渐转向更大的分辨率，确保它仍然具有相关性。

除了效率之外，H.264 的主要优势之一是它已经被许多设备制造商采用，这使得用户可以更轻松地在设备之间发送内容，而不必担心兼容性问题或不兼容的软件/硬件配置。 出于这个原因，H.264 仍然是当今各种设备和应用程序的重要编解码器，尽管有更新的选项可用，例如 HEVC（高效视频编码）.

H.265

H.265，也被称为 高效视频编码 (HEVC), 是一种视频压缩标准，提供比其前身更高效的编码， H.264/MPEG-4 AVC（高级视频编码）. 支持8K分辨率，最高可压缩视频文件 效率提高一倍 作为以前的标准 - 高达 质量保持率提高 40% 比它的前身。

H.265 是 H.264/MPEG-4 AVC 的自然继承者，提供更强大的压缩能力，同时在电视、智能手机、笔记本电脑和平板电脑等播放设备上以最少的复杂性和更流畅的播放。 它是一种开源格式，适用于所有类型的内容——从电视广播到互联网流媒体视频和蓝光光盘——允许内容创作者提供最高的视频质量，同时最大限度地降低带宽成本。

H.265 的灵活性使其能够用于广泛的应用，例如：

• 广播电视（包括 4K 甚至 8K）
• 流媒体和通信服务，包括用于移动和卫星设备的服务
• 虚拟现实体验
• 医疗保健应用
• 新的 HEIF 图像格式——使从数码相机或照相手机拍摄的图像可以比以往任何时候都压缩得更深，而不会丢失图像细节。

VP9

VP9 是由谷歌创建的一种开放且免版税的视频编解码器。 它专为在网络应用程序中使用而开发，提供最先进的技术和改进的压缩，以较低的比特率进行流式传输和下载。

VP9 还具有对视频应用程序有用的各种功能：

• 高动态范围和色彩空间，
• 无损编码模式，
• 自适应流媒体和编码器可扩展性。

它支持非正方形像素、不同颜色或亮度值的重叠正方形、时间预测编码方法（如运动补偿）以及帧内预测编码方法（如离散余弦变换）。 VP9 还具有编码图像的能力 每个像素 8 位颜色深度。 该格式通过降低噪声水平和比其他先前编解码器更锐利的边缘等视觉细节实现更好的图像质量。

解码 VP9 流时，用户的设备会完成所有工作以将其解码回单个视频帧。 由于其 低内存要求。 这尤其适用于在线用户同时从多个来源访问多个流的情况； 他们可以做到这一点，而无需将所有计算资源都捆绑在单独解码每个资源上。 此外，使用通用文件格式（例如 MP4 有助于实现设备或平台之间的兼容性，否则这些设备或平台可能无法查看以 WebM 或 MKV 等其他格式编码的内容。

编解码器和视频质量

编解码器 是编码和解码视频的重要组成部分，可以影响 视频质量. 编解码器用于压缩和解压缩视频文件，您选择的编解码器类型会影响视频的大小和质量。

在本文中，我们将讨论不同类型的编解码器和 它们如何影响视频的质量:

比特率

比特率 是衡量编解码器需要多少信息来表示给定视频的指标。 以每秒比特数衡量，比特率会影响 视频质量 和 它的文件大小有多大.

比特率越高， 更多细节可以包含在编码（或压缩）过程中 从而获得更好的图像质量。 然而，这也意味着需要存储或传输更大的文件。 如果您通过任何类型的数字网络（如互联网）发送视频，您可能会发现更高的比特率会导致延迟或缓冲时间显着增加。

影响比特率的另一个因素是分辨率——随着分辨率的增加，文件大小也会增加——但这取决于其他特性，比如 使用的编解码器、帧速率和帧大小. 一般来说，较低的比特率往往会产生较差质量的视频，即使分辨率等其他因素很高也是如此。

编解码器都有自己建议的理想范围 最好的画质和最少的数据使用 所以一定要在压缩过程中查看您喜欢的编码器。

分辨率

分辨率是衡量视频信息的像素单位，是决定视频质量的主要因素之一。 了解这一点很重要 更高的分辨率总是会产生更好看的视频 因为每一帧中塞满了更多像素。 在线流媒体中最常用的分辨率是 1920×1080（全高清） 和 1280×720（高清）.

更高分辨率的视频需要更多的处理能力，如果用户的系统不是最新的，这可能会导致兼容性问题。 更高分辨率的视频也意味着更大的文件，需要更好的编解码器才能在所有设备上正常播放。 用于在线流媒体的常见行业编解码器包括 H.264 或 AVC、VP8、VP9 和 HLS 或 Apple HLS（HTTP 直播）.

根据您的应用程序和您计划将内容传送到的设备类型，将决定哪种编解码器最适合您。

最后，如果你有一个合适的编码设置 可用的最佳编解码器 那么你应该没有问题交付 任何分辨率的高质量视频 不会受到缓冲或其他播放问题的影响，同时仍保持良好的视觉保真度。

帧率

帧速率 是视频质量和编解码器的关键因素。 它是衡量一秒钟内捕获多少个单独帧的度量，通常以 每秒帧数 (FPS). 帧速率越高，画面就会越流畅。 低帧率导致视频断断续续, 而更高的帧速率在提供流畅的图像方面更有效。

例如，当使用 8 FPS 摄像机与 30 FPS 摄像机进行录制时，8 FPS 摄像机由于其每秒帧数较低而会产生更断断续续的画面。 另一方面，与 30 FPS 相机相比，8 FPS 相机产生的画面更流畅，它们之间的运动模糊更多，因为捕获的帧数是 XNUMX FPS 相机的三倍。

最重要的是，不同的编解码器需要不同的最小或最大帧速率以获得最佳结果。 如果使用不当或不知道您的编解码器对帧速率兼容性的要求，您的视频质量可能会受到影响。 大多数当前视频格式和观看体验的最常见标准帧速率是 24 fps（电影）和 30 fps（电视节目）. 然而，一些编解码器也可以支持更高的编解码器——比如 48 帧/秒甚至 60 帧/秒 – 与较低的同类产品相比，同时提供卓越的视觉效果和平滑度。

结论

总之，了解编解码器是在我们的数字设备上创建和观看视频的重要部分。 了解音频和视频编解码器的基础知识、它们的定义以及它们之间的显着差异可以帮助我们在选择和查看数字媒体时做出更明智的决定。 此外，对 最常用的视频编解码器 还可以让我们更多地了解不同的编解码器如何改变视频的外观和声音。

最后，记住这一点很有帮助 并非所有视频编解码器都是交叉兼容的——这意味着某些需要一种编解码器的视频如果无法识别特定类型，则可能无法在另一台设备上正常播放。 幸运的是，在查看我们最喜欢的数字内容时，我们现在有比以往更多的选择——包括跨多个平台更好的兼容性。 因此，花点时间研究适合您的格式，找出最适合您需求的格式！

大家好，我是 Kim，一位母亲和定格动画爱好者，具有媒体创作和网络开发背景。 我对绘画和动画有着极大的热情，现在我正一头扎进定格动画世界。 通过我的博客，我与大家分享我的经验教训。