編解碼器：它們在視頻中是什麼？

通過金 更新： 2022 年 6 月 27 日

編解碼器 是視頻製作過程的重要組成部分。 編解碼器是一組算法，用於 壓縮和解壓縮視頻和音頻文件. 編解碼器對於減小文件大小至關重要，使您可以更快地傳輸和存儲它們。

在本文中，我們將介紹什麼是編解碼器， 他們如何工作和他們的 在視頻製作過程中的重要性.

編解碼器的定義

編解碼器 是一種以數字形式對視頻、音頻和數據流進行編碼的技術。 編解碼器壓縮數據，使其占用更少的存儲空間或傳輸空間，還可以通過改善視覺效果或聲音來提高視頻或音頻流的質量。

編解碼器廣泛用於電影、電視和音樂的在線發行。 在線流媒體服務，例如 Netflix、亞馬遜 Prime Video 和 Spotify 使用編解碼器在不影響質量的情況下壓縮其內容。 使用高級編解碼器對視頻進行編碼可以使它們的尺寸更小，同時仍保持原始源材料的質量。 這使得流媒體服務可以輕鬆地向客戶分發視頻，而無需在他們的網絡或基礎設施上增加巨大的帶寬成本。

除了實現高效存儲和傳輸之外，編解碼器還可以為在線流媒體提供商提供其他一些好處，例如：

• 更快的加載時間
• 提高能源效率
• 更好的可擴展性
• 增加設備兼容性

編解碼器也可以用於安全目的 加密內容文件 這樣只有授權用戶才能訪問它們。

編解碼器在視頻中的作用

編解碼器，是“coder-decoder”的縮寫，是負責壓縮和解壓縮視頻和音頻文件的算法。 通過使用專門的壓縮技術，編解碼器能夠在不顯著降低質量的情況下最小化視頻和音頻文件的大小。 這可以實現更快的上傳和下載速度 - 無論您是在線播放電影還是玩在線遊戲 - 以及佔用更少的硬盤空間。

此外，編解碼器還用於記錄和後處理視頻數據，以創建具有不同幀速率、比特率、顏色深度等的最高分辨率圖像。編解碼器決定將使用哪種類型的記錄技術——例如， 4K 分辨率或高清 – 以優化觀看體驗。 根據每個應用程序的具體要求，有幾種不同類型的編解碼器可用，例如：

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

編解碼器通過將輸入流（即視頻或音頻）壓縮成更小的文件大小來工作，這些文件可以通過網絡更有效地管理或存儲在本地驅動器上； 這被稱為 編碼. 相反，在播放時（例如在線流式傳輸視頻時），必須將壓縮文件轉換回其原始的高質量格式，這是通過以下方式實現的 解碼 之前的編碼信息； 這個過程被稱為 解碼. 借助合適的硬件（如顯卡等）， 硬件輔助編碼 可以在質量損失最小的情況下大幅提高編碼速度——這使得它們適用於具有高 幀速率 實時流媒體服務或云遊戲等要求。

編解碼器的類型

編解碼器 是視頻內容的命脈——它們決定了視頻的壓縮、解壓和傳輸方式。 它們使我們能夠在幾乎任何設備上觀看不同大小和分辨率的視頻。 有許多不同類型的編解碼器可用，每種編解碼器在觀看視頻內容的過程中扮演著不同的角色。

在本文中，我們將更深入地了解 最常見的編解碼器類型:

有損編解碼器

有損編解碼器是降低原始視頻質量的壓縮標準，為了文件大小而犧牲圖像質量和數據。 目標是使視頻流足夠小，以便可以快速有效地查看或下載。 與無損編解碼器相比，有損編解碼器通常會生成較小的文件和較少的數據，但這是以犧牲敏銳度和整體保真度為代價的。

兩種最常見的有損編解碼器類型是 幀內 or 恆定比特率 (CBR) 和 幀間 or 可變比特率 (VBR). 幀內編碼將整個內容幀記錄為每個壓縮文件中的單個單元； 這會產生大文件，但每幀之間的偽影更少，整體圖像質量更高。 幀間編碼將內容幀分成多個部分，以允許更多的壓縮部分，而幀之間沒有明顯的變化； 生成的文件往往比幀內文件更小，但幀之間的偽影更多。

有損編解碼器的流行示例包括 MPEG-4 AVC / H.264, MPEG-2的 和 H.265 / HEVC, Windows 媒體視頻 9 (WMV9), RealVideo 9 (RV9), DivX的, XviD格式 和 VP8/VP9. 它們在 YouTube 等視頻流應用程序中變得越來越流行，因為它們能夠快速壓縮大量數據而不會顯著犧牲圖像質量——訪問者可以使用相對較低的帶寬連接觀看長視頻，同時保持合理的視覺清晰度。

無損編解碼器

視頻編解碼器是一種用於數字視頻數據壓縮或編碼的計算機軟件。 在處理大型數字文件時，此過程是必要的，以便減小文件的大小並提高文件下載、傳輸或流式傳輸的速度。 編解碼器分為兩個不同的類別： 有損的 和 無損 編解碼器。

無損編解碼器通過提供完整的數據準確性在編碼後提供文件的精確數字副本，這允許在解壓縮期間進行精確的數字複製。 它佔用的空間比 有損壓縮 但也不涉及其自身的失真，並且可以輕鬆地進行音頻/圖像編輯而不會影響質量。 無損編解碼器包括以下算法：

• 左翼
• JPEGLS
• 後手
• ALAC
• MPEG-4 ALS

硬件編解碼器

硬件編解碼器 是使用專用硬件資源對視頻信號進行編碼和解碼的編解碼器。 一些相對較新的計算機系統，例如筆記本電腦，包括一個基於硬件的視頻編碼器單元，可用於加速編碼過程。 這些單元非常高效，與基於軟件的編解碼器相比可以提供顯著的性能優勢。 此外，一些獨立的硬件編解碼器可以為廣播/流媒體應用程序提供專業質量的結果。

硬件編解碼器的兩種主要類型是 壓縮/編碼 和 解碼編解碼器:

• 壓縮/編碼編解碼器：這些設備通常帶有自己的專有軟件，但也可能提供其他選項。 他們使用專門的組件以非常高的速度執行視頻編碼，而不會消耗太多功率或 CPU功率 相對於軟件編碼器。 像軟件編碼器一樣，它們通常會產生多種輸出格式，例如 H.264 或 MPEG-2/4 格式。
• 解碼編解碼器：也稱為解碼卡或解碼加速器，這些設備具有功能強大的專用芯片，專門設計用於實時解碼壓縮視頻信號，而不會消耗太多系統資源（CPU功率). 專用解碼卡在專業環境中很常見，在這些環境中需要快速解壓縮大量視頻，同時對系統性能和穩定性的影響最小。

流行的編解碼器

編解碼器 對於任何使用視頻媒體的人來說都是必不可少的。 它們是您的視頻文件的成分，讓視頻播放器區分視頻和音頻的成分，以及壓縮數據以使其更易於存儲和流式傳輸的方法。 有多種可用的編解碼器，需要為您的項目選擇合適的編解碼器。

在本節中，我們將討論 最流行的編解碼器:

H.264

H.264 （也稱為 AVC MPEG-4的) 是最流行的編碼數字視頻文件的編解碼器之一，可用於各種應用程序——從流媒體服務到藍光播放器再到智能手機。 它能夠將高質量視頻壓縮成相對較小的文件大小，這使其成為當今市場上使用最廣泛、用途最廣泛的編解碼器之一。

H.264 的工作原理是將數字幀分解為 8×8 像素塊，然後使用一系列不同的算法對其進行壓縮。 由於 H.264 非常高效，即使比特率非常低，它也可以創建非常高質量的數字視頻，使其成為從 HDTV 廣播到消費媒體播放器和智能手機/平板電腦流媒體服務的廣泛應用的理想選擇。

H.264 支持逐行掃描（圖像的所有行同時開始掃描）和隔行掃描視頻，儘管大多數現代編解碼器僅支持逐行掃描，因​​為它們在文件大小和帶寬利用率方面效率更高。 H.264 還能夠處理高達 4K（4096×2160像素），隨著越來越多的內容創作者逐漸轉向更大的分辨率，確保它仍然具有相關性。

除了效率之外，H.264 的主要優勢之一是它已經被許多設備製造商採用，這使得用戶可以更輕鬆地在設備之間發送內容，而不必擔心兼容性問題或不兼容的軟件/硬件配置。 出於這個原因，H.264 仍然是當今各種設備和應用程序的重要編解碼器，儘管有更新的選項可用，例如 HEVC（高效視頻編碼）.

H.265

H.265，也被稱為 高效視頻編碼 (HEVC), 是一種視頻壓縮標準，提供比其前身更高效的編碼， H.264/MPEG-4 AVC（高級視頻編碼）. 支持8K分辨率，最高可壓縮視頻文件 效率提高一倍 作為以前的標準 - 高達 質量保持率提高 40% 比它的前身。

H.265 是 H.264/MPEG-4 AVC 的自然繼承者，提供更強大的壓縮能力，同時在電視、智能手機、筆記本電腦和平板電腦等播放設備上以最少的複雜性和更流暢的播放。 它是一種開源格式，適用於所有類型的內容——從電視廣播到互聯網流媒體視頻和藍光光盤——允許內容創作者提供最高的視頻質量，同時最大限度地降低帶寬成本。

H.265 的靈活性使其能夠用於廣泛的應用，例如：

• 廣播電視（包括 4K 甚至 8K）
• 流媒體和通信服務，包括用於移動和衛星設備的服務
• 虛擬現實體驗
• 醫療保健應用
• 新的 HEIF 圖像格式——使從數碼相機或照相手機拍攝的圖像可以比以往任何時候都壓縮得更遠，而不會丟失圖像細節。

VP9

VP9 是由谷歌創建的一種開放且免版稅的視頻編解碼器。 它專為在網絡應用程序中使用而開發，提供最先進的技術和改進的壓縮，以較低的比特率進行流式傳輸和下載。

VP9 還具有對視頻應用程序有用的各種功能：

• 高動態範圍和色彩空間，
• 無損編碼模式，
• 自適應流媒體和編碼器可擴展性。

它支持非正方形像素、不同顏色或亮度值的重疊正方形、時間預測編碼方法（如運動補償）以及幀內預測編碼方法（如離散餘弦變換）。 VP9 還具有編碼圖像的能力 每個像素 8 位顏色深度。 該格式通過降低噪聲水平和比其他先前編解碼器更銳利的邊緣等視覺細節實現更好的圖像質量。

解碼 VP9 流時，用戶的設備會完成所有工作以將其解碼回單個視頻幀。 由於其 低內存要求。 這尤其適用於在線用戶同時從多個來源訪問多個流的情況； 他們可以做到這一點，而無需將所有計算資源都捆綁在單獨解碼每個資源上。 此外，使用通用文件格式（例如 MP4 有助於實現設備或平台之間的兼容性，否則這些設備或平台可能無法查看以 WebM 或 MKV 等其他格式編碼的內容。

編解碼器和視頻質量

編解碼器 是編碼和解碼視頻的重要組成部分，可以影響 視頻質量. 編解碼器用於壓縮和解壓縮視頻文件，您選擇的編解碼器類型會影響視頻的大小和質量。

在本文中，我們將討論不同類型的編解碼器和 它們如何影響視頻的質量:

比特率

比特率 是衡量編解碼器需要多少信息來表示給定視頻的指標。 以每秒比特數衡量，比特率會影響 視頻質量 和 它的文件大小有多大.

比特率越高， 更多細節可以包含在編碼（或壓縮）過程中 從而獲得更好的圖像質量。 然而，這也意味著需要存儲或傳輸更大的文件。 如果您通過任何類型的數字網絡（如互聯網）發送視頻，您可能會發現更高的比特率會導致延遲或緩衝時間顯著增加。

影響比特率的另一個因素是分辨率——隨著分辨率的增加，文件大小也會增加——但這取決於其他特性，比如 使用的編解碼器、幀速率和幀大小. 一般來說，較低的比特率往往會產生較差質量的視頻，即使分辨率等其他因素很高也是如此。

編解碼器都有自己建議的理想範圍 最好的畫質和最少的數據使用 所以一定要在壓縮過程中查看您喜歡的編碼器。

解析度

分辨率是衡量視頻信息的像素單位，是決定視頻質量的主要因素之一。 了解這一點很重要 更高的分辨率總是會產生更好看的視頻 因為每一幀中塞滿了更多像素。 在線流媒體中最常用的分辨率是 1920×1080（全高清） 和 1280×720（高清）.

更高分辨率的視頻需要更多的處理能力，如果用戶的系統不是最新的，這可能會導致兼容性問題。 更高分辨率的視頻也意味著更大的文件，需要更好的編解碼器才能在所有設備上正常播放。 用於在線流媒體的常見行業編解碼器包括 H.264 或 AVC、VP8、VP9 和 HLS 或 Apple HLS（HTTP 直播）.

根據您的應用程序和您計劃將內容傳送到的設備類型，將決定哪種編解碼器最適合您。

最後，如果你有一個合適的編碼設置 可用的最佳編解碼器 那麼你應該沒有問題交付 任何分辨率的高質量視頻 不會受到緩衝或其他播放問題的影響，同時仍保持良好的視覺保真度。

幀速率

幀速率 是視頻質量和編解碼器的關鍵因素。 它是衡量一秒鐘內捕獲多少個單獨幀的度量，通常以 每秒幀數 (FPS). 幀速率越高，畫面就會越流暢。 低幀率導致視頻斷斷續續, 而更高的幀速率在提供流暢的圖像方面更有效。

例如，當使用 8 FPS 攝像機與 30 FPS 攝像機進行錄製時，8 FPS 攝像機由於其每秒幀數較低而會產生更斷斷續續的畫面。 另一方面，與 30 FPS 相機相比，8 FPS 相機產生的畫面更流暢，它們之間的運動模糊更多，因為捕獲的幀數是 XNUMX FPS 相機的三倍。

最重要的是，不同的編解碼器需要不同的最小或最大幀速率以獲得最佳結果。 如果使用不當或不知道您的編解碼器對幀速率兼容性的要求，您的視頻質量可能會受到影響。 大多數當前視頻格式和觀看體驗的最常見標準幀速率是 24 fps（電影）和 30 fps（電視節目）. 然而，一些編解碼器也可以支持更高的編解碼器——比如 48 幀/秒甚至 60 幀/秒 – 與較低的同類產品相比，同時提供卓越的視覺效果和平滑度。

結論

總之，了解編解碼器是在我們的數字設備上創建和觀看視頻的重要部分。 了解音頻和視頻編解碼器的基礎知識、它們的定義以及它們之間的顯著差異可以幫助我們在選擇和查看數字媒體時做出更明智的決定。 此外，對 最常用的視頻編解碼器 還可以讓我們更多地了解不同的編解碼器如何改變視頻的外觀和聲音。

最後，記住這一點很有幫助 並非所有視頻編解碼器都是交叉兼容的——這意味著某些需要一種編解碼器的視頻如果無法識別特定類型，則可能無法在另一台設備上正常播放。 幸運的是，在查看我們最喜歡的數字內容時，我們現在有比以往更多的選擇——包括跨多個平台更好的兼容性。 因此，花點時間研究適合您的格式，找出最適合您需求的格式！

大家好，我是 Kim，一位母親和定格動畫愛好者，具有媒體創作和網絡開發背景。 我對繪畫和動畫有著極大的熱情，現在我正一頭扎進定格動畫世界。 通過我的博客，我與大家分享我的經驗教訓。