Wyjaśnienie najpopularniejszych formatów wideo i kodeków

Cyfrowe wideo jest wszędzie wokół nas. Niezależnie od tego, czy jest to płyta, usługa przesyłania strumieniowego, czy plik na komputerze, każdy film ma określony format. Zrozumienie popularnych formatów wideo jest niezbędne zarówno dla osób, które tworzą wideo, jak i dla osób, które po prostu chcą oglądać wideo.

W przeciwnym razie możesz wydać treści o słabej jakości lub po prostu nie będziesz wiedzieć, dlaczego dany film nie będzie dla Ciebie odtwarzany. W tym artykule wyjaśnimy, jakie są formaty wideo, a także najpopularniejsze z nich, które każdy powinien znać.

Format, kontener i kodek: Wyjaśnienie kluczowych pojęć

Słowo „format” zastosowane do filmów wymaga trochę rozpakowania. Na każdym nośniku format jest jego ustandaryzowaną formą. VHS i Betamax były formatami dla domowych taśm wideo. Chociaż oba wykorzystywały tę samą podstawową technologię (sygnały telewizyjne nagrane na taśmie magnetycznej), dokładna metoda i konstrukcja różniły się między nimi.

Efektem końcowym jest to, że taśma VHS nie będzie działać (a nawet nie zmieści się) w maszynie Betamax i na odwrót. Cyfrowe wideo nie różni się. Istnieje wiele różnych sposobów kodowania obrazu i dźwięku jako danych cyfrowych. Tak więc odtwarzacz nie może zrozumieć ani odtworzyć formatu, do którego nie został zaprojektowany.

W przypadku wideo cyfrowego format odnosi się do sumy wszystkich bitów i elementów, które składają się na końcowy plik wideo. Pierwszą rzeczą, którą zobaczysz, jest pojemnik. To znaczy, czy plik jest .AVI. .MOV, .MP4 i tak dalej. Kontener zawiera wszystkie różne elementy wideo w jednym pliku.

Jednak tylko dlatego, że dwa pliki wideo mają ten sam kontener, nie oznacza to, że ich formaty są dokładnie takie same! W kontenerze znajdują się rzeczywiste dane wideo, dane audio, a czasem dodatkowe informacje, takie jak napisy.

Każdy z nich ma swoje indywidualne formaty. Strumienie wideo i audio będą miały swoje własne unikalne formaty, określane jako ich „kodeki”.

Termin kodek jest skrótem od „koder/dekoder”. Opisuje dokładnie, w jaki sposób wideo lub audio jest konwertowane z surowej, nieskompresowanej postaci na coś o bardziej przystępnym rozmiarze.

Przykładem kodeka audio jest popularny format wideo MP3. To właśnie pozwala zredukować wysokiej jakości dźwięk CD do mniej niż jednej dziesiątej oryginalnego rozmiaru, nie tracąc wiele, jeśli w ogóle, jakości subiektywnej. Mówiąc o utracie, teraz jest dobry czas na wyjaśnienie „stratnych” kodeków.

Formaty „stratne” a „bezstratne”

Wideo zawiera mnóstwo danych. Taśmy analogowe, takie jak filmy kręcone na taśmie przez większość swojej historii, zawierają niewiarygodną ilość szczegółów. Dlatego możliwe jest wydanie HD, 4K i remastery 8K starych filmów. Wystarczy cofnąć się i zeskanować klatki filmu w wyższej rozdzielczości. Jest tam szczegół, ograniczony jedynie rozdzielczością sprzętu skanującego i jakością samego ziarna filmu.

Dla danej rozdzielczości obrazu jest mnóstwo informacji. Pojedyncza klatka wideo 4K to zdjęcie 3840×2160! Technologia kompresji wykorzystuje różne wymyślne metody matematyczne, aby zmniejszyć ilość informacji potrzebnych do rekonstrukcji obrazu na ekranie.

Większość z tych technik kompresji jest „stratna”. Oznacza to, że wyrzucają pewne informacje wizualne, aby zmniejszyć rozmiar danych wideo. Jednak strata jest zwykle bardzo niewielka i warta ogromnego zmniejszenia rozmiaru. Dowolne przesyłanie strumieniowe wideo, płyta DVD lub BluRay oglądane treści wykorzystują kompresję stratną.

Kompresja bezstratna dla wideo jest zwykle spotykana tylko w głównych nagraniach cyfrowych dla wysokobudżetowych projektów filmowych lub w archiwach filmowych.

Ważne wspólne kodeki

Istnieją setki różnych kodeków iw przeszłości instalowanie wszystkich kodeków, które mogą być potrzebne do odtwarzania wideo, było koszmarem.

Co gorsza, odtwarzacze dekoderów zwykle obsługują tylko niewielką liczbę kodeków, więc do konwersji wideo na coś, co te maszyny mogą zrozumieć, potrzebny jest komputer. Obecnie prawie wszystkie filmy są kodowane przy użyciu jednego z niewielkiej liczby kodeków.

H.264 – Zaawansowane kodowanie wideo

H.264 jest zdecydowanie najpopularniejszym kodekiem wideo w momencie pisania tego tekstu. Z nieco ponad 90% wszystkich filmów oferowanych w tym popularnym formacie wideo. Ponieważ H.264 jest tak popularny, większość urządzeń (takich jak smartfony i inteligentne telewizory) ma wbudowany specjalny sprzęt do dekodowania wideo H.264 bez obciążania głównego procesora urządzenia. Dlatego nawet na dole smartfony może odtwarzać wideo HD bez wysiłku.

H.265 – Kodowanie wideo o wysokiej wydajności

Format kompresji wideo High Efficiency Video Coding (HEVC) zrewolucjonizował przesyłanie strumieniowe wideo, ponieważ może znacznie zmniejszyć potrzebną przepustowość. Został zaprojektowany jako następca H.264 i ogólnie wykorzystuje od 25% do 50% mniejszą przepustowość, aby zapewnić tę samą lub lepszą jakość przy tych samych poziomach przepustowości.

H.264 odnosi wielki sukces w świecie strumieniowania, ale w przeciwieństwie do H.264 nie ma wielu urządzeń, które mają specjalne komponenty do dekodowania sprzętowego dla tego kodeka. Więc chociaż zaoszczędzi dużo przepustowości i miejsca na dysku twardym, zapewni urządzeniu docelowemu prawdziwy trening. Podobnie jak w przypadku H.264, prawdopodobnie zmieni się to z czasem, ale na razie powinieneś pamiętać o jego ograniczonej obsłudze, zanim zdecydujesz się go użyć.

MPEG-4

MPEG-4 może się nieco skomplikować. Jest to również bardzo popularny kodek wideo, ale MPEG 4 Part 10 jest w rzeczywistości taki sam jak H.264. Wczesne wersje MPEG-4 (np. część 2) używają starszych algorytmów, które są znacznie mniej wydajne pod względem miejsca przy tym samym poziomie jakości. H.264 zasadniczo zastąpił MPEG-4 nową konwencją nazewnictwa.

MP3 – MPEG Audio Layer-3

Prawie każdy wie, co i MP3 jest to, ponieważ był to format muzyczny, który wstrząsnął przemysłem muzycznym i ostatecznie doprowadził do modelu cyfrowego strumieniowania muzyki i pobierania, który wszyscy znamy dzisiaj. Być może nie wiesz, że dźwięk MP3 jest również dość powszechny w filmach.

Ponieważ ten format może ścisnąć dźwięk o jakości CD do około jednej dziesiątej jego rozmiaru, nie tracąc zbyt wiele na wierności, od lat jest ostoją dźwięku cyfrowego. Niezależnie od tego, jakiego kodeka wideo używa dany kontener wideo, istnieje duża szansa, że ​​sam dźwięk jest w formacie MP3. Który również ma różne poziomy jakości, przy czym szczęśliwy środek zwykle mieści się w okolicach poziomu 128 do 196 Kb/s.

WAV – format dźwięku fali

Format „wave” istnieje od wieków i jest (ogólnie) nieskompresowanym cyfrowym plikiem audio, który dokładnie reprezentuje oryginalny przebieg nagrania. Tak więc, jak można się spodziewać, zajmuje ogromną ilość miejsca. Przy tych samych ustawieniach jakości, co dźwięk z płyty CD, plik WAV powinien zajmować mniej więcej tyle miejsca, co płyta CD. Chociaż nie jest to szczególnie powszechne, wideo może również zawierać dźwięk WAV.

Typowe formaty kontenerów wideo

Ostatnim elementem układanki są popularne formaty kontenerów. To właśnie zobaczysz jako format pliku wideo. Innymi słowy, rozszerzenie pliku, które widzisz, należy do kontenera. Przyjrzyjmy się najczęstszym.

MP4

Format kontenera MP4 jest obsługiwany przez prawie każde urządzenie. Może zawierać dowolną wersję formatu MPEG-4 oraz H.264. Youtube filmy są zwykle w tym popularnym formacie wideo.

AVI – Audio Video Interleave

Jest to jeden z najstarszych kontenerów wideo i nie jest już używany zbyt często, ale nadal jest szeroko obsługiwany, a wiele istniejących treści znajduje się w AVI. Liczba kodeków, które można wykorzystać w kontenerze AVI, jest ogromna, co jest kolejnym powodem, dla którego wpadać w zimne poty, próbując uzyskać plik AVI do odtworzenia w starych, dobrych czasach cyfrowego dzikiego zachodu wideo.

MOV

Kontener MOV jest powiązany z Apple Szybki czas Player i jest jego wewnętrznym formatem. Wewnątrz pliku MOV najprawdopodobniej znajdziesz dane wideo MPEG-4. Dlatego w większości przypadków możesz zmienić nazwę pliku MOV na plik MP4 i będzie działać tak samo.

Główna różnica między plikami MOV i MP4 polega na tym, że pliki MOV czasami mają ochronę przed kopiowaniem. Zapobiega to udostępnianiu i graniu przez nieautoryzowanych użytkowników.

W dół króliczej dziury w formacie wideo

Te popularne formaty wideo i kontenery to tylko wierzchołek góry lodowej. Na przykład płyty DVD używają MPEG-2, ale jest to obecnie rzadko używane poza rzeczywistymi płytami DVD, które można kupić w sklepie. Istnieją również profesjonalne formaty wideo (np. ProRes RAW) oraz popularne formaty sprzedawane w Internecie (np. MKV).

Omówienie ich wszystkich wymagałoby dosłownie całej książki. Jednak świat standaryzuje się w kierunku H.264 i H.265. Więc jeśli robisz filmy w dowolnym momencie, którykolwiek z nich prawdopodobnie będzie bezpiecznym zakładem. Z H.264 obecnie najbezpieczniejszym z nich wszystkich!