Описание наиболее распространенных форматов видео и кодеков

Цифровое видео повсюду вокруг нас. Будь то диск, потоковая служба или файл на вашем компьютере, каждое видео имеет определенный формат. Понимание распространенных видеоформатов важно как для людей, которые снимают видео, так и для людей, которые просто хотят смотреть видео.

В противном случае вы можете размещать контент плохого качества или просто не будете знать, почему данное видео не будет воспроизводиться для вас. В этой статье мы объясним, что такое видеоформаты, а также самые распространенные из них, которые должен знать каждый.

Формат, контейнер и кодек: объяснение основных понятий

Слово «формат» применительно к видео требует некоторой распаковки. На любом носителе формат - это его стандартизованная форма. VHS и Betamax были форматами для домашних видеокассет. Хотя оба использовали одну и ту же базовую технологию (ТВ-сигналы, записанные на магнитную ленту), точный метод и конструкция у них различались.

Конечным результатом является то, что кассета VHS не будет работать (или даже не поместиться) в машину Betamax и наоборот. Цифровое видео ничем не отличается. Есть много разных способов кодирования видео и аудио в виде цифровых данных. Таким образом, игрок не может понять или воспроизвести формат, для которого он не был разработан.

Для цифрового видео формат относится к сумме всех битов и фрагментов, которые объединяются в окончательный видеофайл. Первое, что вы увидите, - это контейнер. То есть, является ли файл файлом .AVI. .MOV, .MP4 и так далее. Контейнер объединяет все различные элементы видео в один файл.

Однако то, что два видеофайла имеют один и тот же контейнер, не означает, что их форматы абсолютно одинаковы! В контейнере содержатся фактические видеоданные, аудиоданные, а иногда и дополнительная информация, например субтитры.

У каждого из них есть свои индивидуальные форматы. Каждый видео- и аудиопоток будет иметь свои уникальные форматы, называемые их «кодеки”.

Термин «кодек» является сокращением от «кодер / декодер». Он точно описывает, как видео или аудио преобразуются из необработанной, несжатой формы в нечто более приемлемого размера.

Общий видеоформат MP3 является примером аудиокодека. Это то, что позволяет сжать высококачественный звук на компакт-диске до менее чем одной десятой от исходного размера без большой или какой-либо потери субъективного качества. Говоря о потерях, сейчас хорошее время, чтобы рассказать о кодеках с потерями.

Форматы "с потерями" и "без потерь"

Видео содержит массу данных. Аналоговые кинопленки, например фильмы, которые большую часть своей истории снимались на пленку, содержат невероятное количество деталей. Вот почему можно выпускать HD, 4K и 8К ремастеров старых фильмов. Все, что вам нужно сделать, это вернуться и отсканировать кадры пленки с более высоким разрешением. Здесь есть детализация, ограниченная только разрешением сканирующего оборудования и качеством самой зернистости пленки.

Для данного разрешения изображения существует масса информации. Один кадр видео 4K равен фотографии 3840 × 2160! Технология сжатия использует различные причудливые математические способы для уменьшения объема информации, необходимой для восстановления изображения на экране.

Большинство этих методов сжатия работают с потерями. То есть они отбрасывают некоторую визуальную информацию, чтобы уменьшить размер видеоданных. Однако потери обычно очень незначительны и стоят значительного уменьшения размера. Любое потоковое видео, DVD или Блю рей Контент, который вы смотрите, использует сжатие с потерями.

Сжатие без потерь для видео обычно встречается только в основных цифровых записях для крупнобюджетных кинопроектов или в киноархивах.

Важные общие кодеки

Существуют сотни различных кодеков, и в прошлом установка всех кодеков, которые могут понадобиться для воспроизведения видео, была кошмаром.

Хуже того, телевизионные приставки обычно поддерживают только небольшое количество кодеков, поэтому вам понадобится компьютер, чтобы преобразовать видео во что-то, что эти машины могли бы понять. В наши дни почти все видео кодируются с использованием одного из небольшого числа кодеков.

H.264 - Расширенное кодирование видео

H.264 - безусловно, самый популярный видеокодек на момент написания статьи. В этом распространенном видеоформате предлагается чуть более 90% всего видео. Поскольку H.264 настолько популярен, большинство устройств (таких как смартфоны и смарт-телевизоры) имеют специальное оборудование, встроенное для декодирования видео H.264 без нагрузки на главный процессор устройства. Поэтому даже нижний предел смартфоны может воспроизводить HD-видео, не беспокоясь.

H.265 - Высокоэффективное кодирование видео

Формат сжатия видео High Efficiency Video Coding (HEVC) произвел революцию в потоковой передаче видео, так как он может значительно уменьшить требуемую полосу пропускания. Он разработан как преемник H.264 и обычно использует на 25-50% меньше полосы пропускания, чтобы обеспечить такое же или лучшее качество при тех же уровнях пропускной способности.

H.264 пользуется большим успехом в мире потоковой передачи, но, в отличие от H.264, не так много устройств, которые имеют специальные компоненты аппаратного декодирования для этого кодека. Таким образом, хотя это сэкономит много трафика и места на жестком диске, это даст целевому устройству настоящую тренировку. Как и в случае с H.264, это, вероятно, изменится со временем, но пока вы должны помнить об ограниченной поддержке, прежде чем выбирать его.

MPEG-4

MPEG-4 может немного усложниться. Это также очень распространенный видеокодек, но MPEG 4 Part 10 фактически такой же, как H.264. Ранние версии MPEG-4 (например, часть 2) используют более старые алгоритмы, которые гораздо менее эффективны с точки зрения места для того же уровня качества. H.264 по существу заменил MPEG-4 новым соглашением об именах.

MP3 - MPEG Audio Layer-3

Почти все знают, что такое MP3 это был музыкальный формат, который перевернул индустрию звукозаписи и, в конечном итоге, привел к цифровой потоковой передаче музыки и модели загрузки, которую мы все знаем сегодня. Возможно, вы не знаете, что звук в формате MP3 также довольно часто встречается в видео.

Поскольку этот формат позволяет сжать звук с качеством компакт-диска примерно до одной десятой его размера, не теряя при этом слишком большой точности, он уже много лет является опорой цифрового звука. Независимо от того, какой видеокодек использует данный видеоконтейнер, велика вероятность, что сам звук находится в формате MP3. Который также имеет различные уровни качества, при этом золотая середина обычно падает на уровень от 128 до 196 Кбит / с.

WAV - аудиоформат формы волны

Формат «wave» существует уже много лет и представляет собой (в общем) несжатый цифровой аудиофайл, который точно представляет исходную форму волны записи. Итак, как и следовало ожидать, он занимает огромное количество места. При тех же настройках качества, что и аудио компакт-диска, файл WAV должен занимать примерно столько же места, сколько компакт-диск. Хотя это не очень распространено, видео также может содержать аудио в формате WAV.

Общие форматы видео-контейнеров

Последний кусочек головоломки - распространенные форматы контейнеров. Это то, что вы на самом деле увидите как формат файла видео. Другими словами, расширение файла, которое вы видите, принадлежит контейнеру. Давайте посмотрим на самые распространенные.

MP4

Формат контейнера MP4 поддерживается практически каждым устройством. Он может содержать любую версию формата MPEG-4 и H.264. YouTube видео обычно находятся в этом распространенном видеоформате.

AVI - аудио-видео с чередованием

Это один из самых старых видеоконтейнеров, и он больше не используется очень часто, но по-прежнему широко поддерживается, и большая часть существующего контента находится в формате AVI. Количество кодеков, которые можно использовать в контейнере AVI, огромно, и это еще одна причина, по которой вы впадать в холодный пот, пытаясь получить файл AVI для воспроизведения в старые добрые времена Дикого Запада цифровых видео.

MOV

Контейнер MOV связан с Apple QuickTime Player и является его внутренним форматом. Внутри файла MOV вы, скорее всего, найдете видеоданные MPEG-4. Вот почему в большинстве случаев вы можете переименовать файл MOV в файл MP4, и он будет работать точно так же.

Основное различие между файлами MOV и MP4 заключается в том, что файлы MOV иногда имеют защиту от копирования. Это предотвращает совместное использование и воспроизведение неавторизованными пользователями.

Вниз по кроличьей норе формата видео

Эти распространенные видеоформаты и контейнеры - лишь верхушка айсберга. Например, DVD-диски используют MPEG-2, но сейчас он редко используется помимо обычных DVD-дисков, которые вы покупаете в магазине. Существуют также профессиональные видеоформаты (например, ProRes RAW) и распространенные в Интернете форматы (например, MKV).

Потребовалась бы буквально целая книга, чтобы охватить их все. Однако мир стандартизируется в сторону H.264 и H.265. Так что, если вы в любой момент снимаете видео, любой из них, вероятно, будет беспроигрышным вариантом. На данный момент H.264 - это самая безопасная ставка из всех!