Объяснение наиболее распространенных форматов видео и кодеков

Цифровое(Digital) видео окружает нас повсюду. Будь то диск, потоковая служба или файл на вашем компьютере, каждое видео имеет определенный формат. Понимание распространенных форматов видео важно как для людей, которые делают видео, так и для тех, кто просто хочет смотреть видео.

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

Формат(Format) , контейнер(Container) и кодек(Codec) : объяснение основных понятий

Слово «формат» применительно к видео нуждается в распаковке. В любом носителе формат является его стандартизированной формой. VHS и Betamax были форматами для домашних видеокассет. Хотя оба использовали одну и ту же базовую технологию (телевизионные сигналы, записанные на магнитную ленту), точный метод и конструкция у них различались.

Конечным результатом является то, что лента VHS не будет работать (или даже не подходит) для машины Betamax и наоборот. Цифровое(Digital) видео ничем не отличается. Существует множество различных способов кодирования видео и аудио в виде цифровых данных. Таким образом, проигрыватель не может понять или воспроизвести формат, для которого он не предназначен.

Для цифрового видео формат относится к сумме всех битов и фрагментов, которые собираются вместе в окончательный видеофайл. Первое, что вы увидите, это контейнер. То есть, является ли файл .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! Внутри контейнера находятся фактические видеоданные, аудиоданные и иногда дополнительная информация, такая как субтитры.

Каждый из них имеет свои индивидуальные форматы. Видео- и аудиопотоки будут иметь свои собственные уникальные форматы, называемые их « кодеками(codecs) ».

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

Распространенный видеоформат MP3 является примером аудиокодека. Это то, что позволяет сжать высококачественный CD-аудио менее чем в 10 раз от исходного размера без существенной потери субъективного качества. Говоря о потерях, самое время рассказать о кодеках с потерями.

Форматы «с потерями» и «без потерь»

Видео(Video) содержит массу данных. Аналоговая(Analogue) кинопленка, например, фильмы, большую часть своей истории снятые на пленку, содержат невероятное количество деталей. Вот почему можно выпускать ремастеры старых фильмов в HD, 4K и 8K. (4K)Все, что вам нужно сделать, это вернуться и отсканировать кадры пленки с более высоким разрешением. Детализация есть, она ограничена только разрешением сканирующего оборудования и качеством самой зернистости пленки.

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

Большинство из этих методов сжатия являются «с потерями». То есть они отбрасывают некоторую визуальную информацию, чтобы уменьшить размер видеоданных. Тем не менее, потери, как правило, очень незначительны и стоят значительного уменьшения размера. Любое потоковое видео, содержимое DVD или BluRay , которое вы смотрите, использует сжатие с потерями.

Сжатие(Lossless) видео без потерь обычно встречается только в мастер-цифровых записях высокобюджетных кинопроектов или в киноархивах.

Важные распространенные кодеки

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

Хуже того, проигрыватели телевизионных приставок обычно поддерживали лишь небольшое количество кодеков, поэтому для преобразования видео в формат, понятный этим машинам, вам понадобился бы компьютер. В наши дни почти все видео кодируются с использованием одного из небольшого количества кодеков.

H.264 — улучшенное кодирование видео

H.264 на сегодняшний день является самым популярным видеокодеком на момент написания статьи. Чуть более 90% всего видео предлагается в этом распространенном видеоформате. Поскольку H.264 очень популярен, большинство устройств (таких как смартфоны и смарт- телевизоры(TVs) ) имеют специальное встроенное оборудование для декодирования видео H.264 без какой-либо нагрузки на основной процессор устройства. Вот(Which) почему даже недорогие смартфоны(smartphones) могут воспроизводить HD-видео без особых усилий.

H.265высокоэффективное кодирование видео(Efficiency Video Coding)

Формат сжатия видео High Efficiency Video Coding ( HEVC ) произвел революцию в потоковом видео, поскольку он может значительно уменьшить необходимую пропускную способность. Он разработан как преемник H.264 и обычно использует на 25-50% меньшую полосу пропускания для обеспечения того же качества или лучшего качества при тех же уровнях полосы пропускания.

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 , со временем это может измениться, но пока вы должны помнить о его ограниченной поддержке, прежде чем использовать его.

MPEG-4

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

MP3 — аудиоуровень MPEG-3

Почти все знают, что такое MP3 , так как это был музыкальный формат, который перевернул индустрию звукозаписи и, в конечном итоге, привел к модели цифровой потоковой передачи музыки и загрузки, которую мы все знаем сегодня. Чего вы, возможно, не знаете, так это того, что аудио в формате MP3(MP3) также довольно часто встречается в видео.

Поскольку этот формат может сжимать звук CD-качества(CD-quality) примерно до одной десятой его размера без потери точности, он уже много лет является опорой цифрового звука. Независимо(Regardless) от того, какой видеокодек использует данный видеоконтейнер, есть большая вероятность, что сам звук находится в формате MP3 . Который(Which) также имеет различные уровни качества, причем оптимальная скорость обычно находится на уровне от 128 до 196 Кбит/с(Kbps) .

WAV - аудиоформат формы волны

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

Распространенные форматы видеоконтейнеров

Последней частью головоломки являются 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 рассмотрим самые распространенные из них.

MP4

Формат контейнера MP4 поддерживается практически каждым устройством. Он может содержать любую версию формата MPEG-4 и (MPEG-4)H.264 . Видео на YouTube(YouTube) обычно представлены в этом распространенном видеоформате.

AVI - чередование аудио-видео

Это один из старейших видеоконтейнеров, который уже не так часто используется, но по-прежнему широко поддерживается, и большая часть существующего контента находится в формате AVI . Количество кодеков, которые можно использовать в AVI - контейнере, огромно, и это еще одна причина, по которой вы бы впадали в холодный пот, пытаясь воспроизвести файл AVI в старые добрые времена Дикого Запада цифрового видео.(AVI)

МОВ

Контейнер MOV связан с Apple QuickTime Player и является его внутренним форматом. Внутри файла MOV вы, скорее всего, найдете видеоданные MPEG-4. Вот(Which) 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, в DVD(DVDs) используется формат MPEG-2(MPEG-2) , но сейчас он редко используется, кроме обычных DVD - дисков, которые вы покупаете в магазине. Существуют также профессиональные форматы видео (например, ProRes RAW ) и широко распространенные в Интернете форматы (например, MKV ).

Чтобы охватить их все, понадобилась бы буквально целая книга. Однако мир стандартизируется в сторону H.264 и H.265 . Так что, если вы снимаете видео в любой момент, любой из них, вероятно, будет беспроигрышным вариантом. С H.264 в настоящее время самая безопасная ставка из всех!



About the author

Я инженер-программист с более чем 10-летним опытом работы с Apple iOS и периферийными устройствами. Мой опыт в разработке аппаратного обеспечения заставляет меня стремиться к тому, чтобы устройства наших клиентов были максимально надежными и плавными. Последние несколько лет я пишу код и научился использовать Git, Vim и Node.js.



Related posts