Основные кодеки и форматы видео

Стандарты видео файлов

Во-первых, это стандарты, разработанные различными международными организациями, определяющие формат кодирования и хранения данных медиафайлов.

• MPEG-1 (Moving Picture Experts Group 1) — это стандарты сжатия видео и аудио. Для видео используется формат Video CD, а для аудио – формат MPEG audio layer 3, или сокращенно всем известный формат MP3. Это наиболее совместимый формат для воспроизведения на компьютерах с оптическими приводами CD/DVD.
• MPEG-2 (Экспертная группа по движущимся изображениям 2) — этот стандарт используется в цифровом телевидении DVD и DBV. В этом формате видео записывается на разные видео записывающие устройства.
• MPEG-3 (Экспертная группа по движущимся изображениям 3) — этот стандарт был разработан для HDTV и теперь стал частью стандарта MPEG-2.
• MPEG-4 (Экспертная группа по движущимся изображениям 4) — этот стандарт используется для сжатия цифрового видео и аудио. Состоит из нескольких стандартов, включает многие функции MPEG-1 и MPEG-2. В этом стандарте используются разные кодеки: DivX, Xvid, H.264 (AVC) и другие. Формат MP4 является одной из спецификаций этого стандарта.

Медиафайл имеет несколько свойств, определяющих работу с этим файлом. Это кодек, с помощью которого закодирован данный медиафайл, и тип контейнера, определяющий формат записи с использованием различной информации: видео- и аудиоданных, субтитров и другой информации, размещенной в контейнере.

• Примеры кодеков: DivX, Xvid, H.264, Theora.
• Примеры контейнеров: Matroska, AVI, QuickTime, Ogg, 3GP.

Формат, контейнер и кодек

В любом носителе формат является его стандартизированной формой. VHS и Betamax были форматами домашнего видео. 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 в устройстве Betamax, и наоборот. Цифровое видео ничем не отличается. Существует множество различных способов кодирования видео и аудио в виде цифровых данных. Таким образом, плеер не может понять или воспроизвести формат, для которого он не предназначен.

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

Но то, что два видеофайла имеют один и тот же контейнер, не означает, что их форматы абсолютно одинаковы! Внутри контейнера находятся фактические видеоданные, аудиоданные, а иногда и дополнительная информация, например субтитры.

Каждый из них имеет свои индивидуальные форматы. Видео- и аудиопотоки будут иметь свои собственные уникальные форматы, называемые их «кодек”.

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

Распространенный формат MP3 является примером аудиокодека. Это то, что позволяет сжимать высококачественный звук компакт-диска менее чем в 10 раз от исходного размера без существенной потери субъективного качества. Говоря о кодеках с потерями, самое время рассказать о кодеках с потерями».

Форматы “с потерями” против “без потерь”

Видео содержит много данных. Аналоговые фильмы, как и фильмы, снятые на пленку на протяжении большей части истории, содержат невероятное количество деталей. Поэтому вы можете выпускать HD, 4K и 8K ремастеры старых фильмов. Все, что вам нужно сделать, это вернуться и отсканировать изображения пленки с более высоким разрешением. Есть детали, ограниченные только разрешающей способностью сканирующего оборудования и качеством самого зерна пленки.

Это много информации для данного разрешения изображения. Один кадр видео 4K эквивалентен изображению с разрешением 3840 x 2160! Технология сжатия использует различные причудливые математические приемы для уменьшения количества информации, необходимой для воспроизведения изображения на экране.

Большинство этих методов сжатия являются «с потерями». То есть они отбрасывают некоторую визуальную информацию, чтобы уменьшить размер видеоданных. Тем не менее, потери, как правило, очень малы и оправдывают значительное уменьшение размера. Любое потоковое видео, содержимое DVD или Blu-Ray, которое вы смотрите, использует сжатие с потерями.

Сжатие без потерь для видео обычно используется только при больших цифровых съемках крупнобюджетных кинопроектов или в киноархивах.

Основные кодеки

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

Что еще хуже, консольные плееры обычно поддерживают только несколько кодеков, поэтому вам понадобится компьютер, чтобы преобразовать видео в то, что эти машины могут понять. В наши дни почти все видео кодируются одним из небольшого числа кодеков.

H.264 — расширенное кодирование видео

H.264 на сегодняшний день является самым популярным видеокодеком на момент написания статьи. Однако чуть более 90% всего видео предлагается в этом распространенном видеоформате. Поскольку H.264 очень популярен, большинство устройств (например, смартфонов и смарт-телевизоров) имеют специальное встроенное оборудование для декодирования видео H.264 без нагрузки на основной процессор устройства. Поэтому даже самые дешевые смартфоны могут без проблем воспроизводить HD-видео.

H.265 — высокоэффективное кодирование видео

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 пропускную способность на 25–50 % меньше, 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, немногие устройства имеют специальные аппаратные компоненты для декодирования этого кодека. Так что, хотя это сэкономит много трафика и места на жестком диске, это создаст большую нагрузку на целевое устройство. Как и в случае с H.264, это, вероятно, со временем изменится, но сейчас вы должны знать о его ограниченной поддержке, прежде чем использовать его.

MPEG-4

MPEG-4 может быть немного сложнее. 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) используют более старые алгоритмы, которые гораздо менее эффективны по пространству при том же уровне качества. H.264 по существу заменил MPEG-4 новым соглашением об именах.

MP3 — MPEG Audio Layer-3

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

Поскольку этот формат может сжимать звук CD-качества примерно до одной десятой его размера без потери точности, он уже много лет является опорой цифрового звука. Независимо от того, какой видеокодек использует данный видеоконтейнер, есть большая вероятность, что сам звук находится в формате MP3. Которые также имеют разный уровень качества, в среднем около 128-196 Кбит/с.

WAV — Waveform Audio Format

Формат формы волны существует уже несколько столетий и представляет собой (обычно) 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 CD-аудио, WAV-файл должен занимать примерно столько же места, сколько и компакт-диск. Хотя это и не особенно распространено, видео также может содержать звук в формате WAV.

Основные форматы контейнеров видео

Последняя часть головоломки — форматы контейнеров. Это то, что вы на самом деле увидите как формат видеофайла. Другими словами, тип файла, который вы видите, принадлежит контейнеру. Давайте рассмотрим самые распространенные из них.

Какие бывают форматы видео файлов

Форматов много, среди них можно запутаться не только в обозначениях, но и в используемых кодеках. Поэтому рассмотрим распространенные форматы.

Webm

Создан программистами Google для распространения медиафайлов среди населения. Преимуществом является сжатие до небольшого размера. Распространено в потоковом видео. Много использовал на YouTube.

Читайте также: Windows Old: что это за папка и можно ли ее удалить

MPG, MP2, MPEG, MPE, MPV

Используется для воспроизведения видео со звуком или отдельным звуком. После кодирования получается небольшой файл. Стоит отметить, что полученный результат не отличается хорошим качеством. Возможны потери при сжатии, что ярко выражено при нескольких правках. Может использоваться для одноразового кодирования, когда качество не требуется.

OGG

Его основным предназначением считается потоковое видео, но он также относится к продуктам с открытым исходным кодом и может использоваться во многих сторонних приложениях и автономном оборудовании.

MP4, M4P, M4V

Кодеки аналогичны MPG и могут использоваться как для объединения видео со звуком, так и по отдельности. Сжатие без потерь, и даже после нескольких правок качество не меняется. Широко используется в потоковом вещании, но по сравнению с WEBM файлы имеют большой размер.

AVI

Самый старый и известный кодек. В контейнер можно упаковать несколько кодеков, с помощью которых подбираются необходимые параметры. Однако, по сравнению с ранее описанными кодеками, файлы имеют большой размер, что не подходит для Интернета.

WMV

Создан программистами компании Windows. Обработанный файл небольшой, но плохого качества. Рекомендуется использовать, если файл необходимо отправить для просмотра на более старом оборудовании.

MOV, QT

Кодек был разработан Apple. Результат получается качественным, но занимает много места по объему. Формат не совместим с большинством других проигрывателей.

FLV, SWF

Кодек изначально был разработан Adobe как основа для видео с использованием Flash. В настоящее время Flash утратил популярность и практически не используется. Кодек можно использовать только в том случае, если файл должен воспроизводиться на оборудовании, поддерживающем этот формат.

AVCHD

Относится к категории файлов высокого разрешения. Поддерживается большинством цифровых видеокамер. Для кодирования используются видеокодеки H264/MPEG-4. Структура кодирования аналогична MPG.

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.

Кроличья нора видеоформатов

Эти распространенные видеоформаты и контейнеры — лишь верхушка айсберга. Например, в DVD используется формат MPEG-2, но сейчас он редко используется за пределами реальных DVD, которые вы покупаете в магазине. Существуют также профессиональные форматы видео (например, ProRes RAW) и распространенные форматы, используемые в Интернете (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 постоянно снимаете видео, возможно, оба будут хорошим выбором. H.264 в настоящее время является самой безопасной ценой из всех!

Как выбрать формат

В первую очередь необходимо учитывать, для каких целей будет использоваться подготовленный видеофайл. Мы не будем отрицать, что качество изображения имеет значение, но если файл большой, его будет сложно переместить, преобразовать или обработать.

Также необходимо учитывать, каким образом, с помощью какой программы или оборудования должен отображаться файл. Не все браузеры или программы могут воспроизводить определенные форматы.

Если вы планируете публиковаться в Интернете, лучше использовать кодек, поддерживаемый большинством браузеров. Вы можете использовать MP4 или WEBM.

Если вы решили заархивировать домашнее видео, выбирайте кодеки с открытым исходным кодом. В таком случае есть вероятность, что в будущем новое оборудование будет поддерживать старый формат, и воспроизведение будет происходить без проблем. Мы рекомендуем MP4 или AVI (при использовании открытых кодеков).

Если видеофайл создается для использования в компании, где на большинстве компьютеров установлена ​​Windows, то лучше использовать WMV. Даже на старых компьютерах файл будет воспроизводиться без проблем.