ГлавнаяСтатьиВидео → 8 вопросов про кодеки
Источник: demiart.ru

8 вопросов про кодеки

1. Что такое кодек?

Кодек (англ.codec — сокр. от coder/decoder (кодировщик/декодировщик) или compressor/decompressor) - файл-формула, которая определяет, каким образом можно «упаковать» видео\аудиоконтент и, соответственно, проиграть видео\аудио. Также возможно добавление к файлу субтитров, векторных эффектов и т. п.

2. Зачем нужны кодеки?

Кодеки необходимы для уменьшения размера видео-аудио информации. Один несжатый кадр стандартного ТВ разрешения весит 1,18Мб. В России стандарт - 25 кадров в секунду. Итого, минута видео обойдется Вам в 1 770 Мб. Неплохо, да? Сжатое же аналогичное видео будет весить, в среднем, не больше 50 Мб, почти без потерь качества. Никакой магии =) Все дело в том, что в несжатом видео файле, по сути, хранится набор bmp картинок. То есть структура файла примерно такая: выставляется информация о количестве пикселей по ширине, а дальше начинается перечисление цветовой составляющей каждого пикселя.

3. Есть ли какой-то один универсальный кодек?

Пожалуй -нет. Однако стоит брать во внимание, что, по сути, алгоритмов сжатия не так ужмного.

Алгоритм MPEG

MPEG производит межкадровое сжатие, за счетпредсказания (вычисления) движения внутри кадра, и других внутрикадровых изменений.

Всеформаты сжатия семейства MPEG (MPEG 1, MPEG 2, MPEG 4, MPEG 7) используют высокую избыточность информации в изображениях, разделенных малым интервалом времени. Между двумя соседними кадрами обычно изменяется только малая частьсцены – например, происходит плавное смещение небольшого объекта на фоне фиксированного заднего плана. В этом случае полная информация о сцене сохраняется выборочно – только для опорных изображений. Для остальных кадров достаточно передавать разностную информацию: о положении объекта, направлении и величине его смещения, о новых элементах фона, открывающихся за объектом помере его движения. Причем эти разности можно формировать не только по сравнениюс  предыдущими изображениями, но и с последующими (поскольку именно в них по мере движения объекта открывается ранее скрытая часть фона).

Форматы сжатия семейства MPEG сокращают объем информации следующим образом:

  • Устраняется временная избыточность видео (учитывается только разностная информация).
  • Устраняется пространственная избыточность изображений путем подавления мелких деталей сцены.
  • Устраняется часть информации о цветности.
  • Повышается информационная плотность результирующего цифрового потока путем выбора оптимального математического кода для его описания.

Форматы сжатия MPEG сжимают только опорные кадры – I-кадры (Intra frame – внутренний кадр). В промежутки между ними включаются кадры, содержащие только изменения между двумя соседними I-кадрами – P-кадры (Predicted frame – прогнозируемый кадр). Для того чтобы сократить потери информации между I-кадром и P-кадром, вводятся так называемые B-кадры (Bidirectional frame – двунаправленный кадр). Вних содержится информация, которая берется из предшествующего и последующего кaдров. При кодировании в форматах сжатия MPEG формируется цепочка кадров разных типов. Типичная последовательность кадров выглядит следующим образом: IBBPBBIBBPBBIBB... Соответственно, последовательность кадров в соответствии с их номерами будет воспроизводиться в следующем порядке: 1423765...

Форматы сжатия видео изображения MPEG 1 и MPEG 2

В качестве начального шага обработки изображения форматы сжатия MPEG 1 и MPEG 2 разбивают опорные кадры на несколько равных блоков, над которыми затем производится дискетное косинусное преобразование (DCT). По сравнению с MPEG 1, формат сжатия MPEG 2 обеспечивает лучшее разрешение изображения при более высокой скорости передачи видео данных за счет использования новых алгоритмов сжатия и удаления избыточной информации, а также кодирования выходного потока данных. Также формат сжатия MPEG 2 дает возможность выбора уровня сжатия за счет точности квантования. Для видео с разрешением 352х288 пикселей формат сжатия MPEG 1 обеспечивает скорость передачи 1,2 – 3 Мбит/с, а MPEG 2 – до 4 Мбит/с.

По сравнению с MPEG 1, формат сжатия MPEG 2 обладает следующими преимуществами:

  • Как и JPEG2000, формат сжатия MPEG 2 обеспечивает масштабируемость различных уровней качества изображения в одном видеопотоке.
  • В формате сжатия MPEG 2 точность векторов движения увеличена до 1/2 пикселя.
  • Пользователь может выбрать произвольную точность дискретного косинусного преобразования.
  • В формат сжатия MPEG 2 включены дополнительные режимы прогнозирования.

Формат сжатия MPEG 2 использовал снятый сейчас с производства видеосервер AXIS 250S компании AXIS Communications, 16-канальный видеонакопитель VR-716 компании JVC Professional, видеорегистраторы компании FAST Video Security и многие другие устройства системы видеонаблюдения.

Формат сжатия MPEG 4

MPEG4 использует технологию так называемого фрактального сжатия изображений. Фрактальное (контурно-основанное) сжатие подразумевает выделение из изображения контуров и текстур объектов. Контуры представляются в виде т.н. сплайнов (полиномиальных функций) и кодируются опорными точками. Текстуры могут быть представлены в качестве коэффициентов пространственного частотного преобразования (например, дискретного косинусного или вейвлет-преобразования).

Диапазон скоростей передачи данных, который поддерживает формат сжатия видео изображений MPEG 4, гораздо шире, чем в MPEG 1 и MPEG 2. Дальнейшие разработки специалистов направлены на полную замену методов обработки, используемых форматом MPEG 2.Формат сжатия видео изображений MPEG 4 поддерживает широкий набор стандартов и значений скорости передачи данных. MPEG 4 включает в себя методы прогрессивного и чересстрочного сканирования и поддерживает произвольные значения пространственного разрешения и скорости передачи данных в диапазоне от 5 кбит/с до 10 Мбит/с. В MPEG 4 усовершенствован алгоритм сжатия, качество и эффективность которого повышены при всех поддерживаемых значениях скорости передачи данных.

MPEG 7 и MPEG 21 – форматы будущего

В октябре 1996 года группа MPEG приступила к разработке формата сжатия MPEG 7, призванного определить универсальные механизмы описания аудио и видео информации. Этот формат получил название Multimedia Content Description Interface. В отличие от предыдущих форматов сжатия семейства MPEG, MPEG 7 описывает информацию, представленную в любой форме (в том числе в аналоговой) и не зависит от среды передачи данных. Как и его предшественники, формат сжатия MPEG 7 генерирует масштабируемую информацию в рамках одного описания.

Формат сжатия MPEG 7 использует многоуровневую структуру описания аудио и видеоинформации. На высшем уровне прописываются свойства файла, такие как название, имя создателя, дата создания и т.д. На следующем уровне описания формат сжатия MPEG 7 указывает особенности сжимаемой аудио или видео информации – цвет, текстура, тон или скорость. Одной из отличительных особенностей MPEG 7 является его способность к определению типа сжимаемой информации. Если это аудио или видео файл, то он сначала сжимается с помощью алгоритмов MPEG 1, MPEG 2, MPEG4, а затем описывается при помощи MPEG 7. Такая гибкость в выборе методов сжатия значительно снижает объем информации и ускоряет процесс сжатия. Основное преимущество формата сжатия MPEG 7 над его предшественниками состоит в применении уникальных дескрипторов и схем описания, которые, помимо всего прочего, делают возможным автоматическое выделение информации как по общим, так и по семантическим признакам, связанным с восприятием информации человеком. Процедура занесения в каталог и поиска данных находятся вне сферы рассмотрения этого формата сжатия.

Разработка формата сжатия MPEG 21 - это долговременный проект, который называется "Система мультимедийных средств" (Multimedia Framework). Над разработкой этого формата сжатия эксперты начали работать в июне 2000 г. На первых этапах планировалось провести расширение, унификацию и объединение форматов MPEG 4 и MPEG 7 в единую обобщающую структуру. Подразумевалось, что она будет обеспечивать глубокую поддержку управления правами и платежными системами, а также качеством предоставляемых услуг.

Формат MJPEG

Формат MJPEG производит внутрикадровое сжатие. То есть сжимаеткаждый кадр, по алгоритму JPEG.

4. Какие форматы или кодеки самые популярные и необходимые?


Формат Кодек
MPEG2
MPG, m2t, mts,m2ts, avi, vob и другие
MP4 RealVideo, QuickTime, DivX, XviD, (XviD - это обратная сторона DivX. Кодек был разработан как бесплатный конкурент DivX)
MJPEG Используется, в основном, при видеосъемке и монтаже. обычно используется контейнер avi

5. Avi разве не кодек?

AVI это контейнер, так же как и VOB, WMV и другие. Под расширением avi может скрываться любой кодек. В принципе можно взять видео файл и переименовать его, допустим, в myvideo.nix. Указав ОС программу, которой стоит открывать данный тип файлов, мы получим видео файл в контейнере nix.

6. Как узнать, какой кодек мне нужен для работы (воспроизведения / кодирования) с файлом?

Скачайте программу MediaInfo. Очень полезная программа, которая сообщает всю информацию про видео, размер окна, частоту кадров, чем сжаты видео и аудио потоки и, что самое полезное, - перенаправляет на официальныйсайт кодека, использовавшегося для компрессии.

7. Какие кодеки мне следует загрузить и установить?

Стандартно в операционных системах встроены несколько базовых кодеков. Другие устанавливаются автоматически вместе с проигрывателями, которые вы устанавливаете. Например, плеер VLC Media читает практически все и является кроссплатформенным.

8. Зачем качать эти плееры, если можно просто скачать набор кодеков, типа K-Lite?

K-Lite вполне можно использовать, но не для профессиональной работы. K-Lite часто вызывает некорректную работу и зависание программ, работающих с видео, т.к. Windows не всегда может распознать кодек по сигнатурам файла и выхватывает кодек «наугад», что приводит к зависанию программ. Ставить или не ставить – личное решение каждого, но необходимо знать, чем это может обернуться.

Отправить комментарий

защитный код