Представление видеоинформации в ПК.

AVI (Audio Video Interleave) — это контейнерный формат, что значает, что в нём могут содержаться аудио/видео файлы, сжатые различными комбинациями кодирования. AVI файл может содержать различные виды компрессированных данных (например, DivX для видеоинформации и MP3 для аудио), в зависимости от того, какой кодек используется для кодирования (декодирования). В файле с расширением AVI может храниться несжатое видео, видео в форматах DV, MPEG-4, DivX, Xvid и даже MPEG-1 и MPEG-2. Кроме того, файл формата AVI может, например, содержать в себе только звук. То есть файлы формата AVI являются контейнером для хранения данных различного типа.

Контейнер — это файл с каким либо расширением, служащий для хранения в цифровом виде преобразованной аналоговой информации. Контейнер является файлом некоего стандарта, в котором одновременно может содержаться несколько различных типов информации.

DivX — технология видеозаписи, позволяющая создавать и просматривать медиа файлы с высокой степенью сжатия. Это технология сжатия, которая делает фильм в 8-12 раз меньшим с небольшой потерей качества. DivX широко используется для сжатия компьютерных видеофайлов и файлов DVD, чтобы они помещались на стандартный CD.

MPEG (Moving Picture Expert Group) — формат, предназначенный для сжатия звуковых и видеофайлов для загрузки или пересылки, например, через Интернет.Разработан Экспертной группой кинематографии, которая занимается разработкой стандартов кодирования и сжатия видео- и аудиоданных. Существуют разные стандарты MPEG: MPEG-1, MPEG-2, MPEG-3, MPEG-4, MPEG-7. Например, MPEG-4 — стандарт, благодаря которому фильмы можно кодировать в хорошем качестве при низкой скорости передачи данных. Стандарт MPEG-4 в основном используется для вещания (потоковое видео), записи фильмов на компакт-диски, видеотелефонии (видеотелефон) и широковещания, в которых активно используется сжатие цифровых видео и звука.

Также существуют форматы 3GP (Third Generation Partnership Project (3GPP)), 3G2, WMV (Windows Media Video), MOV, Flash Video (FLV); Matroska ((mkv) Matroska, Матрёшка) — проект, нацеленный на создание открытого, гибкого, кроссплатформенного (включая аппаратные платформы) формата мультимедийного контейнера и набора инструментов и библиотек для работы с данными в этом формате; Ogg (читается «оуджиджи») —оновной для Xiph.Org.

Алгоритмы сжатя видеоданных.

Распространённые форматы: MP4, AVI, MKV.

Источник

Разбираемся с форматами и кодеками видео

Содержание

Содержание

Современные медийные платформы позволяют пользователям наслаждаться высокодетализированным видео и потрясающими аудиоэффектами в режиме онлайн.

Однако создание подобного контента было бы невозможно без существования кодеков и контейнеров.

Чем кодеки отличаются от контейнера — их часто путают

Для ответа на вопрос, чем кодеки отличаются от контейнеров, необходимо понять, что такое кодеки.

Смысл понятия «кодек» лежит прямо в его названии:

Фактически кодек — это цифровой инструмент компрессии и декомпрессии данных. Компрессия (сжатие данных) необходима для экономии занимаемого файлом места. Например, несжатое видео высокой четкости в raw-формате, при 60 кадрах в секунду способно достигать размеров в полтерабайта на каждый час записи.

Восьмиканальная аудиодорожка в 24-битном разрешении будет занимать 16 мегабит за одну секунду записи. Такие объемы данных не подходят ни для штатного хранения, ни для их передачи онлайн, поэтому для их сжатия применяются специальные формулы, которые и называются кодеками.

Для хранения сжатой информации создаются контейнеры-обертки в определенном формате. Современные контейнеры способны хранить информацию, обработанную разными кодеками. Такие обертки указывают устройству на то, какими кодеками была сжата информация, и по какой формуле ее восстанавливать.

Если разобрать стандартное видео со звуком на кодеки и контейнеры, в результате получится три составные части:

В случае если в видео нет звука, аудиокодек не нужен.

Популярные и прогрессивные кодеки

Большинство создаваемого видеоконтента обрабатывается кодеками XviD, MPEG-1\2, H.264, MPEG-4, DivX, WMV, MJPEG, RealVideo, Bink Video и их вариациями. Для аудиоформатов в основном используют AAC, Opus и MP3-кодеки. Из новинок стоит отметить кодек H.266/VVC, разрабатываемый для потоковой передачи видео в 4K и 8K.

Новый кодек позволяет вдвое сократить объем файла относительно H.265 кодека за счет более сложных алгоритмов. Сложные вычисления потребляют больше ресурсов, до 1000 % от потребления H.265 при кодировании, и до 200% при декодировании.

Какие кодеки в основном поддерживаются современными ТВ и обновляются ли они с прошивкой

Современные системы поддерживают большинство существующих кодеков.

Поддержка кодеков MPEG от первого до четвертого, вариации H.264 для воспроизведения Blu-Ray, а также XviD и DivX, входят в базовый пакет любого современного телевизора.

Ведущие производители всегда следят за ошибками и актуальностью своего программного обеспечения.

Обновление кодеков в процессе прошивки регулируется разработчиками индивидуально под каждую модель SmartTV.

Если новые кодеки необходимы, поддерживаются устройством на аппаратном уровне и не вызывают ошибок отображения, ничего не мешает разработчикам добавить их в ближайших обновлениях.

Не все устройства совместимы с новыми кодеками, поэтому установка неофициальных обновлений прошивки не рекомендуется потому как может привести к ошибкам воспроизведения.

Какие кодеки используются при проигрывании онлайн-видео (современные кодеки youtube)

В настоящее время стандартом большинства видеосервисов стали кодеки H.264 и MPEG-4, значительно реже встречаются кодеки FFDshow, XviD и DivX.

Одним из самых перспективных кодеков является бесплатный AV1-кодек. Разработан сообществом AOMedia, включающим в себя таких гигантов как AMD, Google, Netflix, Mozilla, Nvidia, Intel, ARM и Cisco. Исходный код кодека открыт и свободно распространяется без каких-либо лицензионных отчислений.

Что даст конечному пользователю переход ютуба на современный AV1

Кодек AV1 разрабатывался для воспроизведения видео онлайн, в браузерах Safari, Firefox, Edge и Chrome. Степень сжатия видео кодеком AV1 превосходит кодеки VP8 и H.264 от 30% до 50%, а кодек HEVC до 30–43 % на высоких битрейтах.

Полный переход видео платформы YouTube на AV1-кодек не только ускорит загрузку всех видеороликов от 20% до 50%, но и позволит стримить в разрешении 4K.

Для минимизации потерь качества, при сохранении и конвертации файла рекомендуется использовать кодеки AV1 для видео и Opus для аудио, обернутые в MP4-контейнер.

Источник

MPEG: Общая информация

Стандарт сжатия MPEG разработан Экспертной группой кинематографии (Moving Picture Experts Group — MPEG). MPEG это стандарт на сжатие звуковых и видео файлов в более удобный для загрузки или пересылки, например через интернет, формат.

Существуют разные стандарты MPEG (как их еще иногда называют фазы — phase): MPEG-1, MPEG-2, MPEG-3, MPEG-4, MPEG-7.

MPEG состоит из трех частей: Audio, Video, System (объединение и синхронизация двух других).

MPEG-1

MPEG-1 был разработан и оптимизирован для работы с разрешением 352 ppl (point per line — точек на линии) * 240 (line per frame — линий в кадре) * 30 fps (frame per second — кадров в секунду), что соответствует скорости передачи CD звука высокого качества. Используется цветовая схема — YCbCr (где Y — яркостная плоскость, Cb и Cr — цветовые плоскости).

Как MPEG работает:

Последовательность кадров может быть например такая: IBBPBBPBBPBBIBBPBBPB …

Последовательность декодирования: 0312645…

Нужно заметить, что прежде чем декодировать B кадр требуется декодировать два I или P кадра. Существуют разные стандарты на частоту, с которой должны следовать I кадры, приблизительно 1-2 в секунду, соответствуюшие стандарты есть и для P кадров (каждый 3 кадр должен быть P кадром). Существуют разные относительные разрешения Y, Cb, Cr плоскостей (Таблица 1), обычно Cb и Cr кодируются с меньшим разрешением чем Y.

Таблица 1

Для применения алгоритмов кодировки происходит разбивка кадров на макроблоки каждый из которых состоит из определенного количества блоков (размер блока — 8*8 пикселей). Количество блоков в макроблоке в разных плоскостях разное и зависит от используемого формата (Рис. 2):

Техника кодирования:

Так как не любой блок можно предсказать на основании информации о предыдущих, то в P и B кадрах могут находиться I блоки (блоки без предсказания движения).

Таблица 2

DCT использует тот факт, что пиксели в блоке и сами блоки связаны между собой (т.е. коррелированны), поэтому происходит разбивка на частотные фурье компоненты (в итоге получается quantization matrix — матрица преобразований данных из непрерывной в дискретную форму, числа в которой являются величиной амплитуды соответствующей частоты), затем алгоритм Quantization разбивает частотные коэффициенты на определенное количество значений. Encoder (кодировщик) выбирает quantization matrix которая определяет то, как каждый частотный коэффициент в блоке будет разбит (человек более чувствителен к дискретности разбивки для малых частот чем для больших). Так как в процессе quantization многие коэффициенты получаются нулевыми то применяется алгоритм зигзага для получения длинных последовательностей нулей (Рис.3)

Звук в MPEG:

Форматы кодирования звука деляться на три части: Layer I, Layer II, Layer III (прообразом для Layer I и Layer II стал стандарт MUSICAM, этим именем сейчас иногда называют Layer II). Layer III достигает самого большого сжатия, но, соответственно, требует больше ресурсов на кодирование.

Принципы кодирования основаны на том факте, что человеческое ухо не совершенно и на самом деле в несжатом звуке (CD-audio) передается много избыточной информации. Принцип сжатия работает на эффектах маскировки некоторых звуков для человека (например, если идет сильный звук на частоте 1000 Гц, то более слабый звук на частоте 1100 Гц уже не будет слышен человеку, также будет ослаблена чувствительность человеческого уха на период в 100 мс после и 5 мс до возникновения сильного звука). Psycoacustic (психоакустическая) модель используемая в MPEG разбивает весь частотный спектр на части, в которых уровень звука считается одинаковым, а затем удаляет звуки не воспринимаемые человеком, благодаря описанным выше эффектам.

В Layer III части разбитого спектра самые маленькие, что обеспечивает самое хорошее сжатие. MPEG Audio поддерживает совместимость Layer’ов снизу вверх, т.е. decoder (декодировщик) для Layer II будет также распознавать Layer I.

Видео поток (Рис. 5) содержит заголовок, затем несколько групп картинок (заголовок и несколько картинок необходимы для того, что бы обеспечить произвольный доступ к картинкам в группе в независимости от их порядка).

Звуковой поток состоит из пакетов каждый из которых состоит из заголовка и нескольких звуковых кадров (audio-frame).

Для синхронизации аудио и видео потоков в системный поток встраивается таймер, работающий с частотой 90 КГц (System Clock Reference — SCR, метка по которой происходит увеличения временного счетчика в декодере) и Presentation Data Stamp (PDS, метка насала воспроизведения, вставляются в картинку или в звуковой кадр, чтобы объяснить декодеру, когда их воспроизводить. Размер PDS сотавляет 33 бита, что обеспечивает возможность представления любого временного цикла длинной до 24 часов).

Параметры MPEG-1 (Утверждены в 1992)

Параметры Аудио: 48, 44.1, 32 КГц, mono, dual (два моно канала), стерео, интенсивное стерео (объединяются сигналы с частотой выше 2000 Гц.), m/s stereo (один канал переносит сумму — другой разницу). Сжатие и скорость передачи звука для одного канала, для частоты 32 КГц представлены в Таблице 3.

Таблица 3

В следствии зтого совершенно спокойно можно использовать MPEG-1 Vidio + MPEG-2 Audio или наоборот MPEG-2 Audio + MPEG-1 Video.

Таблица 4, Уровни

Таблица 5, Профили

Таблица 6, Допустимые комбинации Профилей и Уровней

Таблица 7, Наиболее популярные стандарты.

MPEG-3 — ненужный формат

Был разработан для HDTV приложений с параметрами — максимальное разрешение (1920*1080*30), скорость 20 — 40 Mbps. Так как он не давал принципиальных улучшений по сравнению с MPEG-2 (да и к тому же MPEG-2 стал широко использоваться в разных вариантах, в том числе и для HDTV), то он благополучно вымер.

MPEG-4 — очень мощный формат

MPEG-4 — стандарт для низкоскоростной передачи (64 kbps), находящийся еще в стадии разработки. Первую версию планируется закончить в 1999 году.

MPEG-J

MPEG-J — стандартное расширение MPEG-4 в котором используются Java — элементы.

MPEG-7

MPEG-7 — не является продолжение MPEG как такового — стал разрабатываться сравнительно недавно, планируется его закончить к 2001 г. MPEG — 7 будет обеспечивать стандарт для описания различных типов мультимедийной информации (а не для ее кодирования), чтобы обсепечивать эффективный

MHEG — (Multimedia & Hypermedia Expert Group — экспертная группа по мультимедиа и гипермедиа) — определяет стандарт для обмена мультимедийными объектами (видео, звук, текст и другие произвольные данные) между приложениями и передачи их разными способами (локальная сеть, сети телекоммуникаций и вещания) с использованием MHEG object classes. Он позволяет программным объектам включать в себя любую систему кодирования (например MPEG), которая определена в базовом приложении. MHEG был принят DAVIC (Digital Audio-Visual Council — совет по цифровому видео и звуку). MHEG объекты делаются мультимедиа приложениями используя multimedia scripting languages.

Утверждается, что MHEG — будущий международный стандарт для интерактивного TV, так как он работает на любых платформах и его документация свободно распространяема.

Источник

Все что нужно знать о видео кодеках и контейнерах, статья. Портал «www.hifinews.ru»

Сохранить и прочитать потом —

Сегодня, кажется, все стремятся стать кинематографистами. Люди используют для видеосъемки самые различные гаджеты и девайсы, включая мобильные телефоны, цифровые фотокамеры, портативные и профессиональные видеокамеры. А последнее поколение цифровых зеркальных фотокамер позволяет записывать видео с поддержкой высокого разрешения.

Чтобы научиться снимать хорошее видео, потребуется приложить определенные усилия, но все становится еще более сложным, когда вы захотите во всей красе продемонстрировать свой шедевр другим людям. Может быть, вам нужно загрузить его на YouTube, может вы собираетесь записать свой Blu-ray или DVD диск, возможно, захотите загрузить видео на мобильный телефон или планшетный компьютер.

Разобраться в том, какой кодек и контейнер лучше подойдет для создания вашего видеошедевра порой достаточно сложно. Помочь в решении этой проблемы сможет представленный далее материал.

Какая разница между кодеком и контейнером?

Начинающие пользователи часто бывают озадачены, когда пытаются выяснить разницу между кодеками и контейнерами. Сейчас слово Кодек стало чем-то общеупотребительным, а изначально термин являлся сокращением от понятия КОмпрессор-ДЕКомпрессор. Что же делают кодеки?

Они принимают цифровые медиа данные и либо сжимают их (для передачи и хранения), либо распаковывают для просмотра и перекодирования. Каждый кодек использует определенный метод кодирования и декодирования цифровых данных.

Несжатое (англ. raw означает необработанное или часто говорят « сырое») видео и аудио требует для хранения огромного дискового пространства. Несжатое видео высокой четкости формата 1080i, записываемое со скоростью 50 кадров в секунду, съедает до 410 гигабайт в час. Аудио с CD дисков, довольно устаревшее по современным стандартам, звучит около 74 минут при емкости диска 680 мегабайт. Однако, восьмиканальный звук, кодируемый с 24 битным разрешением, потребует уже 16 мегабит в секунду, или несколько гигабайт в час. Даже возможностей широкополосного соединения с интернет порой не хватит, чтобы послушать музыку в полном аудио разрешении. Вот почему цифровые видео и аудио записи должны быть сжаты для передачи и хранения.

После того как медиа данные ужаты в разумные пределы, они должны быть упакованы для транспортировки и последующего отображения. Для этого используются форматы-контейнеры, выполняющие роль «черного ящика», наполняемого различными медиа-форматами. Хорошие форматы контейнеров могут вмещать файлы, сжатые разными кодеками.

Давайте разберемся с типами кодеков.

Общее понятие о кодеках

Если вы пообщаетесь с людьми, которые занимаются видеообработкой или посетите соответствующие веб форумы, то будете, так или иначе, причастны к, порой бурным, дебатам о том, какой кодек лучше. В действительности, эффективность любого кодека во многом зависит от используемого режима сжатия и типа обрабатываемых видеоматериалов. Так что стоит рассматривать различные кодеки и с учетом их конкретного использования и особенностей сжимаемого материала. Далее в основном рассматриваются видео кодеки, но в разделе, посвященном контейнерам форматов, упоминается и об использовании аудиокодеков.

Ввод и архивирование видео

Большинство устройств современной бытовой электроники получает контент в каком-либо уже сжатом формате. Как правило, только профессиональные видеооператоры работают с несжатым HD видео. Конечно в идеале, если это возможно, при наличии очень емкой системы хранения, видеоархивы нужно хранить в оригинальном формате съемки, потому что при этом обеспечивается максимальное качество. Перекодировка видео из одного типа сжатия в другой может привнести едва различимые искажения, которые могут снизить качество изображения. (Подобные погрешности минимизирует хорошее программное транскодирование.) Сегодня предлагается множество кодеков, с определенной специализацией. С большинством из них обычный пользователь может никогда и не столкнуться. Следующий раздел посвящен кодекам, как системам сжатия/декомпрессии, используемым в составе специального программного обеспечения, которое позволяет кодировать или перекодировать видеофайлы.

x.264/ MPEG-4 AVC (Advanced Video Coding). Этот наиболее распространенный кодек используется в современных цифровых видео- и фотокамерах, в которых результаты съемки сохраняются в виде файлов на встроенных жестких дисках, картах памяти, и т.д.

MJPEG (Motion JPEG). Это более старый формат, используемый некоторыми цифровыми камерами и видеотехникой прежнего поколения. Он был разработан теми же специалистами (Joint Picture Experts Group), которые занимались еще ранее разработкой кодека JPEG для сжатия обычных статичных изображений, отсюда и название этого кодека.

DV и HDV. Стандарт DV был разработан консорциумом компаний производителей видеотехники для ленточных систем хранения информации и часто использовался в видеокамерах со слотом для ленточных мини кассет. Некоторые версии DV успешно использовались в профессиональных видеокамерах, была разработана версия HDV для поддержки высокого разрешения с ленточными кассетами.

Перейдем к устаревающим уже DVD или чуть более модным Blu-ray дискам. Несмотря на растущую популярность потокового видео, возможность передачи медиа данных с помощью дисков в обозримом будущем по-прежнему будет востребована. Записанные на диски материалы спокойно можно передавать там, где нет каналов связи и смотреть везде, даже там, где нет возможности подключиться к интернету.

MPEG-2. Необходимо различать кодек MPEG-2, также известный как x.262, от формата контейнера MPEG-2. MPEG-2 используется для сжатия видео на дисках DVD и сигналов телевидения высокой четкости (DVB), передаваемого по эфирным каналам. Первоначально MPEG-2 применяли и для сжатия на Blu-ray дисках, хотя большинство современных Blu-ray фильмов не используют MPEG-2.

x.264/MPEG-4 AVC. x.264 используется при сжатии видео для Blu-ray дисков. По сути это тот же кодек, который применяется для сжатия видео в современных видеокамерах. Данный метод очень масштабируемый и при высоком битрейте сжатое по стандарту x.264видео выглядит просто фантастически.

Microsoft VC-1. Microsoft VC-1 включает три разных по степени сжатия кодека. VC-1 Advanced Profile, также известный как Windows Media Video 9 Advanced Profile или просто WVC1 является одним из трех кодеков, применяемых для кодирования содержимого Blu-ray дисков. VC-1 в качестве альтернативы технологии Adobe Flash используется в интернет-платформе Microsoft Silverlight.

Потоковое и веб видео

Передача видео через интернет обязательно подразумевает компромиссы, в основном между качеством изображения и скоростью передачи данных, которая сегодня и ограничивает максимально достижимое качество. Скорость передачи или, как еще говорят, ширина канала во многом зависит от возможностей интернет-провайдера и используемой им технологии доставки сигнала в вашу квартиру.

WMV (Windows Media Video). Есть Windows Media Video кодек и контейнерный формат файла. Хотя, этот метод сжатия был и не так используем, как MPEG-1, в сети все еще есть много WMV контента. Но при создании своих видеоматериалов, его очевидно также не стоит применять.

x.264/ MPEG-4 AVC. x.264 обеспечивает при относительно низкой скорости передачи, достаточно высокое качество видео. x.264, вероятно, становится наиболее распространенным кодеком. Adobe поддерживает его во Flash, x.264может использоваться с изображениями HTML 5, на x.264ориентируется YouTube и Apple полностью поддерживает этот метод компрессии. Однако при создании видео сжатого в форматах x.264вы не сможете воспроизводить их на старых устройствах, это ставка на будущее.

Правильный контейнер: гибкий и удобный

Далее кратко рассмотрены наиболее распространенные сегодня контейнерные форматы медиафайлов. У каждого из них есть свои достоинства и недостатки. Выбор зависит от предполагаемой задачи. Контейнерные файлы, кроме сжатого видео, вмещают и цифровой звук, сжатый соответствующими аудио кодеками, а также меню и дополнительную информацию.

Контейнеры для архивирования и ввода

Также, как и с кодеками, Вы должны выбрать контейнерный формат для хранения сжатого видео с максимально возможным в ваших условиях качеством. Для большинства пользователей нужен просто способ сохранить свое видео, для того чтобы затем передавать его в потоковом виде по домашней сети или даже через интернет, но при этом никто не хочет видеть впоследствии на экране пиксельную структуру и смазанное изображение. Правильный контейнер поможет сохранить баланс между качеством и потоковыми возможностями.

Audio Video Interleave (AVI) – один из более старых контейнерных форматов Microsoft. Вероятно, его уже не стоит использовать в новых проектах.

MP4. Этот контейнерный формат разработан Motion Pictures Expert Group, известен также как MPEG-4, часть 14. Видео внутри файлов MP4 кодируется кодеком x.264, а аудио – кодеком AAC, но могут использоваться и другие стандарты сжатия звука.

VOB и BDAV MPEG-2. Эти контейнерные форматы используются для упаковки данных на DVD и Blu-ray дисках, соответственно. В файлах Blu-ray дисков (.m2ts) могут содержаться видеозаписи сжатые кодеками x.264и VC-1, звук может быть сжат одним из кодеков Dolby или использоваться несжатый многоканальный сигнал в формате PCM.

AVCHD: Этот стандарт контейнера применен во многих видеокамерах. Снимаемое видео предварительно сжимается кодеком x.264. Аудиосигнал для контейнера кодируется кодеком Dolby Digital (AC3) или используется несжатый – PCM.

Flash: Компания Adobe имеет собственный контейнерный формат Flash, который поддерживает множество кодеков. Большая часть недавно созданного Flash видео кодирована с использование видеокодека x.264и аудиокодека AAC, но не стоит ожидать, что на всех сайтах используются только эти кодеки, особенно для ранее созданного видео.

Какой кодек и контейнер выбрать

Если вы будете размещать свое видео на домашнем сервере, с тем чтобы впоследствии смотреть его на экране телевизора, подключаемого непосредственно к сети или через медиаплеер, необходимо выяснить какие форматы распознают телевизор и плеер. Практически всеми устройствами поддерживается сегодня кодирование в соответствии со стандартом MPEG-2, но в этом случае потребуется достаточно большой объем для хранения видео в HD разрешении. Очевидно, наиболее подходящим в ближайшем будущем можно считать различные варианты кодека x.264, в котором реализован алгоритм сжатия, поддерживаемый всеми популярными контейнерами.

Если больше интересует воспроизведение готового видео, и вы планирует нарезать (ripping) фильмы из своей персональной коллекции DVD дисков для передачи по домашней сети, вас может устроить контейнер MP4, как удачный компромисс между степенью сжатия и качеством.

Источник