Что такое кодек?: Разбираем аудио- и видеокодеки

Как работают кодеки?

Точный процесс зависит от типа медиаданных, но кодек анализирует входной медиафайл и определяет избыточные данные или те, которые вряд ли будут замечены при воспроизведении. Эти данные удаляются или представляются более эффективно, что приводит к созданию файла меньшего размера по сравнению с исходным.

В видео то, что делает кодек, зависит от того, как он обрабатывает движение. Каждый кадр описывается во взаимосвязи с окружающими его кадрами, а не сохраняется полностью, поскольку большая часть изображения часто остается неизменной от одного кадра к другому.

Подобно видеокодекам, аудиокодеки сжимают звук — будь то сольный музыкальный трек или звуковая дорожка, сопровождающая демонстрацию продукта. К обоим типам применяются одни и те же принципы сжатия.

Битрейт и качество видео связаны напрямую. Битрейт — это объем данных, используемый на каждую секунду видео или аудио, и более высокий битрейт обычно позволяет сохранить больше деталей при сжатии. Большее сжатие означает меньший размер файла, но потенциально более низкое качество видео, в то время как меньшее сжатие сохраняет больше деталей, но требует больше хранилища и пропускной способности для обработки этих дополнительных данных.

Кодеки с потерями и без потерь

Среди типов кодеков самое базовое различие заключается в том, является ли их сжатие с потерями или без потерь. Сжатие с потерями навсегда отбрасывает данные для уменьшения размера файла, в то время как сжатие без потерь сохраняет все исходные данные файла. Насколько заметна эта потеря, зависит от содержимого и степени сжатия.

Сжатие с потерями является стандартным для стриминговых платформ и веб-доставки, поскольку зрители часто не могут заметить разницу при типичном битрейте. Но когда пропускная способность потоковой передачи ограничена, эти кодеки кодируют файлы с более низким битрейтом для компенсации, чтобы воспроизведение оставалось максимально плавным для большинства зрителей. Агрессивное сжатие может сделать видео угловатым или размытым, а звук — приглушенным или искаженным.

Кодеки AAC и H.264 используют кодирование с потерями, и их широкая поддержка на устройствах и стандартизация являются еще одной важной причиной, по которой сжатие с потерями стало стандартом по умолчанию для повседневного стриминга и воспроизведения.

С другой стороны, сжатие без потерь точно восстанавливает видео во время воспроизведения. Это означает, что большие файлы остаются большими, поэтому сжатие без потерь лучше подходит для профессионального кинопроизводства и архивирования. При повседневной доставке дополнительные затраты на хранение и пропускную способность перевешивают выгоду от поддержания файлов сверхвысокого качества.

FLAC — распространенный пример кодирования без потерь, который обычно используется, когда аудиофайлы должны выдерживать многократные циклы редактирования без ухудшения качества.

4 распространенных видеокодека

Правильный видеокодек зависит от цели его использования — будь то стриминг, монтаж, вещание или архивирование. В частности, стриминговые кодеки склонны предпочитать эффективность сжатия и широкую совместимость исходному качеству, поскольку файлы должны передаваться по непредсказуемым сетям.

Некоторые видеокодеки являются открытыми и не требуют выплаты роялти, в то время как другие являются проприетарными и требуют лицензирования, что влияет на стоимость и совместимость по мере масштабирования. Вот четыре наиболее распространенных из них, с которыми вы столкнетесь.

1: H.264/AVC

H.264, также известный как AVC, работает на большем количестве устройств, браузеров и платформ, чем любой другой доступный сегодня видеокодек. Даже при низких битрейтах он поддерживает стабильное качество видео, поэтому его часто выбирают, когда широкий охват важнее выжимания максимума из эффективности сжатия.

2: H.265/HEVC

H.265, или HEVC, примерно в два раза повышает эффективность сжатия по сравнению с H.264, обеспечивая примерно такое же качество при примерно вдвое меньшем битрейте. Это наиболее важно для контента в формате 4K и HDR, поскольку такие файлы содержат гораздо больше данных, чем стандартное разрешение, а эффективность HEVC позволяет удерживать битрейт на управляемом уровне без видимого падения качества. Обратной стороной является вычислительная мощность: HEVC требует больше ресурсов для кодирования и декодирования, и некоторые устройства и браузеры не поддерживают его на уровне системы.

3: VP9

VP9 — это кодек, созданный Google и используемый в продуктах Google, включая браузеры Chrome и YouTube. Его сжатие позволяет создавать меньшие по размеру и более качественные файлы по сравнению с H.264, при этом он не облагается лицензионными сборами, поэтому он является жизнеспособным выбором для всех, кто создает решения за пределами линейки кодеков с лицензией MPEG.

4: AV1

Разработанный Альянсом за открытые медиа (Alliance for Open Media), AV1 представляет собой открытый кодек без роялти, который превосходит как H.264, так и VP9 по эффективности сжатия. Благодаря такому сочетанию качеств индустрия стриминга движется к тому, чтобы сделать AV1 стандартным кодеком для высококачественного веб-видео без тех же лицензионных расходов, которые свойственны кодекам AVC/HEVC.

Попробуйте видеоредактор Vimeo →

3 распространенных аудиокодека

Те же принципы сжатия, которые применяются к видеофайлам, применимы и к аудио, только они настроены на звук, а не на изображения. Вот три аудиокодека, которые вы, скорее всего, встретите в сети.

1: MP3

MP3 воспроизводится практически на любом устройстве с динамиком. Этот кодек существует уже несколько десятилетий и по сей день остается самым узнаваемым именем в сфере сжатия звука. Более новые кодеки, такие как AAC и Opus, сжимают данные более эффективно, но MP3 остается стандартом, когда широкий охват важнее размера файла.

2: AAC

Advanced Audio Coding, или AAC, стал стандартным выбором для стриминга и аудио в видео. Он соответствует битрейту MP3, но превосходит этот кодек по качеству звука. Браузеры, устройства и платформы по всему спектру обычно поддерживают его без какого-либо дополнительного программного обеспечения.

3: Opus

Opus отлично справляется как с музыкой, так и с речью, плавно подстраиваясь под меняющийся битрейт и поддерживая низкую задержку. Именно эта адаптируемость делает его незаменимым для прямых трансляций и видеосвязи в реальном времени, когда условия сети нестабильны. К тому же он не требует роялти, поэтому он более доступен, чем некоторые другие аудиокодеки.

Кодек против контейнера: в чем разница?

Кодек и контейнер часто путают, но они выполняют разные задачи.

Контейнер, иногда называемый форматом файла, — это оболочка, которая удерживает вместе сжатые видео- и аудиопотоки. MP4, MOV и MKV — все это примеры контейнеров.

Видеокодек — это алгоритм, который выполняет фактическое сжатие и распаковку внутри этой оболочки. Например, файл MP4 может содержать видео, закодированное с помощью H.264 или AV1. Именно поэтому файл может открываться нормально, но не воспроизводиться должным образом на стриминговой платформе или домашней колонке: контейнер поддерживается, а кодек внутри него — нет.

Часто задаваемые вопросы

Какой видеокодек лучше всего подходит для MP4?

MP4 поддерживает несколько видеокодеков, но H.264 остается самым надежным выбором для широкой совместимости на различных устройствах и в браузерах. AV1 занимает почетное второе место и предлагает лучшую эффективность сжатия, если вы ставите во главу угла размер файла и качество, а не гарантированное воспроизведение на устаревшем оборудовании (например, корпоративное обучающее видео, когда вы точно знаете, что у каждого в офисе новый MacBook).

Какие кодеки используются для видеоконференций?

Инструменты для видеоконференций полагаются на кодеки, созданные для низкой задержки, а не для максимального сжатия, поскольку вызов должен идти синхронно в реальном времени. H.264 распространен для видеочасти, в то время как Opus часто обрабатывает звук, так как он хорошо адаптируется к человеческой речи в условиях нестабильной сети.

Какой видеокодек лучше всего подходит для стриминга?

H.264 остается наиболее совместимым вариантом для потоковой передачи, обеспечивая надежное воспроизведение практически на любом устройстве и платформе. AV1 и HEVC сжимают данные эффективнее и подходят для трансляций более высокого качества, хотя поддержка этих форматов на устройствах все еще догоняет возможности H.264.

Как Vimeo обрабатывает кодирование видео

На Vimeo загружаемые видео кодируются автоматически, поэтому авторам никогда не приходится самостоятельно выбирать кодек. Vimeo перекодирует каждое загруженное видео в несколько форматов: H.264 для широкой совместимости с устройствами, HEVC для контента в формате HDR и AV1 для более четкого изображения на поддерживающих его устройствах. Таким образом, каждый зритель получает оптимальное качество для своей пропускной способности.

Vimeo по возможности использует открытые бесплатные кодеки, такие как AV1 и Opus, поскольку они обеспечивают высокое качество без дополнительных лицензионных сборов и ограничений для определенных устройств. Это обеспечивает стабильное воспроизведение во всей видеотеке, независимо от того, смотрит ли зритель видео со смартфона, ноутбука или Smart TV, а значит, вам придется принимать на одно решение по оптимизации видео меньше.