Статьи

Про­сты­ми сло­ва­ми о ви­део­ко­де­ках 4K

Если у вас есть опыт транс­ля­ции или за­пи­си ви­део­сиг­на­ла, вы на­вер­ня­ка зна­е­те, что такое ви­део­ко­де­ки. Ви­део­ко­дек – это устрой­ство или про­грам­ма, ко­то­рая поз­во­ля­ет вам сжи­мать (ко­ди­ро­вать) боль­шие ви­део­фай­лы для по­сле­ду­ю­ще­го про­смот­ра или ре­дак­ти­ро­ва­ния – на­зва­ние об­ра­зу­ет­ся од­но­вре­мен­но из таких ан­глий­ских слов – «compressor/decompressor» (компрес­сор/деком­прес­сор) и «code/decode» (коди­ро­вать/декоди­ро­вать).

В кон­тек­сте осо­бен­но­стей про­фес­си­о­наль­ных на­стро­ек пря­мой транс­ля­ции или за­пи­си ко­де­ки умень­ша­ют раз­мер (или бит­рейт) по­то­ка дан­ных, поз­во­ляя осу­ществ­лять пе­ре­да­чу дан­ных на ши­ро­кую ауди­то­рию. На­при­мер, сжа­тый сиг­нал фор­ма­та 1080p30 обыч­но за­ни­ма­ет около 4–8 Мбит/с, в то время как несжа­той вер­сии сиг­на­ла по­тре­бо­ва­лось бы 1.5 Гб/с – а это в 250 раз боль­ше! С уче­том со­вре­мен­ных огра­ни­че­ний про­пуск­ной спо­соб­но­сти сети было бы прак­ти­че­ски невоз­мож­но осу­ще­ствить транс­ля­цию с таким вы­со­ким бит­рей­том без ис­поль­зо­ва­ния ви­део­ко­де­ков.

Пря­мая транс­ля­ция в 4K?

Транс­ля­ция или за­пись с раз­ре­ше­ни­ем 4K, если та­ко­вая воз­мож­на, опре­де­лен­но имеет свои пре­иму­ще­ства. Это, пре­жде всего, ка­че­ство и чет­кость видео, а также ши­ро­кие воз­мож­но­сти для даль­ней­шей об­ра­бот­ки.

С точки зре­ния фор­ма­тов и ко­де­ков, раз­ре­ше­ние 4К (3840х2160 пик­се­лей) со­дер­жит в че­ты­ре раза боль­ше пик­се­лей, чем самое по­пу­ляр­ное со­вре­мен­ное раз­ре­ше­ние Full HD (1920×1080), т.е. в одном кадре вы мо­же­те транс­ли­ро­вать зна­чи­тель­но боль­ше дан­ных для вашей ауди­то­рии.

К сча­стью, уже по­яви­лись новые ко­де­ки, ко­то­рые поз­во­ля­ют ра­бо­тать с раз­ре­ше­ни­ем 4К и выше.

Кодек H.265 – оп­ти­маль­ный выбор для 4K

H.265, также из­вест­ный как HEVC, - это пре­ем­ник ко­де­ка со­вре­мен­но­го по­ко­ле­ния H.264 (из­вест­но­го как AVC), ко­то­рый спо­со­бен ко­ди­ро­вать/де­ко­ди­ро­вать ви­део­сиг­нал с раз­ре­ше­ни­ем 4K. HEVC уста­нав­ли­ва­ет­ся на боль­шин­ство те­ле­ви­зо­ров 4K и ком­пью­тер­ных мо­ни­то­ров. При ко­ди­ро­ва­нии H.265 по­треб­ля­ет до 8-10 раз боль­ше вы­чис­ли­тель­ной мощ­но­сти, чем H.264, тем самым делая HEVC непри­год­ным для транс­ля­ции неболь­ших или сред­них по объ­е­му дан­ных с ис­поль­зо­ва­ни­ем по­след­них тех­но­ло­гий. Ре­сур­сы, предо­став­ля­ю­щие видео по за­про­су, как на­при­мер Netflix, обыч­но ко­ди­ру­ют свой видео-кон­тент за­бла­го­вре­мен­но, пре­жде чем сде­лать его до­ступ­ным для поль­зо­ва­те­лей. При этом такие ре­сур­сы могут себе поз­во­лить как до­пол­ни­тель­ные вы­чис­ли­тель­ные мощ­но­сти, так и уве­ли­че­ние вре­ме­ни ко­ди­ро­ва­ния, что яв­ля­ет­ся необ­хо­ди­мым для HEVC при транс­ля­ции видео 4K на более низ­ких бит­рей­тах.

Об­ра­ти­те вни­ма­ние, что ста­рые фор­ма­ты и ко­де­ки (AVC/H.264) по-преж­не­му спо­соб­ны об­ра­ба­ты­вать видео с раз­ре­ше­ни­ем 4K, а раз­ни­ца за­клю­ча­ет­ся в том, что новые, типа HEVC, де­ла­ют это более эф­фек­тив­но. При этом ка­че­ство видео при уве­ли­чен­ной сте­пе­ни сжа­тия стало лучше, и это не ска­за­лось на бит­рей­те. HEVC, спо­соб­ный под­дер­жи­вать раз­ре­ше­ния до 8K (8192×4320) – это видео-фор­мат бу­ду­ще­го!

При этом нет ни­ка­ких рас­хо­дов для ко­неч­ных поль­зо­ва­те­лей, свя­зан­ных с HEVC/H.265, в то время как про­из­во­ди­те­ли обо­ру­до­ва­ния, по­став­щи­ки плат­ных про­грамм и по­то­ко­вых сер­ви­сов обя­за­ны вы­пла­чи­вать ро­я­л­ти за ис­поль­зо­ва­ние HEVC тех­но­ло­гии в своих про­дук­тах и/или услу­гах. На­гляд­ным при­ме­ром могут стать со­вре­мен­ные те­ле­ви­зо­ры или мо­ни­то­ры 4К, в ко­то­рые кодек H.265 встра­и­ва­ет­ся при про­из­вод­стве, а поль­зо­ва­те­ли фак­ти­че­ски по­лу­ча­ют его бес­плат­но при по­куп­ке со­от­вет­ству­ю­ще­го устрой­ства.

Бес­плат­ные сер­ви­сы видео-транс­ля­ций (на­при­мер, YouTube) тра­ди­ци­он­но были осво­бож­де­ны от вы­пла­ты от­чис­ле­ний – но это не кос­ну­лось HEVC. Такое ис­клю­че­ние по­ро­ди­ло ряд ин­те­рес­ных сов­мест­ных раз­ра­бо­ток из­вест­ных вы­со­ко­тех­но­ло­ги­че­ских ком­па­ний в сфере со­зда­ния новых видео-фор­ма­тов с от­кры­тым ис­точ­ни­ком.

«Alliance for Open Media»

Недо­воль­ные пра­ви­ла­ми ли­цен­зи­ро­ва­ния и па­тент­ны­ми от­чис­ле­ни­я­ми, свя­зан­ны­ми с HEVC, такие тех­но­ло­ги­че­ские ги­ган­ты, как Microsoft, Google, Mozilla, Cisco, Intel, Netflix и Amazon сфор­ми­ро­ва­ли новый кон­сор­ци­ум: Alliance for Open Media (АОМ). Это неком­мер­че­ская ор­га­ни­за­ция, на­це­лен­ная на раз­ра­бот­ку но­во­го по­ко­ле­ния ви­део­ко­де­ков, фор­ма­тов ко­ди­ро­ва­ния видео и свя­зан­ных с ними тех­но­ло­гий. К 2016-2017 годам AOM пла­ни­ру­ет внед­рить новую тех­но­ло­гию, поз­во­ля­ю­щую более эф­фек­тив­но сжи­мать ви­део­дан­ные, что в свою оче­редь су­ще­ствен­но сни­зит на­груз­ку на ин­тер­нет-со­еди­не­ние и за­мет­но по­вы­сит воз­мож­но­сти со­вре­мен­ных веб-сетей, пе­ре­да­ю­щих видео на пер­со­наль­ные ком­пью­те­ры, смарт­фо­ны, иг­ро­вые кон­со­ли, по­то­ко­вые при­став­ки, те­ле­ви­зо­ры и т. п. Также при ис­поль­зо­ва­нии но­во­го фор­ма­та не будет преду­смат­ри­вать­ся упла­та ро­я­л­ти. От­сю­да сле­ду­ет, что любая ком­па­ния смо­жет со­зда­вать ПО, ко­то­рое будет спо­соб­но кон­вер­ти­ро­вать, а также со­зда­вать файлы без необ­хо­ди­мо­сти в опла­те ли­цен­зи­он­ных сбо­ров.

Мно­гие из чле­нов груп­пы уже внес­ли свой вклад в раз­ра­бот­ку но­во­го по­ко­ле­ния ко­де­ков 4K; в Cisco со­зда­ли Thor, Mozilla ра­бо­та­ет с Daala, а Google с VP9. Недав­но к Аль­ян­су при­со­еди­ни­лись AMD, ARM, Intel и Nvidia.

VP9 – самый по­пу­ляр­ный из ко­де­ков 4K

Кодек VP9 имеет от­кры­тый ис­ход­ный код и его ис­поль­зо­ва­ние не тре­бу­ет упла­ты ро­я­л­ти. По­пу­ляр­но­стью он обя­зан ис­поль­зо­ва­нию в веб-при­ло­же­ни­ях при по­сте­пен­ном пе­ре­хо­де от тех­но­ло­гии Flash к HTML5.

VP9 в на­сто­я­щее время ре­а­ли­зу­ет­ся в сле­ду­ю­щих бра­у­зе­рах:

• Chromium и Google Chrome,
• Opera,
• Mozilla Firefox,
• Microsoft Edge.

Дру­гим круп­ней­шим поль­зо­ва­те­лем VP9 яв­ля­ет­ся по­пу­ляр­ная видео-плат­фор­ма от Google, YouTube, ко­то­рая пред­ла­га­ет VP9 для всех раз­ре­ше­ний. Тем не менее, несмот­ря на по­пу­ляр­ность VP9 для ин­тер­нет, у AOM есть боль­шие планы на даль­ней­шую раз­ра­бот­ку ко­де­ков 4K.

AV1 – бу­ду­щее 4K ко­де­ков для ин­тер­нет

Сей­час члены AOM при­ла­га­ют сов­мест­ные уси­лия для раз­ра­бот­ки но­во­го видео-фор­ма­та сво­бод­но­го от упла­ты ро­я­л­ти. Он носит на­зва­ние AOM Video (AV) и со­зда­ет­ся на ос­но­ве VP9 и тех­но­ло­гии на базе ко­де­ков Thor (от Cisco) и Daala (от Mozilla). Пер­вая вер­сия AV1, ве­ро­ят­нее всего, будет вы­пу­ще­на к марту 2017 года.

Цель AV1 – по­вы­сить эф­фек­тив­ность бит­рей­та по срав­не­нию с HEVC и VP 9 при­мер­но на 50% при под­держ­ке более вы­со­ких раз­ре­ше­ний (т.е. 4K).

Учи­ты­вая, какие имен­но ком­па­нии фор­ми­ру­ют AOM, можно пред­по­ло­жить, что AV1 будет под­дер­жи­вать­ся круп­ней­ши­ми бра­у­зе­ра­ми (Mozilla, Microsoft, Google), из­вест­ны­ми дис­три­бью­те­ра­ми кон­тен­та (Netflix, Amazon, YouTube) и мно­ги­ми про­из­во­ди­те­ля­ми обо­ру­до­ва­ния.

Что зна­чат 4K ко­де­ки для пря­мой транс­ля­ции?

Как мы уже упо­ми­на­ли выше, новые ко­де­ки типа H.265 мень­ше под­хо­дят для пря­мых транс­ля­ций, так как про­цесс ко­ди­ро­ва­ния ви­део­сиг­на­ла с ис­поль­зо­ва­ни­ем дан­ных ко­де­ков у стан­дарт­но­го ком­пью­те­ра за­ни­ма­ет го­раз­до боль­ше вре­ме­ни и тре­бу­ет зна­чи­тель­ной вы­чис­ли­тель­ной мощ­но­сти. До тех пор, пока новые тех­но­ло­гии не ста­нут менее за­трат­ны­ми в плане ис­поль­зо­ва­ния ком­пью­тер­ных ре­сур­сов, ре­ко­мен­ду­ем при­дер­жи­вать­ся ко­де­ков H.264/AVC для по­то­ко­во­го пе­ре­да­чи дан­ных в ре­жи­ме ре­аль­но­го вре­ме­ни. Ко­де­ки с от­кры­тым ис­ход­ным кодом, такие как VP9, в на­сто­я­щее время не вхо­дят в про­грамм­ное/ап­па­рат­ное обес­пе­че­ние боль­шин­ства устройств – но это может из­ме­нить­ся в бли­жай­шем бу­ду­щем.

Тем не менее, не важно, какой тип 4K ко­де­ка или видео-фор­ма­та вы пред­по­чли бы, у вас в любом слу­чае есть воз­мож­ность транс­ля­ции или за­пи­си в 4K с по­мо­щью адап­тив­ной по­то­ко­вой тех­но­ло­гии. Даже если вы ко­ди­ру­е­те сиг­нал в одном фор­ма­те, на­при­мер, в AVC, боль­шин­ство по­то­ко­вых сер­ви­сов, таких как YouTube, ав­то­ма­ти­че­ски пе­ре­ко­ди­ру­ют ваш H.264-поток в VP9 (или AV1 в бу­ду­щем).

Поль­зо­ва­те­ли наших устройств для за­хва­та, за­пи­си и транс­ля­ции сиг­на­ла могут быть уве­ре­ны, что про­дук­ция Epiphan с под­держ­кой 4K га­ран­ти­ро­ва­но ра­бо­та­ет с раз­ре­ше­ни­я­ми 4K, и те­перь ваши транс­ля­ции будут еще более яр­ки­ми и ди­на­мич­ны­ми.