Что такое кодеки: какие бывают и для чего нужны

Кодеки позволяют сжимать аудио- и видеофайлы без заметной потери качества. Благодаря этому во время видеовстреч можно хорошо слышать и видеть собеседников даже при низкой скорости интернета. Разбираемся, как работают кодеки и какие используются в Толке.

Елена Халуторных Автор Толка

Что такое кодеки

Кодек — это программа, которая кодирует и декодирует данные. Название складывается из двух частей:

• «ко» — coder (кодировщик), compressor (сжиматель),

• «дек» — decoder (декодировщик), decompressor (разжиматель).

Кодеки позволяют сжимать содержимое файлов — это нужно, чтобы они помещались в памяти телефонов, компьютеров и других устройств. Без специальных программ двухминутное видео, снятое на смартфон, может весить гигабайты. В закодированном виде данные хранят и передают, а когда их нужно просмотреть или изменить, информация расшифровывается.

Без кодеков невозможно представить работу сервисов видеосвязи, стриминговых платформ, онлайн-кинотеатров.

Это работает так: Сергей планирует провести совещание по видеосвязи с коллегами. После запуска приложения смартфон устанавливает связь с устройством собеседников. Затем видео- и аудиопотоки с камеры и микрофона Сергея синхронизируются, их начинают обрабатывать программы. Видео- и аудиокодеки сжимают изображение и звук, удаляя избыточную информацию. Сжатый поток через сеть отправляется коллегам. На устройствах собеседников также работают кодеки: они декодируют полученный зашифрованный контент, и на смартфонах появляются звук и картинка. То же самое происходит и в обратном направлении, когда Сергей получает видеопоток от коллег. Процесс кажется сложным, но на практике все происходит в режиме реального времени.

Сами кодеки никакие данные не воспроизводят. Не путайте их с проигрывателями: чтобы посмотреть видео или послушать аудио, понадобится отдельная программа. При этом в некоторые популярные плееры кодеки предустановлены, чтобы распаковать видео в проигрывателе. Кроме того, кодеры и декодеры не хранят информацию — для этого используются контейнеры.

Что делают кодеки

Основная функция кодеков — сжать данные так, чтобы их можно было хранить и передавать. Благодаря этим программам, видео и аудио весят в разы меньше, чем необработанные файлы. Возможности устройств тоже не безграничны. Один фильм в хорошем качестве без обработки может весить терабайты памяти, что для обычного компьютера слишком много.

Чем эффективнее кодеки справляются со своей задачей, тем лучше остается ощущение от качества картинки и звука.

Помимо сжатия данных, кодеки:

• Положительно влияют на качество звука и видео при распаковке файла в проигрывателе. Установка технически более совершенных программ позволяет просматривать видео и прослушивать аудио в более высоком качестве. Например, кодек MP3 поддерживает всего два канала, из-за чего звучание может быть плоским. Аудиокодеры WMA, AAC, Monkey's Audio работают с большим числом каналов, что делает звучание более объемным.

• Кодеки могут адаптироваться к изменению скорости интернета, чтобы звук и видео передавались без проблем. Это актуально для видеоконференций и стримингов. Так, если скорость интернета уменьшается, кодек автоматически снижает качество передачи, чтобы избежать задержек. Если скорость увеличивается, программа улучшает качество, чтобы изображения и звук были более четкими.

Как происходит кодирование видео и аудио

Кодеки используют разные методы сжатия. Например, для кодирования видео используется как внутрикадровое, так и межкадровое сжатие. Чтобы сжать отдельный кадр, кодер может увеличить каналы света, но уменьшить каналы цвета. Человеческому глазу разница будет не видна, а вот вес кадра сократится в два раза. То есть такой метод сжатия позволяет оптимизировать размер каждого отдельного кадра.

Межкадровое сжатие работает так. Изображение разбивается на несколько блоков. Кодек сравнивает между собой сегменты соседних кадров. Если между картинками ничего не изменилось, программа схлопывает их в одну. Если кадры чем-то отличаются между собой, кодируется только не совпадающая часть — это тоже экономит место. Такой способ позволяет сжимать видео в сотни раз.

Также кодеки умеют «предсказывать» будущие кадры. Например, в кадре по проезжей части начинает ехать машина. По направлению движения программа прогнозирует, где окажется объект в последующих изображениях. Если предсказание точное, данные из реального кадра не нужны, можно обойтись предположением. Если прогноз оказался неточным, кодируется разница между реальным и предполагаемым кадром — это тоже позволит сохранить память.

Кодеки предсказывают содержание не только соседних кадров, но и блоков внутри одной картинки. Если в центре есть сегмент с небом синего цвета, алгоритм предположит, что рядом с ним находится точно такой же блок. Результат тот же — точные предсказания позволяют не обрабатывать данные реального кадра и облегчить видео. Чем лучше алгоритмы кодера умеют предсказывать, тем эффективнее они работают.

Для сжатия звука используются алгоритмы, которые ищут в аудиодорожке повторяющиеся элементы, чтобы не кодировать их. Еще аудиокодеки могут находить тихие звуки, а также те, что находятся на частотах, недоступных для восприятия человеком. Кодеры передают ее менее точно или убирают совсем.

Аудиокодеки

Для обработки аудиозаписей и музыки используются аудиокодеки. Расскажем о них подробнее.

Аппаратный аудиокодек

У аппаратных аудиокодеков есть вещественная основа — это чип или микросхема. Он может быть частью звуковой карты устройства или занимать ее полностью.

Деталь преобразовывает аналоговый звук в цифровой формат и обратно. Это необходимо, поскольку компьютер не может напрямую обрабатывать физические сигналы, состоящие из колебаний воздуха. Поэтому сначала кодек переводит аналоговый звук в цифровой формат. В таком виде компьютер уже может обрабатывать звук. Кодек работает и наоборот: человек не может воспринимать звук в цифровом формате, ему нужен аналоговый. Например, в памяти компьютера музыка записана в виде двоичного кода. Через динамики или наушники мы слышим уже аналоговую версию звука, которую создают колебания мембран, — это результат работы аудиокодеков.

Программный аудиокодек

Кроме аппаратных, есть еще программные кодеки — это специальные программы, которые кодируют и декодируют аудио. Аудиокодеры такого типа сначала сжимают, а затем распаковывают звуковые данные. Задача аудиокодека — сделать звуковое содержимое файла меньше, не ухудшая его качество. Это помогает не только экономить место в памяти устройства, но и передавать больше данных за тот же промежуток времени за счет уменьшения размера данных.

Программные аудиокодеки используются для сжатия и передачи аудиоданных в медиаплеерах, потоковых сервисах, мессенджерах и других приложениях. Они могут работать как с одним, так и с несколькими алгоритмами сжатия данных.

Спецификации аудиокодеков

Большинство современных аудиокодеков работает на основе спецификации High Definition Audio (HDA), разработанной компанией Intel. Она определяет стандарты, которые используются для передачи и обработки аудиоданных. Требования HDA дают возможность подключать к устройствам наушники, микрофоны, динамики, а также передавать звук высокого качества.

Видеокодеки

Компьютеры, смартфоны, телевизоры и даже оборудование в кинотеатрах поддерживают различные кодеки, чтобы обрабатывать видеоконтент. Зачастую наборы кодеков встроены в медиапроигрыватели для воспроизведения видео, чтобы обычные пользователи не устанавливали кодек специально для каждого видео. Но если каких-то программ не достает, всегда можно скачать и настроить их вручную.

О видеокодеках важно знать тем, кто публикует ролики на различных сервисах. Например, у YouTube есть рекомендации по настройкам кодирования видео, которые пользователям лучше установить перед загрузкой видео на сервис. Видеохостинг советует использовать видеокодек H.264 и контейнер MP4, иначе ролик может быть неверно обработан. Эту же программу лучше всего использовать для прямой трансляции на YouTube.

Какие бывают кодеки

Также кодеки можно разделить в зависимости от области их применения. Так, для монтажа видео и его обработки, просмотра фильмов и съемки видео на камеру используются разные кодеки, то есть разные алгоритмы сжатия. Рассмотрим разные типы кодеков.

Чаще всего можно встретить эти типы видеокодеков:

• DivX. Кодек появился в конце прошлого века и просуществовал до 2020 года. Работает с форматами DivX, AVI, MKV, HEVC. Большинство фильмов в начале двухтысячных обрабатывали при помощи этого кодека. Он поддерживается большинством видеоплееров.

• XviD. Такой формат кодека подходит для распаковки видео в формате MPEG-4 ASP. Основное его преимущество — высокая степень сжатия по сравнению с другими программами. Несмотря на сильное сжатие, после распаковки видео воспроизводится в обычном качестве.

• h.264 или Advanced Video Codings (AVC). Считается одним из самых популярных кодеков, в нем мы смотрим видео на стриминговых платформах и фильмы. На смену этому кодеку приходит h.265 или HEVC, который отлично работает с видео высокого разрешения. Этот кодек используется на всех устройствах от Apple и поддерживается современными процессорами. 

• MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 — семейство кодеков, которые используется в том числе для YouTube и Skype.

• AV1 (Alliance for Open Media Video 1) — один новых видеокодеков. Он позволяет смотреть видео в высоком качестве даже с при низкой скорости интернета. Но пока он требует более мощного оборудования, чем могут позволить себе большинство пользователей. Для кинотеатров, стримингов и телевизоров тоже нужна более современная и дорогая техника.

Разные типы кодеков есть и для аудио:

• MP3 (MPG, MPEG). Кодек универсален, работает на любых устройствах и проигрывателях, но поддерживает только два канала, из-за чего звучание для слушателя может быть плоским.

• WMA (Windows Media Audio). Программа, разработанная Microsoft, как альтернатива формату MP3. По сравнению с ним лучше сжимает аудио, при этом сохраняя качество звука.

• AAC (Advanced Audio Coding). Кодек разработан Apple и используется на устройствах бренда. Еще одно применение — спутниковое радио. Работает на большем количестве частот и каналов по сравнению с MP3 форматом.

• Dolby Digital (AC-3). Аудиокодер поддерживает многоканальный звук, часто используется в цифровом телевидении и кинематографе. Программа обеспечивает объемное звучание даже в домашних условиях на телевизоре или компьютере.

Какие кодеки используются в Контур.Толке

Работа приложений видеосвязи невозможна без аудиокодека. Он отвечает за то, чтобы участники конференции слышали друг друга. С одной стороны, кодек обрабатывает входящую звуковую информацию, а с другой — передает исходящие данные собеседнику. От аудиокодека также зависят функции приложения: возможность групповых созвонов, подключения наушников, колонок и другое.

В Контур.Толке используется аудиокодек opus — он поддерживает многоканальный звук и адаптируется к изменениям качества интернета. Аудиокодек практически без потерь обеспечивает хорошее качество звука и речи, помогает четко слышать собеседника.

Для высокого качества изображения в Толке применяются видеокодеки VP8 и VP9 — их используют многие ВКС-системы и видеохостинги. Эти кодеки поддерживаются всеми браузерами. Программы основаны на современных алгоритмах, что позволяет кодировать и декодировать видео с высокой скоростью с сохранением хорошего качества картинки. Попробуйте показать экран собеседникам в Толке — пользователи увидят картинку так, как если бы смотрели на монитор компьютера прямо из вашего кабинета.

Проведите онлайн-встречу в Контур.Толке

Бесплатный доступ для новых пользователей

Зарегистрироваться

Чем отличается кодек от контейнера

Контейнер — это хранилище информации. Он объединяет несколько видов данных в один мультимедийный файл: видеоряд, звуковые дорожки с вариантами озвучек или на разных языках, субтитры. Контейнер содержит информацию о кодеках, которые сжимали информацию. Когда файл придется декодировать, контейнер укажет, какие декодеры использовать для распаковки.

Контейнеры бывают разных типов — пользователям они знакомы по названиям форматов или расширений видеофайлов. Вот наиболее популярные форматы контейнеров:

• AVI

• MKV

• MOV или QT

• MP4

• OGG

• 3GP

• MPG и другие.

Перечисленные типы контейнеров могут включать содержание любых видов: видео, звук, текст. Но некоторые контейнеры подойдут только для хранения аудиозаписей, например, AIFF, WAV, XMF.

Что такое пакеты кодеков

Пакет кодеков — это набор программ, которые могут пригодиться для работы устройства с видео и аудио. Как правило, они универсальны, подходят для разных операционных систем, компьютеров, ноутбуков, плееров и браузеров. Пакет кодеков удобен тем, что не нужно подбирать программу для каждой задачи — в наборе уже есть все необходимое.

Вот несколько пакетов кодеков, которые можно установить:

• K-Lite Codec Pack. Один из наиболее распространенных пакетов программ. Он включает множество кодеков, которые могут распаковать видео и аудио любого формата: MP4, MKV, AVI, WMV, RM, OGM, MP3, M4A, APE, MKA, Opus и другие. Программа устраняет проблемы при просмотре видео c HDR-технологиями и с DVD-дисков. Серия пакетов включает базовый набор, расширенный и для монтирования видео.

• DivX Plus Codec Pack. В пакет входят кодеки для аудио и видео: H.264, MKV, DivX, AAC. Набор позволяет смотреть ролики в высоком разрешении 4K, при этом процессор сильно не нагружается. С помощью программ даже видео в браузере получится смотреть в Full HD.

• Media Player Codec Pack. Пакет подойдет для использования в домашних условиях. Он поддерживает большинство неспецифических форматов видео и подходит для проигрывателя Windows Media Player. Для тех, кто монтирует видео, есть специальный пакет Plus.

• X Codec Pack. Еще один базовый набор программ для ежедневного использования. Профессионалам, работающим с видео, он не подойдет, но для просмотра фильмов и сериалов — вполне. Вместе с набором кодеков устанавливается собственный плеер, но подойдет и тот, что уже есть на устройстве.

• Advanced Codeсs Windows. В отличие от многих пакет не предлагает использовать свой проигрыватель, а автоматически встраивается в уже существующее на компьютере. Набор поддерживает стриминги в большинстве браузеров, а также имеет русскоязычный интерфейс, чем не могут похвастаться многие другие пакеты.

Проведите онлайн-встречу в Контур.Толке

Бесплатный доступ для новых пользователей

Зарегистрироваться