Что такое XAVC SФормат XAVC Sony используется всё большим количеством профессиональных видеокамер. Почему же они выбирают ещё один формат? Наверное, для этого были веские причины. В профессиональной видео-индустрии прогресс движется настолько быстро, что невозможно ни секунды задержаться на месте. Будь оно так, мы бы всё ещё использовали Digital Betacam.

Но факт есть факт, что разрешение 4K не поддерживалось должным образом ни одним из существующих форматов. Необходимо было что-то новое, чтобы улучшить качество и удобство наряду со сведением к минимуму требований к видео битрейту (а следовательно, и к хранению на носителе). Вот лишь один пример: существующие кодеки на основе H.264 не справляются с кодированием 1080 50p/60p. А это режим, который всё чаще используется в современном кинопроизводстве.
 
Конечно, некоторые эксперты отмечают, что новый формат может оказаться попыткой Sony сделать его собственностью своих камер. Это небезосновательно, ведь каждая компания хочет заставить клиентов покупать только собственные продукты, но потратив время на изучение подробностей о XAVC, становится ясно, что это подлинный технический прогресс, который даёт реальные преимущества пользователям, который является достаточно гибким, чтобы шагать в ногу со временем.
 
С 2012 года большинство систем нелинейного монтажа обеспечили встроенную поддержку для нового формата, и это также распространяется на большую часть новой линейки камер Sony.
 
Рассмотрим немного теоретической подоплёки. Кодек XAVC основан на H.264, но идея, что H.264 останется единственным стандартизированным кодеком не сработала на практическом уровне. Есть десятки настроек и оптимизаций и принципиально различных параметров, которые могут быть установлены в соответствии с характеристиками камеры или способом использования, и это явилось той причиной, почему Sony решили разработать свой собственный набор кодеков, который называется XAVC.
 
H.264 можно представить себе в виде набора строительных блоков – инструментария, которым воспользовалась Sony для создания своей XAVC экосистемы. Она изменила алгоритмы, сделав их более эффективными, и добавила препроцессор, подготавливающий видео перед процессом кодирования. Всё это означает, что когда берётся лучшее из других кодеков, результат получается более эффективным и удобным для пользователя. Более того, XAVC S был построен с использованием новейших технологий кодирования, уровня 5.2, что гарантирует ещё большую эффективность.
 
Широкий спектр битрейтов
Это необходимая черта кодека. За последние несколько лет варианты получения данных с сенсоров видеокамер разрослись как грибы. Для 4K-видео требуется датчик с 8 мегапикселями, и датчики с таким разрешением были в доступе по крайней мере в течение последних десяти лет, но только недавно появилась возможность высокоскоростного съёма данных, чтобы можно было записывать с них видео. Напомню, что Full HD требует всего около 2.5 мегапикселей, так что для 4K нужно 4-кратное увеличение скорости передачи несжатых данных.
 
Кодек XAVC спроектирован для масштабирования битрейта от 15 Мбит/с до 960 Мбит/с. Это охватывает любую вероятную частоту кадров (кроме ультра медленного движения) и включает в себя и HD, и 4К.
 
Захват и обработка
Предыдущие версии H.264 были предназначены в первую очередь для обработки, а не захвата видео. Это привело к неэффективности и трудности масштабирования высоких битрейтов. Например, тип H.264, предназначенный для Blu-Ray и спутникового вещания, никогда не будет идеальным для камер. Обратившись к основным блокам формата, Sony смогла сделать кодек, который в равной степени хорошо чувствует себя в камерах и в пост-продакшн, и приносит обоим ощутимую пользу.
 
Доступность в потребительском и профессиональном вариантах
Форрмат XAVC является профессиональным, помещённым в MXF OP1a контейнер – стандартный для вещательных платформ. XAVC-S – потребительский вариант формата, находящийся в контейнере MPEG-4. XAVC-S всегда 8-битный, но в отличие от AVCHD, он заточен под 4K.
 
Он также отличается от профессионального XAVC лучшей работой на низких битрейтах и предназначен для коротких, менее сложных рабочих процессов, которые типичны для производства любительских фильмов. На рисунке показано, что при скорости до 440 Мбит/с формат может служить промежуточной нишей между форматами визуального сжатия без потерь (HDCAM-SR, MPEG4 SStP) и обычным-привычным MPEG2:
 
Формат XAVC
 

Доступность Long-GOP и IntraFrame (только I-кадр)

 
Это означает, что взято лучшее из обоих миров: очень эффективный, низкий битрейт кодека для случая стеснённости в месте хранения, и более расслабленный, InraFrame-кодек, когда хватает места и пропускной способности, или если при редактировании гибкость имеет первостепенное значение.
 
Что подразумевают эти термины? Кодеки Long-GOP (GOP – группа изображений) используют предсказывание движения между кадрами, чтобы воссоздать последовательность изображений при декомпрессии. Т.е. нет необходимости хранить материал, который повторяется на каждом кадре, даже если в нём есть движение. Кодеки Long-GOP могут сжимать намного больше, чем компрессоры IntraFrame.
 
IntraFrame буквально значит «внутри кадра». Даже один кадр IntraFrame-видео может быть точно распакован без ссылок на другие кадры. IntraFrame не так эффективен, как Long-GOP, но с некоторыми вариантами кодека гораздо лучше подходит для редактирования, особенно если нужно двигаться назад и вперёд с точностью до одного кадра. Также более эффективен с точки зрения мощности компьютера, потому что нам не нужно декодировать все окружающие кадры (от ключевого до ключевого), чтобы увидеть один кадр в середине! Но благодаря формату XAVC, разница между Long-GOP и IntraFrame становится намного меньше.
 

Простое декодирование как Long-GOP, так и IntraFrame

 
Кодек XAVC требует больше вычислительной мощности, чем MPEG-2, или, например, ProRes, но эти накладные расходы скоро исчезнут на фоне постоянно возрастающей мощности компьютеров. И хорошая новость заключается в том, что нет никакой разницы в вычислительных усилиях, необходимых для декодирования Long-GOP или IntraFrame XAVC. Это реально хорошая новость для редактирования видео, поскольку означает возможность «прыгать» по шкале времени практически без потери производительности.
 
Большая вычислительная мощность, используемая для кодирования Sony XAVC, означает нивелирование разницы между качеством видео Long-GOP и IntraFrame. Следовательно, нужное нам качество изображения можно получить на низких битрейтах, экономя значительное место на носителях.
 
Лучшее качество на меньшем пространстве
Если взять, к примеру, кодеки ProRes и DNxHD, то это кодеки, с которыми легко редактировать видео, потому что они относительно просты и используют низкий коэффициент сжатия. Они дают отличное качество за счёт предоставления для обработанного видео немного большего места на носителе. Более же сложные алгоритмы, используемые в XAVC, улучшают качество при том же битрейте. Хотя формат Sony нуждается в большей вычислительной мощности, XAVC IntraFrame обеспечит, вероятно, то же самое качество, что и ProRes, только займёт вполовину меньше пространства при оптимальных условиях. А работа с меньшими файлами как раз и компенсирует чуть большую вычислительную нагрузку.
 
Динамическая оптимизация покадрового качества
XAVC-кодек оптимизирует кадр за кадром, и во время этого процесса он записывает метаданные, чтобы помочь декодерам распознать используемую в процессе кодирования оптимизацию. Так непрерывно XAVC максимизирует качество, но делает это не столь динамично, чтобы зря терялось пространство. Покадровые метаданные также помогают при нелинейном воспроизведении, что является одним из факторов одинаково успешного использования как Long-GOP, так и IntraFrame.
 
Предкодирование перед кодированием
Предварительное кодирование или подготовка медиа данных означает, что XAVC-кодек может делать свою работу более эффективно. В Sony XAVC предварительный кодер встроен в аппаратный чип, но он также является и частью программного кодека XAVC – т.е. нет никакой разницы между материалом, который был закодирован аппаратно или программно. Предварительно кодирование производится как для 4К, так и для записей с высокой частотой кадров.
 
Чипсеты
Чипсеты Sony работают одинаково хорошо и с MPEG2, и с XAVC. Они используются в большинстве современных камер Sony, и легко модернизируются под XAVC. Более того, Sony недавно заявила, что она никогда не будет отказываться от поддержки старых кодеков в своих чипсетах.
 
Это не H.265!
Можно задаться вопросом, а разве не H.265 должен стать окончательным и величайшим кодеком? Безусловно, у него есть больший потенциал, чем у кодеков предыдущих поколений, но он нуждается и в значительно большей вычислительной мощности для кодирования и декодирования, чем кодеки H.264.
 
В конечном счёте, кто-то, вероятно, создаст практическую реализацию кодека H.265, что будет более эффективной, чем H.264, но пока говорить об этом очень рано. H.264 чрезвычайно широко используется. Нужно время, чтобы исследовать и усовершенствовать новую технологию, это сейчас как раз и делается в жизненном цикле H.264.
 

Резюме

 
Со времени появления H.264 мощность компьютеров резко возросла. Формат XAVC имеет дополнительные технологические особенности, улучшающие удобство работы с кодеком, а спецификация формата Sony является достаточно всеобъемлющей, чтобы оставаться современной долгое время.
 
Решение Sony о создании формата XAVC может озадачить и привести в ярость потенциальных пользователей в первое время. Но правда заключается в том, что, вероятно, никогда не будет единого, универсального формата для всех типов камер и оборудования, и всех типов пользователей. Кроме того, скорее всего Sony лучше знает, как работают камеры – в конце концов, они проектируют их с нуля, делая даже свои собственные датчики. Поэтому, однозначно, есть здравый смысл в том, что они должны были разработать свой вариант известного кодека XAVC-S, который нам предстоит использовать, в том числе и при оцифровке архивного домашнего видео.