Форматы видеоРассмотрим один из главных параметров видео — формат видеофайла. Что представляет собой видео? Вспомним принцип работы кинопроектора. Кинопленка состоит из множества кадров с неподвижными изображениями. 25 таких кадров составляют 1 секунду фильма. Получается, что если мы снимаем обычный фильм на полтора часа, то нам потребуется 25кадров*60секунд*90минут = 135000кадров. А ведь в кинофильме есть еще и звук… Принцип видео тот же самый. Если мы попытаемся в таком несжатом виде перевести видео в цифровой формат, то нам еще надо будет учесть, что каждый кадр состоит из 576 элементов изображения (точек) по вертикали и 720 точек по горизонтали. К тому же видео цветное. Чтобы описать цвет (RGB) каждой точки, потребуется 3*8=24 бита памяти. Если все это перемножить… Можете даже не умножать. На создание такого фильма уйдет чуть меньше 200Гб памяти. Даже на BD-R не поместится. А в параметры видео  входят еще параметры аудио, общие параметры, меню, дополнительные материалы и т.д. Все эти данные, привели к выводу, что файлы нужно сжимать для удобства хранения. Существует множество форматов сжатия. Рассмотрим из них только часто применяемые.

Перед тем, как разбираться с темой дальше, обратим внимание на то, что следует различать три основных понятия формата:
Стандарты сжатия.
Кодеки.
Медиаконтейнеры.

Стандарты сжатия

MPEG-1
MPEG-1 был разработан в 1992 году для сжатия видео до приемлемого качества для дальнейшей записи на CD-R. Дословно расшифровывается как Moving Pictures Experts Group. Стандарт формата получил название VCD или Video CD. Качество видео было приблизительно как у VHS-кассет. При разрешении 352х240 точек для стандарта PAL и 320х240 для стандарта NTSC скорость потока видео достигала до полутора Мегабита в секунду. MPEG-1 не требует дополнительной установки кодеков для воспроизведения, и занимает небольшой объем на носителе. Однако он не может поддерживать чересстрочную развертку и качество видео оставляет желать лучшего.

MPEG-2
MPEG-2 был разработан в 1994 году для цифрового телевидения посредством качественной передачи потока данных. Используется для записи DVD-дисков, HDTV и цифровом ТВ. Для сжатия видео формат MPEG-2 признан международными стандартом. В формате MPEG-2 поток медиаданных достигает до 50 Мегабит/с. В результате формат поддерживает разрешение 720х576 для PAL и 720х420 для NTSC, что не уступает качеству телевидения. Файл содержит в себе поток видео (M2V) и поток аудио (M2A). В 1998 году файл начал поддерживать многоканальный звук Dolby Digital 5.1, а еще чуть позже и DTS. Немалым достоинством является тот факт, что файл поддерживается практически любыми проигрывающими устройствами.

MPEG-3 Был разработан для телевидения HDTV качества. Потом прочно укрепился за стандартом MPEG-2 и как самостоятельный стандарт не упоминается.

MPEG-4
MPEG-4 был разработан в 1994 году. Его еще коротко называют MP4. В основу формата внедрен новый кодек H.264. Алгоритм сжатия кодека построен на том, что промежуточные кадры в нем не хранятся. Файл хранит информацию между двумя опорными кадрами, когда картинка значительно меняется. Сжатие файла происходит по тому же принципу, как и при сжатии данных в архиве. За счет этого, есть возможность значительно уменьшить скорость потока (битрейт), и при этом качество изображения остается вполне приличным. Чаще всего этот формат используется для видео в мобильных телефонах, в мультимедийной почте, в некоторых видеокамерах (как разновидность сохранения). Формат позволяет записать полуторачасовой фильм на CD-R размером в 700MB, в то время, когда для записи в формате MPEG-2 понадобится 4,7GB. MPEG-4 все же уступает формату MPEG-2 в качестве. На основе такого алгоритма сжатия было разработано множество других популярных форматов.
Еще существуют форматы MPEG-7 и MPEG-21. Мы их рассматривать не будем, поскольку MPEG-7 предназначен для хранения информации, которая представлена в любой форме, а MPEG-21 еще до конца не разработан.

HD переводится как High Definition (высокая четкость). HD не относится к стандартам сжатия, так как это скорее собирательный образ, который применим ко всем файлам аудио и видео высокого разрешения. Что касается видео, то этот термин обычно означает, что разрешение видео составляет не менее 720 строк по вертикали в прогрессивной (p) или чересстрочной (i) развертке. Если HD передается по каналам телевещания, то оно именуется HDTV. Материал HD записывается на диски HD DVD или Blu-ray, а также на цифровые видеокассеты D-Theater. В формате HD чаще всего используется кодек MPEG-2 HD, который, несмотря на свой устаревший алгоритм сжатия, обеспечивает вполне достойное качество. В последнее время начал набирать популярность кодек H.264 AVC (Advanced Video Coding). Основными двумя стандартами разрешений для HD являются 1280х720 точек и 1920х1080точек. Последнее было разработано фирмой SONY и именуется Full HD.

Windows Media Video
Windows Media был разработан компанией Microsoft с целью удобства хранения сжатого аудио и видео. За счет упрощенного алгоритма сжатия MPEG-2, компании удалось получить качество картинки и звука не уступающее (а иногда и превосходящее) качество MPEG-2 и DivX. Размер файла значительно уменьшается за счет уменьшенной вдвое скорости потока. Размер аудиофайлов с одинаковым битрейтом 128кб/с примерно равен размеру файлов mp3. Формат делится на 2 вида файлов.
1. WMA — Windows Media Audio. Формат содержит в себе только звук.
2. WMV — Windows Media Video. Формат содержит в себе видео и может содержать до шести дорожек аудио. Это позволяет хранить в этом формате фильмы со звуком AC3 (5,1).
Основным преимуществом данного формата является хорошее качество при малом объеме хранения, плюс файл не требует дополнительной установки кодеков, так как все необходимые кодеки уже содержатся в Windows.
К недостаткам можно отнести тот факт, что большинство сторонних аппаратных устройств не имеют возможности читать такие файлы.

Контейнеры

Медиаконтейнер — формат файла, хранящий информацию в цифровом виде о своей внутренней структуре. Медиаконтейнер может в себе хранить сразу несколько видов данных. Проведем параллель между архивом zip и контейнером. В архиве может храниться все что угодно одновременно, а за его компрессию и декомпрессию отвечает определенный алгоритм. Примерно такой же принцип у контейнера, где за его сжатие отвечает кодек. Основными двумя параметрами медиаконтейнера являются его тип и кодек. Для большей наглядности разберем еще один пример. Чем отличается DVD-диск с фильмом от простого файла? Тем, что DVD-диск с фильмом, кроме основного фильма имеет меню, разные виды субтитров, несколько переводов, способность поиска по подзаголовкам (чаптерам) и т.д. Контейнер тоже имеет такие возможности, но в зависимости от типа контейнера, этих возможностей больше или меньше. Рассмотрим наиболее популярные типы медиаконтейнеров.

AVI
AVI разработан компанией Microsoft, и является наиболее популярным контейнером. Дословно переводится как Audio-Video Interleaved. Контейнер способен содержать в себе 4 вида потоков. Это Audio, Video, Text и MIDI. Также в нем может содержаться только одно видео или только один звук. Контейнер совместим с такими кодеками как DivX, Indeo, Xvid, mpeg1 — mpeg4, MP3, WMA и другие. Full HD (1920х1080) и DV-видео тоже может храниться в этом формате. Вот и одна из причин, почему бытовые плеера читают не все AVI-файлы.
Видео- и аудиоданные размещаются в одном файле в следующем порядке: потоки, несущие информацию разделяются на много частей, затем по очереди их записывают друг за другом. Первым записывается заголовок, потом первая часть видео, потом первая часть аудио. За ними следует вторая часть видео и вторая часть звука и т.д. В общем, происходит чередование звука и видео, что полностью соответствует названию AVI.

Quick Time
Quick Time разрабатывали для использования в первую очередь для компьютерных платформ фирмы Apple. Такое же название носит и мультимедийный плеер, построенный на технологии сжатого видео. Quick Time можно использовать и на компьютере, установив на PC соответствующее ПО. Контейнер обычно имеет расширение .MOV и .QT. Не все компьютерные программы поддерживают этот формат. Quick Time Player создан для воспроизведения файлов такого типа. Однако он может поддерживать и такие форматы как AVI, МРЗ, AAC Audio, MPEG, видео из интернета.

Matroska (Матрёшка, MKV)
Matroska был разработан на основе проекта MCF. Цель проекта — создание гибкого, открытого формата мультимедийного контейнера. Данный медиаконтейнер включает в себя набор инструментов и библиотек, созданных для того, чтобы работать в этом формате. Проект основан на двоичном аналоге XML. Контейнер появился не очень давно, но его возможности намного превышают возможности AVI.
Возможности формата Matroska:
Кроме звука и видео, формат позволяет хранить в себе меню, информацию о титрах, ссылки на разделы фильма;
трансляция через Интернет (протоколы HTTP и RTP);
быстрый доступ по файлу;
деление файла на главы;
устойчивость к ошибкам;
переключение звуковых дорожек;
модульная расширяемость;
переключение субтитров;
переключение видеодорожек.

Контейнер обладает возможностью работать почти со всеми кодеками. Расширения файлов — .mkv — видео со звуком субтитрами, .mka — звука и .mks — субтитры
На сегодняшний день далеко не все программы поддерживают медиаконтейнер Matroska. Чтобы воспроизводить данные файлы, необходимо установить на компъютер специальное ПО. Им может являться пакет драйверов Matroska Pack Full.

OGG (OGM).
OGG разработан для хранения звука. Спустя некоторое время, было обнаружено, что контейнер может содержать видеоинформацию и титры. Основное назначение контейнера — передача данных через интернет. Хранить видео и звук в этом контейнере не совсем удобно потому, что не всегда можно получить полный доступ к любой искомой точке файла.

Flash Video (FLV)
Формат, разработанный для передачи и приема данных через интернет. В основе лежит Adobe Flash Player, который поддерживает практически все браузеры и поддерживается многими программами воспроизведения. Проигрыватель распространяется как бесплатная программа, но его кодеки являются собственностью и защищены патентами. Формат используется такими сервисами как RuTube, Youtube, Муви, Google Video и другими. Кодеки, совместимые с форматом Flash Video: VP6 (FL4), H.263 (FLV1), H.264 (FLV5), MP3, AAC. Формат очень удобен в интернете, но почти не пригоден для работы с ним из-за низкого (в большинстве случаев) качества, и плохой совместимости со многими проигрывателями и конверторами.

AVCHD
AVCHD — формат видео, отличающийся высокой четкостью. Расшифровывается как Advanced Video Coding High Definition и представляет собой модификацию формата MPEG4 с кодеком H.264. В отличии от DVD (MPEG2), формат дает качество намного выше, несмотря на меньший поток данных.Транспортный поток представляет собой протокол для передачи звука и видео. Цель разработки — синхронизировать видео и аудио выход и мультиплексирование этих данных. Кроме того, транспортный поток имеет возможность исправить ошибки таких средств, как ATSC и DVB. Параметры и возможности медиаконтейнера очень сильно схожи с контейнером «матрёшка». В последнее время является наиболее перспективным и современным форматом. Чаще всего формат используется в HD-камерах (.mts, .m2ts) и цифровом телевидении (TS). Формат имеет расширения: TS, MPEG-TS, TP, .mts, .m2ts. Недостатком контейнера является лишь то, что далеко не все программы и плеера могут его поддерживать. На данный момент, его не читает даже знаменитый The KMPplayer. Однако, если воспользоваться набором кодеков K-Lite Codec Pack, то его можно запросто читать в проигрывателе Windows Media Player Classic.

3gp
3gp был разработан специально для сотовых телефонов. Переводится приблизительно так: 3 generation phone (где тройка означает третье поколение мобильных телефонов). На сегодняшний день множество мобильных телефонов используют этот формат для записи и просмотра видео. Принцип формата сильно похож на .mov. Однако 3gp является упрощенной версией формата ISO 14496-1 Media Format. Формат сохраняет видео как H.263 или MP4. Малый размер файла не грузит и без того не мощный процессор и память на телефоне, но качество изображения остается низким и его можно смотреть только на маленьком экране как у мобильного телефона.

Кодеки

Название «кодек» произошло от начальных слогов двух слов: «компрессия» и «декомпрессия». Отсюда понятно основное назначение кодека — сжимать и разжимать. Получив информацию о типе кодека, программа из закодированного потока данных извлекает информацию о данных, которые содержатся в контейнере. На сегодняшний день популярными кодеками являются DivX, H.264, Xvid, Indeo, Theora, x264 и другие.

Форматы видео для интернета

Эти форматы позволяют просматривать видеоролики, фильмы, телепередачи, прямые трансляции непосредственно через интернет. Рассмотрим только самые основные видеоформаты интернета.

Медиаконтейнер Flash Video мы уже рассмотрели.

ASF
ASF был разработан компанией Microsoft, RealMedia. Расшифровывается как Advanced Systems Format. Служит для приема — передачи потокового видео.

RealVideo
RealVideo разработан компанией RealNetworks формат, для прямой телевизионной трансляции в интернете. За счет небольшого размера файла и соответственно низкого качества, канал связи не испытывает большой нагрузки и позволяет смотреть последние выпуски теленовостей прямо с сайта телекомпании. Формат имеет расширения RA, RM, RAM.

SWF — это расширением анимации, которая создана в программе Adobe Flash. Переводится как Shockwave Flash. Воспроизводятся такие файлы с помощью проигрывателя Flash Player из любого браузера. Таким же образом воспроизводятся флеш-ролики, которые тоже имеют широкое распространение в интернете.

 

В статье упомянуты далеко не все видеоформаты. Аналоговые форматы даже не упомянуты. Цель статьи не рассказать обо всех форматах видео, а показать отличие одного формата от другого. Обычно идет работа максимум с пятью форматами. Но бывают случаи, когда приходят друзья или родственники с просьбой: «Оцифруй, ведь ты же умеешь…» А видео бывает не только с аналоговых камер, а еще и с цифровых, где разнообразие форматов очень немалое. А если еще учесть, что на фотоаппарат и телефон тоже снимается видео…
К чему мы пришли? К тому, что международным стандартом является формат MPEG-2. Формат развивается и сейчас. Он поддерживается практически всеми бытовыми устройствами. Следовательно, чтобы не заморачиваться над поиском множества медиаплееров, проще переводить файлы из недоступного формата в доступный. Исключения тоже есть. Я не советую, например, переводить формат 3gp в mpg и т.п. это то, что касалось DVD.
Что делать с форматом AVCHD? Да то же самое — переводить его в общедоступный формат. Если видео ценное и качественное — создайте Blu-ray Disc. Как создать мы расскажем в последующих темах.

Автор: Александр Кравченко.