Video-Codecs und Container.


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Video-Codecs und Container.

Video Codec

Dieser Artikel soll sich hier auf diejenigen beziehen, die versuchen, etwas zu “konvertieren”, ohne zu verstehen, was sie tun und warum.

Video Codecs

Um mit jedem Objekt so effizient wie möglich zu arbeiten, müssen Sie verstehen, wie es funktioniert. Wenn die Videodatei für Sie eine mysteriöse Black Box ist, in der mysteriöse Dinge passieren, vielleicht nicht ohne die Hilfe von schwarzer Magie, dann ist Ihre Effektivität minimal.

Damit. Alle Informationen auf dem Computer liegen in Form von Dateien vor. Ich hoffe, das ist für niemanden eine Überraschung. Hier gehen wir von diesem Grundkonzept aus.

Jede Videodatei muss ein Container sein. Ein Container ist ein Repository für Inhalte. Es gibt Speicher mit mehreren Strukturen – dies sind Containerformate. Eine Bento-Box ist beispielsweise ein Beispiel für einen Behälter. Sie können Sushi oder Tempura darauf setzen. Was können Sie in einen Videocontainer legen? Zumindest Bild und Ton nacheinander. Dies ist ein Set, ohne das es nichts zu tun gibt. Was können Sie maximal setzen? Mit dem modernen Matroschka-Container können Sie verschiedene Video- und Audiospuren, Text- und Grafikuntertitel, Schriftarten, Bilder und ich weiß nicht, was noch.

Wenn Sie zum Beispiel der Bento-Box zurückkehren, beachten Sie, dass Miso nicht hineingegossen werden kann. wird in Abb. fließen. Nicht alle Container können alle Flüsse akzeptieren. Es gibt Kompatibilitätsbeschränkungen, die das Leben schwer machen.

Behälterbeispiele: mpeg, avi, mkv, mp4, ogm, vob, mov, rm, divx, asf. Sie müssen sich die Liste nicht genau ansehen, um zu verstehen, dass es sich um Standarddateierweiterungen handelt. Natürlich. Weil Datei = Container.

Streams oder Tracks werden im Container gespeichert. Diese Streams haben ein Format, das als Codec bezeichnet wird. Und dieser Unterschied muss mit besonderer Klarheit verstanden werden. Der Container ist ein Dateiformat. Und der Codec ist das Stream-Format, das er enthält. Sie sind zwei unabhängige Dinge. Ja, es gibt einige untrennbar miteinander verbundene Container und Codecs. Beispielsweise kann der Real Media-Container nur echte Video- und echte Audiostreams speichern. Und umgekehrt können diese Formate nicht in einem anderen Container gespeichert werden (fast, wie ich bereits korrigiert habe). Aber es sind immer noch verschiedene Konzepte, die nicht verwechselt werden sollten.

Das Codec-Konzept umfasst normalerweise die folgenden Aspekte:
1) Das tatsächliche Datenspeicherformat.
2) Software, mit der Sie Informationen in diesem Format codieren und / oder daraus decodieren können.

Beispiele für Videocodecs: divx, xvid, avc, x264, vp6, vp7, mpeg-1, mpeg-2, huffyuv.
Beispiele für Audio-Codecs: mp3, ogg, ac3, aac.

Während Container im Allgemeinen durch Dateierweiterungen unterschieden werden, unterscheiden sich Codecs durch den vierstelligen FourCC-Code.

Das Codec-Konzept ist normalerweise mit einer Art Komprimierung verbunden. Rohe (unkomprimierte) Streams haben ebenfalls ihre eigenen Formate, erfordern jedoch keine Dekodierung, weshalb das Konzept des Codecs im Allgemeinen nicht auf sie angewendet wird.

Schauen wir uns nun die beliebtesten Container, Codecs und verwandten Themen an. In der Regel gibt es zwei Arten von Problemen: im Zusammenhang mit der Reproduktion und im Zusammenhang mit der Bearbeitung.

MPEG ist einer der ältesten Container. Es können nur Videos im MPEG-1-Format und Audio im MP2-Format gespeichert werden. Und auf freundliche Weise, mit recht strengen Einschränkungen hinsichtlich der Größe des Bildes und der Bitrate des Tons. Aufgrund des Alters und der Primitivität des Formats verstehen es fast alle Player und Publisher. Aber aus den gleichen Gründen wurde es fast unmöglich, ihn zu treffen. Niemand braucht diese Dinge.

AVI ist auch ziemlich alt, aber es ist immer noch ein sehr nützlicher Container. Es ist gut, weil es wieder alle Spieler und alle Redakteure bekommen. Fast alle mpeg-basierten Formate passen hinein, ebenso viele, die sie unterstützen. Die folgenden Videoformate passen nicht zu avi: avc (auch bekannt als Nero AVC oder Nero H.264), wmv unter Version 9 sowie Lametta wie echtes Video, das ursprünglich so konzipiert war, dass es mit nichts kompatibel ist in der Welt. Durch Geräusche, angeblich alles, außer Vorbis ogg.

OGM ist, wohin Vorbis ogg geht. Weil das Format auf der Grundlage dieses Oggs erstellt wurde. Im Moment wird er von der Matroschka praktisch verdrängt, weil er das Gleiche tun kann, nur besser. Es ist auch nicht mit herkömmlicher Software kompatibel.

MKV ist eine Nistpuppe, die fast alles außer Flash-Video aufnehmen kann. Aufgrund seiner Komplexität und Vielseitigkeit ist es jedoch immer noch möglich, nur Dinge wie das Ein- und Aussteigen zu tun.

MP4 ist eigentlich modernes MPEG. Es werden nur Dinge benötigt, die mit dem MPEG-Standard kompatibel sind, aber gleichzeitig die neuesten Updates enthalten.


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Derzeit beliebte Videocontainer

Derzeit beliebte Videocontainer

video containers
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AVI (Audio Video Interleaved) ist ein alter (1992!) Containertyp und immer noch sehr beliebt. Wir freuen uns über Ihren Auftritt bei Microsoft und das Video für Windows-Paket. Es verliert derzeit an Boden gegenüber moderneren Containern, da verschiedene moderne Audiospuren, Untertitel und Codecs (wie z. B. h.264) nicht normal unterstützt werden. Aufgrund der zunehmenden Unterstützung wird es jedoch noch lange beliebt sein. von Geräteherstellern. Es wird im Allgemeinen in Kombination mit MPEG4 / DivX / Xvid-Codecs und komprimiertem MP3-Audio verwendet.

video container
MKV (Matroska, “Matryoshka”) ist ein moderner Container, der als Open-Source-Projekt entwickelt wurde und dem alle Nachteile von AVI fehlen: moderne Audio- und Video-Codecs, mehrere Audiospuren und mehrspuriges Intro mit Untertitel. Normalerweise, aber nicht unbedingt, wird es in Kombination mit modernen h.264 / x.264 / AVC-1-Codecs verwendet. Subjektiv ist es am beliebtesten für die Internetverteilung und die lokale Speicherung von qualitativ hochwertigen Videos.
Aber niemand stört sich zum Beispiel daran, MKV-Videos einzubauen, die vom “guten alten” Xvid komprimiert wurden. In einigen Situationen sind solche Maßnahmen auch gerechtfertigt.
QuickTime (Dateierweiterungen – *. Mov oder *. Qt) ist ein ziemlich fortschrittlicher Container, der von Apple erstellt wurde. Er unterstützt fast alle gängigen Codecs und Untertiteleinbettungen und eignet sich im Gegensatz zu MKV viel besser zum Bearbeiten von Videomaterial. auf dem Behälter eingraviert. …
Die normale Unterstützung ist jedoch nur möglich, wenn das Apple QuickTime-Paket auf dem Computer installiert ist. Open-Source-Reverse-Engineering-Entwicklungen von Drittanbietern bieten nicht die volle Funktionalität.
ASF / WMV / WMA (Erweitertes Stream-Format / Windows Media-Video): Microsoft AVI-Ersatz, Dateierweiterungen: ASF, WMV, WMA (für Audiodateien). Trotz aller fortschrittlichen Innovationen (Unterstützung für mehrere Spuren, Kapitel, neue Codecs) ist die Unterstützung für h.264 für sie immer noch schwierig, was die Zukunft dieses Containers in Zweifel zieht.
FLV – Adobe Flash Video. Dank YouTube wurde es sehr beliebt. Im Verlauf der Evolution habe ich gelernt, moderne Audio- und Videocodecs zu verwenden, aber der Fokus auf kurze, stark komprimierte Internetvideos schränkt den Umfang ihrer Verbreitung ein. Aus irgendeinem Grund werden eingebettete Untertitel nicht unterstützt.
BDMV ist in der Tat ein unkomprimiertes Blu-ray-Disc-Image. Es bietet alle denkbaren “Vorteile” (Unterstützung für alle modernen Audio- und Videoformate bis hin zu 3D), stellt jedoch erhebliche Anforderungen an den Speicherplatz und das Laden Decoder. Daher ist die Unterstützung von Hardware-Playern immer noch sehr begrenzt.
3GP ist ein Container, der sich auf das Filmen von Videos mit Mobiltelefonen konzentriert. Daher wird die eingeschränkte Unterstützung für Audioformate und Videoformate sehr progressiv unterstützt. Es gibt keine alternativen Audiospuren, Timecode anstelle von Untertiteln. Die Waffe eines mobilen Reporters auf den Punkt gebracht.
MP4 ist ein ziemlich fortschrittlicher Container, der die Videokomprimierung nicht nur in MPEG4 unterstützt, wie Sie vielleicht vom Namen her denken, sondern auch mit moderneren Methoden. Aber ich habe gegen die “Matroschka” verloren, was die Unterstützung von Untertiteln und Audioformaten angeht.
Divx ist ein Container der Ersteller des gleichnamigen Codecs. Trotz einiger Fortschritte erhielt es nicht die gleiche Verteilung. Der Grund ist, dass Sie den gleichnamigen Codec nur für Videos verwenden können und wer ihn danach benötigt, wenn die “Nistpuppe” universeller ist.
VOB ist eigentlich der offizielle Name dieses MPEG 2-Programm-Stream-Containers, dh es ist tatsächlich der Inhalt der DVD. Es werden nur zwei Videocodecs unterstützt, MPEG1 und MPEG2, ansonsten der Standard der “vor HDTV” -Ära, da Untertitel, Kapitel (wenn Sie die gesamte Disc als einen einzigen Container verwenden) und verschiedene Audioformate unterstützt werden. einschließlich sehr fortschrittlicher.
.ts MPEG 2 Transport-Stream, der auch in Dateien mit den Erweiterungen m2ts und mts enthalten ist, die aufgrund der digitalen Satellitenübertragung beliebt sind und trotz des Namens moderne Codecs und FullHD-Auflösungen verwenden können. Beliebt bei Fans von Satellitenfernsehen, aber schlechter als “Matryoshka” in Bezug auf die Flexibilität der Nutzung.
OGG ist ein Container, der formal zum Speichern von Audio im OGG Vorbis-Format entwickelt wurde, aber auch Video speichern kann. Trotz der angegebenen Fähigkeiten ist es exotisch (dies gilt für Videos), für Ton hat sich dieser Container bereits durchgesetzt.
WAV ist ein Behälter zum Speichern von Ton, der nicht unbedingt unkomprimiert ist.
ISO ist nur ein optisches Disc-Image. Alles kann drinnen sein. Wie der Spieler es aufnehmen wird, liegt bei seinen Entwicklern.
MPG: Legacy VideoCD, MPEG 1-Videocontainer im Einzelformat.

Videocontainer

Videocontainer

Video Container

Für die meisten Benutzer sind Videodateien mit AVI-Erweiterung ein separates Videodateiformat. In der Tat ist dies nicht der Fall. In diesem Fall ist die Erweiterung einer AVI-Videodatei ein Container einer bestimmten Struktur, in dem verschiedene Informationen wie Video- und Audiodatenströme sowie möglicherweise auch Untertitel gespeichert werden. Der AVI-Videodateicontainer kann Videos in nahezu jedem Format und möglicherweise nur Audio aufnehmen. Als nächstes betrachten wir die am häufigsten verwendeten Container, in denen Audio- und Videoinformationen gespeichert werden können.

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AVI ist die beliebteste und am weitesten verbreitete Art von Videodateien. Es wurde von Microsoft in den Anfängen des Windows-Betriebssystems entwickelt und dient zum Speichern synchronisierter Audio- und Videostreams. AVI weist eine Reihe von Einschränkungen auf, die verhindern, dass die neuesten Fortschritte bei der Datencodierung angewendet werden. Trotzdem bleibt AVI beliebt. Einige dieser Einschränkungen wurden auf verschiedene clevere Weise erfolgreich umgangen, beispielsweise durch Audio-Streaming mit variabler Bitrate. Unter Windows können absolut alle Videokodierungsprogramme mit diesem Container arbeiten.

Der OGM-Container ist ein vollständig offenes System, das Teil des OGG-Projekts ist. Es kann einen Videostream in jedem Format und Ton im Ogg-Format aufnehmen, unterstützt jedoch auch Titel im MP3-Format. Der Hauptvorteil gegenüber AVI ist die sofortige Rückspulfunktion und die integrierte Fehlerkorrektur.

MKV, im Internet auf Russisch “Matryoshka” genannt, ist eine relativ junge Neuentwicklung des Videocontainers. Es ist völlig kostenlos und Open Source für jeden Entwickler. Mit MKV können Sie die neuesten Fortschritte bei der Video- und Audiokodierung kombinieren. Beim Generieren einer Datei können beliebige Codecs verwendet werden, sowohl Video als auch Audio. Darüber hinaus unterstützt es eine variable Bitrate, ein DVD-ähnliches Navigationsmenü und die Möglichkeit, Links zu Filmkapiteln zu erstellen. Um Dateien abzuspielen, müssen Sie den Matroska Splitter-Filter installieren, der den Containerinhalt in Sequenzen aufteilt. Um Videos in diesem Container zu verarbeiten, ist es nicht einfach, ein geeignetes Videokodierungsprogramm zu finden, das MKV ohne Neucodierung trimmen kann.

MP4 wurde von der MPEG-Gruppe zum Speichern von Audio- und Videocomputern entwickelt und unterstützt auch einige Arten von Animationen. Um Animationen in 2D- und 3D-Formaten abzuspielen, müssen spezielle Player installiert werden. Diese Funktionen befinden sich jedoch noch in der Testphase. Die meisten tragbaren Geräte speichern ihre Dateien im MP4-Container.

Der Quick Time-Container wird hauptsächlich auf der Apple-Plattform verwendet. Dateien mit diesem Container haben die Erweiterung MOV und enthalten komprimiertes Video und Sound in hoher Qualität. Es kann auch auf Standard-PC-Plattformen verwendet werden, für die der entsprechende Codec installiert werden muss.

Videokomprimierungsformate

Videokomprimierungsformate

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Vor dem Aufbau eines Videoüberwachungssystems muss ein Techniker eine Reihe kritischer Probleme und Aufgaben lösen. Neben der Auswahl von Kameras, Servern und Software muss das optimale Komprimierungsformat für die Videoübertragung des Systems ausgewählt werden. Die Hauptformate für Videoüberwachungssysteme sind MJPEG, MPEG-4 und H.264 (MPEG-4 Teil 10). Kontroverse “Welches Format ist besser?” Ähnlich wie bei den Streitigkeiten “Wofür ist die Zukunft: Analog oder IP?”, Die seit mehreren Jahren andauern, können Experten jedoch immer noch keinen Konsens erzielen. In diesem Artikel werden wir über die Eigenschaften der Formate, die Parameter, die bei der Auswahl berücksichtigt werden müssen, und die Technologien zur Analyse von Videostreams sprechen.

Video File Formats

Video komprimieren

Die Videos der IP-Überwachungskameras erreichen den Server in komprimierter Form. Bei der Komprimierung werden im Allgemeinen Merkmale entfernt, die für das menschliche Auge fast unsichtbar sind, obwohl die Komprimierung manchmal ohne Informationsverlust erfolgt. Komprimierter Videostream erfordert weniger Netzwerkbandbreite und weniger freien Festplattenspeicher. Um das Video anzuzeigen oder zu analysieren, muss der resultierende Stream entpackt werden. Wenden Sie den umgekehrten Konvertierungsalgorithmus auf die Komprimierung an. Die Kombination von Komprimierungs- und Dekomprimierungsalgorithmen wird als Video-Codec bezeichnet. Videocodecs unterschiedlicher Standards sind nicht miteinander kompatibel. Mit einem Codec komprimierte Videoinformationen können in der Regel nicht mit einem anderen Codec dekomprimiert werden.

Es gibt verschiedene Arten der Komprimierung.

Mit der verlustfreien Komprimierung erhalten Sie nach dem Decodieren ein Bild, das sich nicht vom Originalbild unterscheidet.
Bei einer verlustbehafteten Komprimierung gehen nach dem Decodieren Informationen verloren.

Es sind mehrere verlustbehaftete Komprimierungsimplementierungen möglich:

verlustbehaftete prozentuale Komprimierung – Der Verlust ist für das menschliche Auge so unbedeutend, dass der Rahmen vor und nach der Decodierung für den Bediener praktisch nicht zu unterscheiden ist.
verlustbehaftete Komprimierung – Die Unterschiede zwischen den Frames vor und nach dem Decodieren sind spürbar, aber immer noch nicht sehr ausgeprägt. Alle zur Analyse der Ereignisse erforderlichen Informationen werden gespeichert.
Verlustkomprimierung: Streaming-Videokomprimierung von geringer Qualität, die beim Dekodieren Artefakte (merkliche Videoverzerrungen) verursacht. Das Auftreten von Artefakten führt zu einer Abnahme der Bildschärfe, dem Auftreten von Feldern derselben Farbe (wenn verschiedene Farbtöne in einem kombiniert werden) und dem Auftreten von Bildblockaden (Pixelierung, Körnigkeit). Das Vorhandensein von Artefakten führt zu falschen Ergebnissen der Analyse des Videostreams durch die Systemsoftware.
Während des Komprimierungsprozesses werden zur Reduzierung der Größe des Videostreams die Anzahl der Farbtöne im Bild verringert, die Farbauflösungen verringert und kleine Details im Bild, die für das menschliche Auge unsichtbar sind, entfernt. Vorhersagen von Änderungen basierend auf bereits empfangenen Daten; Entfernen Sie doppelte Pixelwerte.

Videokomprimierungsformate

Es gibt viele Komprimierungsformate, MJPEG, MPEG-4 und H.264 sind die beliebtesten in der Videoüberwachung.

MJPEG-Format

Für das MJPEG-Komprimierungsformat ist eine Videosequenz eine Folge von Standbildern: JPEG-Bilder. Die Komprimierung erfolgt für jeden Frame (Intraframe) einzeln. Wir erhalten völlige Unabhängigkeit von einzelnen Bildern. Beim Abspielen einer Videodatei ist die Bildqualität immer noch gut: Aus dem MJPEG-Format können Sie immer Frames mit einem klaren Bild der Ereignisse erhalten. Dies erfordert keine hohe Prozessorleistung, belastet jedoch das Netzwerk erheblich und erfordert eine große Menge an Speicherplatz. Dieses Format zeichnet sich durch bildblockierende Artefakte aus, Felder derselben Farbe. Die Kameradaten sind verlustbehaftet, daher kann man nicht sagen, dass keine Verzerrungen vorliegen. Eine andere Sache ist, dass das menschliche Auge in JPEG bei korrekter Einstellung der Kamera kaum Verzerrungen bemerkt.

MPEG-4- und H.264-Formate

Bei den Formaten MPEG-4 und H.264 wird die Komprimierung sowohl innerhalb eines Frames als auch für eine Reihe von Frames (zwischen Frames) durchgeführt. H.264-Video (MPEG-4-optimiert oder MPEG-4-Teil 10) ist keine Folge einzelner Bilder, sondern eine Kette verwandter Daten – Video-Streaming. Die Vorteile dieses Formats sind, dass nicht alle Frames gespeichert werden, sondern nur das Referenzbild und seine nachfolgenden Änderungen.

Wenn ein wesentlicher Teil des Bildes unverändert bleibt, ist die resultierende Videogröße viel kleiner als bei MJPEG. Wenn das MJPEG-Format einen Satz von Bildern mit jeweils 200 KB senden kann, sendet das H.264-Format ein Referenzbild mit 200 KB und die nachfolgenden Änderungen, die viel kleiner sind.