کدک ویدیو چیست؟
کدک ویدیو، نرمافزار یا سختافزاری است که ویدیوی دیجیتال را رمزگذاری (فشرده) و رمزگشایی (از حالت فشرده خارج) میکند. خود واژهی Codec هم از دو کلمهی Encoder و Decoder گرفته شده است. اگر فقط بخواهید ویدیو را فشرده کنید، به دستگاه انکدر (Encoder) نیاز دارید و اگر بخواهید آن را از حالت فشرده خارج کنید، به دیکدر (Decoder).
در عمل، تقریباً همه ویدیوها با استفاده از یک کدک به فرمتی فشردهتر تبدیل میشوند تا بتوان آنها را ذخیره و منتقل کرد. این فشردهسازی معمولاً با اتلاف انجام میشود، یعنی مقداری از کیفیت اصلی کم میشود. بنابراین وظیفه کدک کمکردن حجم فایل ویدیویی و سپس در دستگاه مقصد، بازگرداندن آن به حالتی است که قابل مشاهده باشد.
کدک ویدیو چطور کار میکند؟
کدک ویدیو گاهی یک نرمافزار روی کامپیوتر یا موبایل است و گاهی یک قطعه سختافزاری که میتواند فایلهای ضبط شده توسط دوربین را فشردهسازی کند. بسیاری از دستگاههای جدید مجهز به کدکهای سختافزاری هستند که ویدیو را با سرعت بالا رمزگشایی میکنند؛ ولی در نهایت عملکرد همه آنها مشابه است: دادههای ویدیویی حجیم را کم حجم میکنند و سپس در مقصد دوباره به حالت اولیه باز میگردانند. ضبط ویدیوهای باکیفیتی مثل 4K بدون کدک، به پهنای باند و فضای ذخیرهسازی فوقالعاده زیادی نیاز دارد؛ کدک ویدیو این فایلهای سنگین را با حفظ کیفیت معقول، صدها برابر فشردهتر میکند.
چرا به کدک ویدیو نیاز داریم؟
فیلمهای خام فایلهای بسیار پرحجمی هستند. اگر بخواهید فیلمی را فشردهنشده ذخیره کنید، حجم آن دهها گیگابایت خواهد شد. چنین حجمی در عمل قابلمدیریت نیست. بنابراین لازم است ویدیو را فشرده کنیم تا حجم ویدیو کمتر شود و بتوان آن را ذخیره، ارسال یا استریم کرد.
البته همانطور که گفتیم فشردهسازی تصویر با اتلاف کیفیت همراه است؛ اما نتیجه این است که با افت اندکی در کیفیت تصویر، حجم فایلها به میزان زیادی کاهش مییابد. همچنین برخلاف سیگنالهای آنالوگ ویدیو که هر بار ضبط و پخش آنها باعث کاهش کیفیتشان میشود، در دنیا دیجیتال میتوان چندین بار ویدیو را فشرده و دوباره باز کرد، آن هم بدون افت کیفیت. این موضوع به خصوص برای استریم آنلاین ویدیو اهمیت دارد: بدون کدکهای کارآمد، ارسال ویدیوهای HD و 4K بهصورت آنلاین عملاً غیرممکن است.
مروری بر تاریخچه کدکهای ویدیو
در روزگاری که ویدیو را روی نوارهای مغناطیسی آنالوگ ضبط و پخش میکردند، حجم عظیم دادهها مانع از آن میشد که بتوان فیلمها را بهراحتی جابهجا یا آرشیو کرد. با ورود سیدی به بازار و دیجیتالیشدن صدا، مهندسان به فکر افتادند تا همین تجربه را برای ویدیو نیز رقم بزنند؛ اما ویدیو خام به سرعت فضای ذخیرهسازی و پهنای باند را پُر میکرد، بنابراین نیاز به روشهایی بود که حجم دادهها را تا حد ممکن کاهش دهند؛ اینجا بود که پژوهش در زمینه فشردهسازی دیجیتال ویدیو آغاز شد.
نقطه عطف بزرگ در سال ۱۹۷۴ رخ داد، زمانی که DCT برای فشردهسازی دادههای تصویری معرفی شد. بیش از یک دهه بعد، در اواخر دهه ۸۰ میلادی، شرکتهای فناوری شروع به آزمایش روشهای فشردهسازی Lossy بر پایه DCT کردند و سرانجام نخستین استاندارد عملی ویدیو یعنی H.261 متولد شد. این استاندارد که حاصل تلاش مشترک کمپانیهایی چون هیتاچی، NTT، توشیبا و BT بود، نشان داد میتوان دادههای ویدیویی را بدون از دست دادن بیشازحد کیفیت، بهطور مؤثری فشرده کرد.
از آن پس هر نسل جدید کدکها با بهرهگیری از همان ایده DCT پیشرفت کرد: MPEG-1 در ۱۹۹۱ کیفیتی نزدیک VHS را ارائه داد، MPEG-2 در ۱۹۹۴ به استاندارد دیویدی و تلویزیون دیجیتال تبدیل شد و MPEG-4/H.263 در سال ۱۹۹۹ گام بزرگی در کاهش حجم برداشت.
اوج این مسیر را البته H.264 یا همان AVC در اوایل دهه ۲۰۰۰ میلادی رقم زد که با حفظ کیفیت خوب در نرخبیتهای پایین، تبدیل به استانداردی همهگیر برای فیلمهای بلوری و پخش اینترنتی شد. پساز آن H.265 که به نام HEVC نیز شناخته میشد، در سال ۲۰۱۳ ارتقاء چشمگیری در کارایی فشردهسازی داشت و نهایتاً با ظهور کدکهای آزاد و بدون حق امتیاز VP9 و AV1، عصر جدیدی از انتقال و پخش ویدیوی با کیفیت بالا در بستر اینترنت آغاز شد.
اصطلاحات کلیدی برای شناخت کدک ویدیو
پیشاز ادامه و آشنایی با انواع کدک ویدیو، بهتر است با چند اصطلاح تخصصی در این حوزه آشنا شوید. اینطور درک بهتری از تفاوت میان کدکهای مختلف خواهید داشت.
رزولوشن (وضوح تصویر)
به تعداد پیکسلهای تصویر در ابعاد افقی و عمودی گفته میشود. هرچه این تعداد بیشتر باشد، تصویر واضحتر است. برای مثال، رزولوشن 1080p یعنی تصویر دارای ۱۹۲۰ پیکسل در عرض و ۱۰۸۰ پیکسل در ارتفاع است.
نرخ فریم (Frame Rate)
تعداد فریم یا تصاویر متوالی است که در هر ثانیه از فیلم پخش میشود و واحد آن FPS است. برای مثال فیلمهای سینمایی معمولاً 24 FPS هستند: یعنی هر ثانیه از فیلم متشکل از 24 تصویر متوالی است.
نرخ بیت (Bitrate)
میزان دادهای است که در هر ثانیه از ویدیو منتقل یا پردازش میشود. نرخ بیت بالاتر معمولاً کیفیت تصویر را بالا میبرد؛ اما حجم فایل را هم زیاد میکند. حال اگر مقدار آن خیلی پایین باشد، حتی با وضوح و فریمریت بالا نیز ممکن است تصویر افت کیفیت شدیدی داشته باشد.
فشردهسازی (Compression)
روشی برای کاهش حجم ویدیو است. فشردهسازی اتلافی (Lossy) به این معنی است که برخی از جزئیات تصویر حذف میشوند تا حجم فایل کمتر شود. فشردهسازی بدون اتلاف (Lossless) یعنی ویدیو طوری فشرده میشود که همه جزئیات اصلی آن حفظ شوند. بیشتر ویدیوها با روش اتلافی فشرده میشوند؛ چون حذفیات کدکهای اتلافی عموماً شامل تصاویری است که توسط چشم انسان دیده نمیشوند.
کانتینر (Container)
فرمت فایل ویدیو که داخل آن ویدیو و صدای فشردهشده قرار میگیرد. کانتینرها صرفاً فایلهای چندرسانهای را نگه میدارند و خودشان کدک نیستند. ویدیوهای مختلف را معمولاً داخل کانتینرهای رایجی مثل MP4 یا MKV قرار میدهند.
مهمترین کدکهای ویدیویی و کاربردشان
حال که با مفاهیم کلیدی برای شناخت کدک ویدیو آشنا شدید، وقت آن است که معروفترین کدکها و قابلیت هر یک را نیز بشناسید.
- AVC پرکاربردترین کدک ویدیو است. کیفیت خیلی خوبی دارد و در بیتریتهای متوسط، تصاویر شارپ و روانی ارائه میدهد. اغلب دستگاهها و نرمافزارها از آن پشتیبانی میکنند و تقریباً بهترین انتخاب برای استریم ویدیو و ضبط بلوری است. حجم فایلهای این کدک نسبت به استانداردهای قدیمی خیلی بهتر است. از معایبش هم میتوان به پیچیدگی بالا و حق امتیاز محدود اشاره کرد.
- HEVC نسبت به ACV در فشردهسازی عملکردی 2 برابر بهتر دارد. این کدک برای ویدیوهای 4K و بالاتر عالی است؛ چون هم کیفیت را بالا نگه میدارد و هم حجم فایل را کم میکند. بااینحال کدگذاری HEVC بسیار سنگینتر است و خیلی از دستگاههای قدیمی از آن پشتیبانی نمیکنند. همچنین پیچیدگی حق امتیاز، مانع استفاده گسترده آن در اپلیکیشنهای موبایل شده است.
- VP9 کدک ویدیو منبعباز گوگل است. کیفیت و فشردهسازی آن تقریبا با HEVC برابری میکند و ازآنجاییکه رایگان است، یوتیوب از آن بهعنوان کدک پیشفرض برای ویدیوهای 4K و HD استفاده میکند. بااینحال، خارج از اکوسیستم گوگل کمتر استفاده شده است و اکثر کارت گرافیکهای قدیمی از آن پشتیبانی نمیکنند. امتیاز مثبت VP9 این است که بدون پرداخت حق امتیاز میتوان از آن استفاده کرد.
- AV1 آخرین نسل کدکهای رایگان است که توسط شرکتهای بزرگ معرفی شد. نسبت به HEVC و VP9 حدود 30 درصد فشردهسازی قدرتمندتری دارد؛ یعنی بهترین کیفیت ممکن در کمترین حجم ممکن. AV1 از تکنیکهای پیشرفتهتری مثل پشتیبانی از رزولوشن 8K و رنگ ۱۲ بیت و حفظ نویز فیلم بهره میبرد. همچنین مانند VP9 رایگان است و توسط سرویسهای بزرگ اینترنتی پشتیبانی میشود. نقطهضعف AV1 نیاز محاسباتی بالا برای رمزگذاری و پخش است؛ ولی روند استفاده از آن رو به افزایش است و پیشبینی میشود در آینده نزدیک به استاندارد استریم اینترنت تبدیل شود.
- MPEG-2 استاندارد قدیمیتری مربوط دهه ۹۰ میلادی است که هنوز در سیدی، دیویدی و پخش تلویزیونی استفاده میشود. این کدک کیفیت قابلقبولی برای کاربردهای آن زمان داشت؛ ولی در مقایسه با کدکهای جدید، فایلهای بسیار حجیمی تولید میکند. بااینحال اکثر دیویدی پلیرها و تلویزیونهای قدیمی آن را پشتیبانی میکنند. امروزه کاربردش بیشتر در بایگانی فیلمهای قدیمی یا پخش تلویزیونی است.
مقایسه کدکهای مطرح
جدول زیر به شما کمک میکند تا رایجترین کدکهای ویدیو در جهان را با یکدیگر مقایسه کنید:
| کدک ویدیو | کیفیت تصویر | حجم فایل | سرعت/تاخیر رمزگذاری | پشتیبانی (تجهیزات و نرمافزار) | بهترین کاربرد
| AVC | خوب تا عالی | متوسط | پایین (رایج) | بسیار بالا (اکثر دستگاهها) | پخش و استریم عمومی، بلوری
| HEVC | عالی | کم | متوسط (پردازش بیشتر) | متوسط (نسل جدیدتر) | ویدیوهای 4K و 8K
| VP9 | بسیار خوب | کم | متوسط (نسبتاً سنگین) | متوسط (در دستگاههای جدید) | استریم ویدیو (به ویژه یوتیوب)
| AV1 | بسیار عالی | کمترین | زیاد (رمزگذاری و پخش سنگین) | متوسط تا کم | پخش اینترنتی آیندهنگر
| MPEG-2 | خوب | خیلی زیاد | کم (سریع) | کم (دستگاههای قدیمی) | پخش SD و ذخیره قدیمی
| MPEG-4 | متوسط | زیاد | کم (سریع) | متوسط (دستگاههای قدیمیتر) | فایلهای آرشیوی قدیمی
چه کدکی برای شما مناسب است؟
هیچ قاعده کلی برای انتخاب کدک ویدیو وجود ندارد. شما بسته به نیاز و ابزارتان میتوانید کدک مناسب را انتخاب کنید. اگر فقط میخواهید یک ویدیو ساده روی گوشی یا تلویزیون تماشا کنید، MP4 معمولاً بهترین انتخاب است.
برای استریم یا ضبط فیلمهای 4K نیز میتوانید از HEVC یا VP9 استفاده کنید، البته توجه داشته باشید دستگاه پخش شما قادر به پشتیبانی از این کدکها باشد.
اگر میخواهید ویدیویی بسازید که دسترسی به آن رایگان باشد و حتی در آینده نیز با مشکلی در پشتیبانی روبهرو نشوید، AV1 انتخاب خوبی است و هیچ حق امتیازی ندارد؛ اما فعلاً برای استفاده به منابع محاسباتی بیشتری نیاز دارد.
در نهایت، اگر کدک ویدیو فایلهای قدیمی شما با دستگاههای جدید سازگاری ندارد، میتواند آن را تغییر دهید. در بخش بعدی توضیح میدهیم چگونه باید این کار را انجام داد.
نرمافزارها و سایتهای تبدیل فرمت ویدیو
راه ساده برای تغییر کدک یا فرمت ویدیو، استفاده از نرمافزارها یا سایتهای اینترنتی است. مثلاً نرمافزار رایگان HandBrake یک انتخاب عالی است که تقریباً از همهی کدکهای معروف پشتیبانی میکند و میتواند حجم ویدیو را به شدت کاهش دهد. پلیر چندرسانهای VLC هم علاوهبر پخش فایلها، قابلیت تبدیل و فشردهسازی ویدیو را دارد و برای فرمتهای محبوبی مثل MP4، MKV و AV1 یک انتخاب ایدهآل و رایگان است. نرمافزارهای دیگری مثل Any Video Converter یا Shutter Encoder نیز رابط کاربری سادهای دارند و میتوانند انواع فرمت را به یکدیگر تبدیل کنند.
حال اگر نمیخواهید نرمافزار نصب کنید، سایتهای آنلاین متعددی برای تبدیل و فشردهسازی ویدیو وجود دارند. بهعنوان مثال سایت Online Converter Video Compressor به شما اجازه میدهد ویدیوی MP4 یا MOV را از کامپیوتر یا آدرس اینترنتی بارگذاری کنید و با تنظیم حجم نهایی خروجی، ویدیو را فشرده کنید. سایت Zamzar نیز میتواند فرمتهای ویدیویی شما را بدون نیاز به نصب نرمافزار تغییر دهد و در همانحال فشردهسازی کند.
سرویسهایی مثل CloudConvert و Convertio و FreeConvert هم امکانات مشابهی ارائه میدهند. نحوه کار با این ابزار نیز بسیار آسان است. کافی است ویدیو خود را بازگذاری کرده و فرمت مدنظر خود را انتخاب انتخاب کنید. البته اگر سایت از این فرمت پیشتیبانی کنید. با کلیک بر روی دکمه تبدیل در کمتر از چند ثانیه فرمت فایل ویدیویی تغییر خواهد کرد.
سخن پایانی
کدک ویدیو اساساً ابزاری است که کیفیت تصویر را در برابر حجم فایل متعادل میکند تا بتوانیم ویدیوها را بدون مشکل ببینیم و به اشتراک بگذاریم. امیدواریم با توضیحات این مقاله دید بهتری نسبت به انواع کدکهای ویدیویی داشته باشید و بدانید هر کدام چه مزایا و معایبی دارد. شما از کدام کدک بیشتر استفاده میکنید و چه تجربهای از تماشای فیلم آنلاین یا ویرایش ویدیو دارید؟ اگر سوال یا تجربهای دارید آن را در بخش نظرات با ما و سایر مخاطبان به اشتراک بگذارید.
منابع:
