Как нас обманывают аудио- и видео форматы

Cлушая музыку в наушниках и смотря контент на YouTube мы в последнюю очередь задумываемся о технической составляющей. Как обрабатываются медиафайлы и почему наше устройство декодирует именно так – очень непопулярные вопросы. Конечно, углубляться в математические и физические расчеты не нужно. Однако знать о современных цифровых форматах надо. И вот почему.

Зачем нужно об этом знать

Видео. Пример реальных проблем:

• просмотр не всегда доступен онлайн, а скачанные файлы могут занимать много места;
• отправляя медиа по мессенжеру или через социальную сеть, часто размер файла превышает допустимые значения. Или загрузка очень долгая и стремительно поедающая трафик;
• при монтаже компьютер «взлетает» из-за обработки тяжелых файлов.

На помощь приходит сжатие. Магия конвертирования сохраняет изначальное качество, но уменьшает размер. Однако легко перегнуть палку: либо «пережать» и получить непригодный к просмотру ролик, либо наоборот – потерять время и увеличить файл. Знание видео-форматов поможет правильно конвертировать данные.
Это важно и для понимания слова «оптимизация». Бэкграунд-ролик для сайта или мобильного приложения должен загружаться быстро на любом устройстве. А для этого нужно грамотно сжать файлы.

Аудио. Пример реальных проблем:

• звуковой файл слишком много весит;
• на фоне музыки дребезжание, композиция звучит глухо;
• дорогие наушники по звуку ничем не отличаются от дешевых.

Сколько ошибок сделали люди по незнанию! Непонимание таких определений как битрейт, расширение и частота дискретизации ведут к бесполезным действиям со стороны пользователей.
А слишком большой размер музыкального файла занимает много места. И вообще не понятно, почему песня на три минуты весит больше 30 мегабайт.
Сейчас простым языком мы объясним, как работают современные цифровые форматы.

Все о видео

Сперва немного теории. Запомните пять основных характеристик:

1. разрешение экрана;
2. частота кадров;
3. глубина цвета;
4. ширина видеопотока;
5. качество изображения.

Разрешение экрана

означает количество пикселей на экране. Современные мониторы имеют разрешение FullHD – 1920 на 1080 точек. Соответственно, если видеофайл записан в HD (1280 на 720 точек), сверху и снизу будут черные полосы. Либо изображение растянется согласно пропорции, но потеряет в четкости. Чем выше разрешение– тем выше четкость картинки. Однако высокое разрешение влечет за собой большой размер файла.

Частота кадров

– количество кадров в секунду. Для фильмов используется 24 кадра, а общепризнанным является показатель в 30. Для видеоигр все наоборот – чем выше количество кадров, тем лучше.

Глубина цвета

означает количество отображаемых цветов и оттенков. Общепризнана модель RGB, представленная либо в 8 бит (256 цветов), либо в 16 бит (65 536 цветов), либо в 24 (16 777 216 цветов). В основном, видеофайлы пишутся в 24 бита.

Ширина видеопотока

влияет на количество обрабатываемых бит в секунду. Проще говоря, чем выше битрейт – тем четче изображение. Обычно скорость потока 5 Мбит/сек, а для качества HDTV – 10 Мбит/сек. В первую очередь это важно для онлайн-просмотра.

Качество изображения

– сравнение качества оригинала и передаваемого (сжатого файла), а также совокупность всех перечисленных выше параметров.

Любое видео после записи автоматически сжимается по определенному стандарту. Без конвертирования минута занимала бы 1,5 Гб! Поэтому, без сжатия никак. Самые известные стандарты:

• DV
• MPEG

DV

был разработан в 1993 году и зачастую сжимает записи с камер. Минимальное сжатие обеспечивает максимальное качество, за что ценится профессионалами. Единственный минус – размер видеофайлов. Хранить ролики в DV крайне затратно.

MPEG

– семейство стандартов сжатия, начавшее свой путь в 1988 году. Самый популярный и продвинутый тип – MPEG4. Работа с HD видео сделала его лучшим вариантом конвертирования. При этом, за счет снижения скорости потока уменьшается размер. При выборе методов сжатия всегда ставьте галочку возле MPEG4.
Отлично, мы конвертировали и сохранили видео на устройстве. Но как его просмотреть?

На помощь приходят кодеки и медиаконтейнеры:

• MPEG-4 AVC (H.264)
• VC-1
• AVI
• MKV
• MP4
• FLV
• MOV
• TS

H.264 и VC-1 – активно конкурирующие кодеки, способные воспроизводить практически все: от пиксельных MP4 до высокочетких Blu-Ray. Первый популярнее, так как вышел на рынок в 1999 году и сумел завоевать доверие компаний и пользователей. VC-1 был представлен в 2006 году компанией Microsoft и активно соперничает с H.264.
Именно кодеки запускают видео. Если они не установлены на Вашем ПК или смартфоне – ничего посмотреть не получиться.
Однако и от медиаконтейнеров зависит немало. Разные виды видеофайлов имеют разные требования к кодекам, количеству дорожек, субтитров и совместимости с медиаплеерами.
Самый популярный формат – MKV. Он соответствует абсолютно всем современным параметрам. Ища фильм, обращайте внимание на расширение – Вам нужен именно MKV. А самым кроссплатформенным расширением является MP4. Практически любое устройство способно воспроизвести MP4.
Для сети используется либо FLV, либо HTML5. Реализуется кодеками H.263 и H.264.
Чтобы перевести из одного формата в другой, используйте Format Factory, Any Video Converter, Total Video Converter. А для быстрого онлайн-конвертирования перейдите на сайт fast-converter.ru.

Все об аудио

Качество аудио определяется по:

• битрейту;
• частоте дискретизации;
• общему качеству звучания.

Битрейт

означает количество бит, передаваемых в секунду. Чем этот показатель выше, тем лучше качество звука. Каждый аудиоформат имеет свой порог битрейта. Например, для MP-3 – 320 Кб/сек.

Частота дискретизации

– сложный термин, который обозначает величину аналогового сигнала при преобразовании в цифровой. Измеряется в герцах. Стандарт качества – 44 100 Гц.

Общее качество звучания.

Несмотря на хороший битрейт и допустимую частоту дискретизации аудиофайл может звучать отвратительно. А все дело в общем качестве звучания. Как записаны дорожки, инструменты, вокальная партия, не пережимался ли файл раньше – все это влияет на итоговое прослушивание.
Теперь о типах файлов, используемых в повседневной жизни. Делятся они на Lossless и Lossy. Первый тип – файлы без потерь. Второй – с потерями.

Lossles

FLAC

– именно в нем хранят аудиоколлекции, слушают музыку на премиальной аппаратуре. А все потому, что при сжатии не теряются данные из аудиопотока. Битрейт варьируется от 350 до 1010 кбит/сек. Однако, если у Вас наушники за тысячу рублей, а место на устройстве мало, не стоит заморачиваться с поиском и скачиванием FLAC.

WAV

также выдает звук без потерь. Одна минута в среднем весит 10 Мб. В отличие от FLAC, WAV поддерживается на многих, даже очень старых устройствах. Конечно, главный минус – вес. Поэтому, как и FLAC, использовать WAV нужно только на премиальных устройствах. Из узкопрофильных форматов можно отметить ALAC и APE. Первый создан для продукции Apple, однако последнее время используется и на других ОС. APE также довольно популярен, но не каждое устройство поддерживается.
Скачать музыку без потерь можно на сайтах deezer.com и tidal.com.

Lossy

MP-3

– самое популярное расширение в мире. Практически вся музыка скачивается в MP-3. Конечно, по качеству уступает FLAC, но на большинстве аппаратур сложно заметить разницу между MP-3 320 кбит/сек и 1010 кбит/сек FLAC. При этом любой «утюг» умеет его воспроизводить.

AAC и OGG

– также очень популярные форматы. У AAC меньше потерь и он легко кодируется. Однако не все устройства смогут его воспроизвести. OGG славится небольшим размером, который не может себе позволить даже MP-3. Однако общее качество звука оставляет желать лучшего. Именно поэтому OGG чаще используют для диктофонных записей, где главное просто слышать речь.
Все стриминговые сервисы используют Lossy. Это позволяет слушать их на любом устройстве и не нагружать трафик. Скачивая аудио с youtube, вы тоже получаете lossy-звук.