4K akış yeni normdur, ancak her 16 milisaniyede bir 8,2 milyon pikselden fazla bilgi iletildiğinden, 4K videoyu internette depolamak ve iletmek kolay bir iş değildir.
İki saatlik bir film, sıkıştırılmadığında 1,7 Terabayttan fazla depolama alanı kaplar. Peki, YouTube ve Netflix gibi akış devleri bu kadar yer kaplayan videoları depolamayı ve yayınlamayı nasıl başarıyor?
Filmlerin boyutunu küçültmek için video codec kullandıkları için yapmıyorlar ama video codec nedir ve en iyisi hangisidir?
Video Codec Nedir?
Video codec bileşenlerinin karmaşıklığına derinlemesine dalmadan önce, bir videonun nasıl oluşturulduğunu anlamak çok önemlidir. Basitçe söylemek gerekirse, video, birbirini hızla değiştiren bir dizi durağan görüntüden başka bir şey değildir.
Bu yüksek değişen hız nedeniyle, insan beyni görüntülerin hareket ettiğini düşünür ve video izliyormuş gibi bir yanılsama yaratır. Bu nedenle, 4K'da bir video izlerken, yalnızca 2160x3840 çözünürlüğe sahip bir dizi görüntüye bakıyorsunuz. Görüntülerin bu yüksek çözünürlüğü, 4K'da çekilen bir videonun harika bir video deneyimi sunmasını sağlar. Bununla birlikte, görüntülerin bu yüksek çözünürlüğü videonun boyutunu büyüterek internet gibi sınırlı bant genişliğine sahip kanallar üzerinden akışı imkansız hale getirir.
Bu sorunu çözmek için video codec'lerimiz var. Kodlayıcı/kod çözücü veya sıkıştırma/açma için kısa olan bir video codec bileşeni, görüntü akışını veri bitlerine sıkıştırır. Bu sıkıştırma, kullanılan sıkıştırma algoritmalarına bağlı olarak videonun kalitesini azaltabilir veya üzerinde hiçbir etkisi olmayabilir.
Adından da anlaşılacağı gibi, bir codec bileşenindeki sıkıştırma biti, her görüntünün boyutunu azaltır. Aynısını yapmak için, sıkıştırma algoritması insan gözünün nüanslarını kullanır ve insanların izledikleri videoların sıkıştırıldığını bilmelerini engeller.
Açma işlemi ise tam tersi şekilde çalışır ve videoyu sıkıştırılmış bilgileri kullanarak işler.
Bilgi sıkıştırma söz konusu olduğunda kodekler harika bir iş çıkarsa da, aynısını yapmak CPU'nuz için vergilendirilebilir. Bu nedenle, sisteminizde video sıkıştırma algoritmaları çalıştırdığınızda sistem performansında dalgalanmalar görmeniz normaldir.
Bu sorunu çözmek için CPU'lar ve GPU'lar, bu sıkıştırma algoritmalarını çalıştırabilen özel donanımlarla birlikte gelir. Ayrılmış donanım video codec bileşenlerini işlerken CPU'nun eldeki görevleri gerçekleştirmesini sağlayarak verimliliği artırır.
Bir Video Codec Nasıl Çalışır?
Artık bir video codec bileşeninin ne yaptığına dair temel bir anlayışa sahip olduğumuza göre, bir codec bileşeninin nasıl çalıştığına bakabiliriz.
Kroma Alt Örnekleme
Daha önce açıklandığı gibi videolar görüntülerden oluşur ve renk alt örneklemesi her görüntüdeki bilgiyi azaltır. Bunu yapmak için her görüntünün içerdiği renk bilgisini azaltır, ancak renk bilgisindeki bu azalma insan gözü tarafından nasıl algılanır?
Görüyorsunuz, insan gözü parlaklıktaki değişiklikleri algılamada harikadır, ancak aynı şey renkler için söylenemez. Bunun nedeni, insan gözünün konilere (renkleri ayırt etmekten sorumlu fotoreseptör hücreler) kıyasla daha fazla çubuğa (parlaklıktaki değişiklikleri tespit etmekten sorumlu fotoreseptör hücreleri) sahip olmasıdır. Çubuklar ve koniler arasındaki fark, sıkıştırılmış ve sıkıştırılmamış görüntüleri karşılaştırırken gözlerin renk değişikliklerini algılamasını engeller.
Renk alt örneklemesi gerçekleştirmek için video sıkıştırma algoritması, RGB'deki piksel bilgilerini parlaklık ve renk verilerine dönüştürür. Bundan sonra algoritma, sıkıştırma seviyelerine göre görüntüdeki renk miktarını azaltır.
Gereksiz Çerçeve Bilgilerini Kaldırma
Videolar birkaç resim karesinden oluşur ve çoğu durumda bu karelerin hepsi aynı bilgiyi içerir. Örneğin, sabit bir arka plana karşı konuşan bir kişinin olduğu bir video hayal edin. Böyle bir durumda videodaki tüm kareler benzer bir kompozisyona sahiptir. Bu nedenle, videoyu oluşturmak için tüm görüntülere gerek yoktur. Tek ihtiyacımız olan, bir kareden diğerine geçerken değişimle ilgili tüm bilgileri ve verileri içeren bir temel resim.
Dolayısıyla, video boyutunu küçültmek için sıkıştırma algoritması video karelerini I ve P karelerine (Öngörülen kareler) böler. Burada I çerçeveleri temel gerçektir ve P çerçevelerini oluşturmak için kullanılır. Daha sonra P çerçeveleri, I çerçevelerindeki bilgiler ve söz konusu çerçeve için değişiklik bilgileri kullanılarak işlenir. Bu metodolojiyi kullanarak, bir video, videoyu daha da sıkıştırarak P karelerine serpiştirilmiş bir I Kareleri grubuna bölünür.
Hareket Sıkıştırma
Videoyu I ve P karelerine böldüğümüze göre artık hareket sıkıştırmaya bakmamız gerekiyor. I karelerini kullanarak P karelerini oluşturmaya yardımcı olan video sıkıştırma algoritmasının bir parçası. Bunu yapmak için, sıkıştırma algoritması I çerçevesini makro bloklar olarak bilinen bloklara ayırır. Daha sonra bu bloklara, bir çerçeveden diğerine geçerken bu blokların hareket ettiği yönü tanımlayan hareket vektörleri verilir.
Her blok için bu hareket bilgisi, video sıkıştırma algoritmasının yaklaşan karede her bloğun konumunu tahmin etmesine yardımcı olur.
Yüksek Frekanslı Görüntü Verilerini Kaldırma
Tıpkı renk verilerindeki değişiklikler gibi, insan gözü bir görüntüdeki yüksek frekanslı öğelerdeki ince değişiklikleri algılayamaz, ancak yüksek frekanslı öğeler nelerdir? Görüyorsunuz, ekranınızda işlenen görüntü birkaç pikselden oluşuyor ve bu piksellerin değerleri görüntülenen görüntüye göre değişiyor.
Resmin bazı bölgelerinde piksel değerleri kademeli olarak değişir ve bu tür alanların düşük frekansa sahip olduğu söylenir. Öte yandan, piksel verilerinde hızlı bir değişiklik varsa, alan yüksek frekanslı verilere sahip olarak kategorize edilir. Video sıkıştırma algoritmaları, yüksek frekans bileşenini azaltmak için Ayrık Kosinüs Dönüşümünü kullanır.
İşte nasıl çalıştığı. İlk olarak DCT algoritması her bir makro blok üzerinde çalışır ve ardından piksel yoğunluğundaki değişimin çok hızlı olduğu alanları tespit eder. Daha sonra bu veri noktalarını görüntüden kaldırarak videonun boyutunu küçültür.
kodlama
Artık videodaki tüm gereksiz bilgiler kaldırıldığına göre, kalan veri parçalarını saklayabiliriz. Bunu yapmak için video sıkıştırma algoritması, Huffman kodlaması gibi bir kodlama şeması kullanır. bir çerçevedeki veri bitlerini videoda meydana gelme sayılarına bağlar ve ardından bunları ağaç benzeri bir şekilde birbirine bağlar. Bu kodlanmış veriler, bir videoyu kolayca oluşturmasını sağlayan bir sistemde depolanır.
Farklı video codec'leri, videoları sıkıştırmak için farklı teknikler kullanır, ancak çok temel düzeyde, videoların boyutunu küçültmek için yukarıda tanımlanan beş temel yöntemi kullanırlar.
AV1 vs. HEVC'ye karşı VP9: Hangi Codec En İyisidir?
Artık kodeklerin nasıl çalıştığını anladığımıza göre, AV1, HEVC ve VP9'dan hangisinin en iyi olduğunu belirleyebiliriz.
Sıkıştırılabilirlik ve Kalite
Sisteminizde çok yer kaplayan ve bilgisayarınıza yükleyemeyen bir 4K videonuz varsa favori akış platformu, en iyi sıkıştırmayı sunan bir video codec'i arıyor olabilirsiniz. oran. Ancak videoyu sıkıştırmaya devam ettikçe sunduğu kalitenin düştüğünü de göz önünde bulundurmalısınız. Bu nedenle, bir sıkıştırma algoritması seçerken, belirli bir bit hızında sağladığı kaliteye bakmak önemlidir, ancak bir videonun bit hızı nedir?
Basitçe söylemek gerekirse, bir videonun bit hızı, videonun bir saniye boyunca oynatması gereken bit sayısı olarak tanımlanır. Örneğin, 60 kare hızında çalışan 24 bit sıkıştırılmamış 4K videonun bit hızı 11,9 Gb/sn'dir. Bu nedenle, internette sıkıştırılmamış bir 4K video akışı yapıyorsanız, Wi-Fi'niz saniyede 11,9 gigabit veri iletmeli ve aylık veri kotanızı dakikalar içinde tüketmelidir.
Aksine bir sıkıştırma algoritması kullanmak, kaliteyi düşürmeden, seçtiğiniz bit hızına bağlı olarak bit hızını çok küçük bir miktara düşürür.
Sıkıştırılabilirlik/kalite sayıları söz konusu olduğunda, AV1 liderdir ve yüzde 28,1 daha iyi sunar H.265'e kıyasla sıkıştırma ve benzerini sunarken VP9'a kıyasla yüzde 27,3 tasarruf kalite.
Bu nedenle, kaliteden ödün vermeden en iyi sıkıştırmayı arıyorsanız, AV1 sizin için sıkıştırma oranıdır. AV1 codec bileşeninin mükemmel sıkıştırma-kalite oranı nedeniyle, Google tarafından video konferans uygulaması Google Duo ve tarafından Düşük bant genişliğine sahip bir veri bağlantısı üzerinden video iletirken Netflix.
Uyumluluk
Daha önce açıklandığı gibi, bir video sıkıştırma algoritması videoyu sıkıştırıldıktan sonra kodlar. Şimdi bu videoyu oynatmak için cihazınızın aynı kodu çözmesi gerekiyor. Bu nedenle, cihazınız bir videoyu açmak için donanım/yazılım desteğine sahip değilse, onu çalıştıramaz.
Bu nedenle, bir sıkıştırma algoritmasının uyumluluk yönünü anlamak önemlidir, çünkü birçok cihazda çalışamayan içeriği oluşturmanın ve sıkıştırmanın amacı nedir?
Dolayısıyla, uyumluluk aradığınız bir şeyse, o zaman VP9 sizin için codec olmalıdır. iki milyardan fazla uç noktada desteklenir ve her tarayıcıda, akıllı telefonda ve akıllı telefonda çalışabilir TELEVİZYON.
Bir videonun dosya boyutunu azaltmak için daha yeni, daha karmaşık algoritmalar kullandığı ve eski cihazlarda oynatılamadığı için AV1 için aynı şey söylenemez. Tarayıcı desteğiyle ilgili olarak, Safari AV1'i oynatamaz, ancak Firefox ve Chrome gibi tarayıcılar AV1 videolarını sorunsuz oynatabilir.
Donanım desteği açısından Snapdragon 8 Gen 2, Samsung Exynos 2200, MediaTek Dimensity 1000 5G gibi yeni SoC'ler ve GPU'lar, Google Tensor G2, Nvidia'nın RTX 4000 Serisi ve Intel Xe ve Arc GPU'ları, AV1 codec bileşeni için hızlandırılmış donanım kod çözmeyi destekler. Bu nedenle, bu yonga setleriyle çalışan cihazlarınız varsa, CPU'larınızın/GPU'larınızın gücünü tüketmeden AV1 codec'leri kullanılarak sıkıştırılmış akış içeriğinin keyfini çıkarabilirsiniz.
H.265 codec söz konusu olduğunda, Safari, Firefox ve Google Chrome gibi en popüler tarayıcılar, sıkıştırma algoritması kullanılarak kodlanmış videoları sorunsuz çalıştırabilir. Bununla birlikte, AV1 ve VP9 ile karşılaştırıldığında, H.265 açık kaynak değildir ve H.265 codec bileşenini kullanmak için lisansların satın alınması gerekir. Bu nedenle, işletim sistemiyle birlikte gelen Microsoft'un Movies & TV video oynatıcısı gibi uygulamalar, varsayılan olarak H.265 kullanılarak kodlanmış videoları çalıştıramaz. Bunun yerine, kullanıcıların bu tür videoları çalıştırmak için Windows mağazasından ek eklentiler yüklemesi gerekir.
Kodlama Hızı
Video codec'leri bir videonun boyutunu önemli ölçüde azaltır, ancak bir videonun boyutunu azaltmak için sıkıştırılmamış videonun zaman alan bir yazılım kullanılarak işlenmesi gerekir. Bu nedenle, bir videonun boyutunu küçültmek istiyorsanız, bir sıkıştırma algoritması kullanarak videoyu sıkıştırmak için geçen süreye bakmanız gerekir.
Kodlama verimliliği konusunda VP9 liderdir ve videoları sıkıştırmak için kodlama süresi H.265 ve AV1'den çok daha düşüktür. Öte yandan AV1, kodlama süresi açısından en yavaş olanıdır ve H.265 ile karşılaştırıldığında bir videoyu kodlamak için üç kat daha fazla zaman alabilir.
Hangi Codec'i Seçmelisiniz?
Video codec'leri söz konusu olduğunda, her codec farklı özellikler sunduğundan mükemmel codec'i bulmak çok özneldir.
En iyi video kalitesini arıyorsanız, AV1'i seçin. Öte yandan, en uyumlu video codec'i arıyorsanız, VP9 sizin için en uygun olacaktır.
Son olarak, H.265 codec bileşeni, kodlama ek yükleri olmadan iyi kaliteye ve sıkıştırmaya ihtiyacınız varsa harika bir seçimdir.