กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 12 นาที

รูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอ

รูป แบบการเข้ารหัสวิดีโอ [ a ] (หรือบางครั้งเรียกว่า รูปแบบการบีบอัดวิดีโอ ) คือรูปแบบการเข้ารหัสของ เนื้อหา วิดีโอดิจิทัล เช่น ในไฟล์ข้อมูลหรือ บิตสตรีม โดยทั่วไปจะใช้อัลกอริธึม...

รูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอ

รูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอ[ a ] (หรือบางครั้งเรียกว่ารูปแบบการบีบอัดวิดีโอ ) คือรูปแบบการเข้ารหัสของ เนื้อหา วิดีโอดิจิทัลเช่น ในไฟล์ข้อมูลหรือบิตสตรีม โดยทั่วไปจะใช้อัลกอริธึม การบีบอัดวิดีโอมาตรฐานซึ่งส่วนใหญ่จะใช้ การเข้ารหัส แบบ Discrete Cosine Transform (DCT) และการชดเชยการเคลื่อนไหว ส่วนประกอบ ซอฟต์แวร์หรือฮาร์ดแวร์ของคอมพิวเตอร์ที่บีบอัดหรือคลายการบีบอัดรูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอเฉพาะเรียกว่าตัวแปลงสัญญาณวิดีโอ

รูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอบางรูปแบบมีการบันทึกไว้ใน เอกสาร ข้อกำหนดทางเทคนิค โดยละเอียด ซึ่งเรียกว่าข้อกำหนดการเข้ารหัสวิดีโอข้อกำหนดบางอย่างได้รับการเขียนและอนุมัติโดยองค์กรมาตรฐานในฐานะมาตรฐานทางเทคนิคและจึงเรียกว่ามาตรฐานการเข้ารหัสวิดีโอมีทั้งมาตรฐานโดยพฤตินัยและมาตรฐานที่เป็นทางการ

โดยปกติแล้ว เนื้อหาวิดีโอที่เข้ารหัสโดยใช้รูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอเฉพาะ จะถูกรวมเข้ากับสตรีมเสียง (ที่เข้ารหัสโดยใช้รูปแบบการเข้ารหัสเสียง ) ภายในรูปแบบคอนเทนเนอร์มัลติมีเดียเช่นAVI , MP4 , FLV , RealMediaหรือMatroskaดังนั้น ผู้ใช้จึงมักไม่มี ไฟล์ H.264แต่จะมีไฟล์วิดีโอซึ่งเป็นคอนเทนเนอร์ MP4 ของวิดีโอที่เข้ารหัส H.264 โดยปกติแล้วจะ มีเสียงที่เข้ารหัส AAC อยู่ด้วย รูปแบบคอนเทนเนอร์มัลติมีเดียสามารถบรรจุรูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอได้หลายรูปแบบ ตัวอย่างเช่น รูปแบบคอนเทนเนอร์ MP4 สามารถบรรจุรูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอ เช่นMPEG-2 Part 2หรือ H.264 อีกตัวอย่างหนึ่งคือ ข้อกำหนดเริ่มต้นสำหรับประเภทไฟล์WebMซึ่งระบุรูปแบบคอนเทนเนอร์ (Matroska) แต่ยังระบุอย่างแน่ชัดว่ารูปแบบการบีบอัดวิดีโอ ( VP8 ) และเสียง ( Vorbis ) ใดอยู่ภายในคอนเทนเนอร์ Matroska แม้ว่า Matroska จะสามารถบรรจุ วิดีโอ VP9 ได้ และ การสนับสนุนเสียง Opusได้ถูกเพิ่มเข้ามาในข้อกำหนด WebM ในภายหลัง

ความแตกต่างระหว่างรูปแบบและตัวแปลงสัญญาณ

ฟอร์แมต คือ แผนผังโครงสร้างสำหรับข้อมูลที่สร้างหรือใช้งานโดยโค เดก

แม้ว่ารูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอ เช่น H.264 บางครั้งจะถูกเรียกว่าโคเดกแต่ก็มีความแตกต่างเชิงแนวคิดที่ชัดเจนระหว่างข้อกำหนดและวิธีการใช้งาน รูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอจะถูกอธิบายไว้ในข้อกำหนด และซอฟต์แวร์เฟิร์มแวร์หรือฮาร์ดแวร์ที่ใช้ในการเข้ารหัส/ถอดรหัสข้อมูลในรูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอที่กำหนดจาก/ไปยังวิดีโอที่ไม่ได้บีบอัดนั้น คือการนำข้อกำหนดเหล่านั้นไปใช้เปรียบเทียบ ได้กับ ภาษาโปรแกรม C (ข้อกำหนด) เมื่อเทียบกับโคเดกOpenH264 (วิธีการใช้งานเฉพาะ) โปรดทราบว่าสำหรับแต่ละข้อกำหนด (เช่นH.264 ) อาจมีโคเดกหลายตัวที่นำข้อกำหนดนั้นไปใช้ (เช่นx264 , OpenH264, ผลิตภัณฑ์และวิธีการใช้งาน H.264/MPEG-4 AVC )

ความแตกต่างนี้ไม่ได้สะท้อนให้เห็นอย่างสม่ำเสมอในเชิงศัพท์ในเอกสาร ข้อกำหนด H.264 เรียกH.261 , H.262 , H.263และH.264 ว่า เป็นมาตรฐานการเข้ารหัสวิดีโอและไม่มีคำว่าcodecอยู่[ 2 ] Alliance for Open Mediaแยกความแตกต่างระหว่าง รูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอ AV1และ codec ที่พวกเขากำลังพัฒนาอย่างชัดเจน แต่เรียกรูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอเองว่าเป็นข้อกำหนดcodec วิดีโอ[ 3 ]ข้อกำหนดVP9เรียกรูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอ VP9 เองว่าเป็นcodec [ 4 ]

ตัวอย่างของการสับสน หน้าเว็บของ Chromium [ 5 ]และ Mozilla [ 6 ]ที่แสดงรายการรูปแบบวิดีโอของพวกเขารองรับทั้งรูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอแบบเรียก เช่นตัวแปลงสัญญาณ H.264 อีกตัวอย่างหนึ่ง ในการประกาศของ Cisco เกี่ยวกับตัวแปลงสัญญาณวิดีโอแบบฟรีๆ ข่าวประชาสัมพันธ์อ้างถึงรูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอ H.264 ว่าเป็นตัวแปลงสัญญาณ ("ตัวเลือกของตัวแปลงสัญญาณวิดีโอทั่วไป") แต่เรียกการใช้งานตัวเข้ารหัส/ถอดรหัส H.264 ของ Cisco ว่าเป็นตัวแปลงสัญญาณในเวลาต่อมาไม่นาน ("โอเพนซอร์สตัวแปลงสัญญาณ H.264 ของเรา") [ 7 ]

รูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอไม่ได้กำหนดอัลกอริธึม ทั้งหมด ที่ใช้โดยตัวแปลงสัญญาณที่ใช้รูปแบบนั้น ตัวอย่างเช่น ส่วนใหญ่ของการบีบอัดวิดีโอโดยทั่วไปทำงานโดยการค้นหาความคล้ายคลึงกันระหว่างเฟรมวิดีโอ (การจับคู่บล็อก) จากนั้นจึงทำการบีบอัดโดยการคัดลอกซับอิมเมจที่คล้ายกันซึ่งเข้ารหัสไว้ก่อนหน้านี้ (เช่นมาโครบล็อก ) และเพิ่มความแตกต่างเล็กน้อยเมื่อจำเป็น การค้นหาชุดค่าผสมที่เหมาะสมที่สุดของตัวทำนายและความแตกต่างดังกล่าวเป็นปัญหาNP-hard [ 8 ]ซึ่งหมายความว่าแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะหาวิธีแก้ปัญหาที่เหมาะสมที่สุดภายในระยะเวลาที่เหมาะสม แม้ว่ารูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอจะต้องรองรับการบีบอัดดังกล่าวข้ามเฟรมในรูปแบบบิตสตรีม แต่การไม่กำหนดอัลกอริธึมเฉพาะสำหรับการค้นหาการจับคู่บล็อกและขั้นตอนการเข้ารหัสอื่นๆ โดยไม่จำเป็น ทำให้ตัวแปลงสัญญาณที่ใช้ข้อกำหนดการเข้ารหัสวิดีโอมีอิสระในการเพิ่มประสิทธิภาพและสร้างนวัตกรรมในการเลือกอัลกอริธึม ตัวอย่างเช่น ส่วนที่ 0.5 ของข้อกำหนด H.264 ระบุว่าอัลกอริธึมการเข้ารหัสไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของข้อกำหนด[ 2 ]การเลือกอัลกอริธึมอย่างอิสระยังช่วยให้สามารถแลกเปลี่ยนความซับซ้อนของพื้นที่และเวลาที่ แตกต่างกันสำหรับรูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอเดียวกันได้ ดังนั้นฟีดสดจึงสามารถใช้อัลกอริธึมที่รวดเร็วแต่ไม่มีประสิทธิภาพด้านพื้นที่ และการเข้ารหัส DVD ครั้งเดียว สำหรับการผลิตจำนวนมากในภายหลังสามารถแลกเปลี่ยนเวลาการเข้ารหัสที่ยาวนานกับการเข้ารหัสที่มีประสิทธิภาพด้านพื้นที่ได้

ประวัติศาสตร์

แนวคิด การบีบอัด วิดีโอแบบอนาล็อกมีมาตั้งแต่ปี 1929 เมื่อ RD Kell ในอังกฤษเสนอแนวคิดในการส่งเฉพาะส่วนของฉากที่เปลี่ยนแปลงจากเฟรมต่อเฟรมเท่านั้น ส่วนแนวคิด การบีบอัด วิดีโอแบบดิจิทัลมีมาตั้งแต่ปี 1952 เมื่อ นักวิจัย ของ Bell Labsคือ BM Oliver และ CW Harrison เสนอการใช้ การมอดูเล ชั่นแบบพัลส์โค้ดเชิงอนุพันธ์ (DPCM) ในการเข้ารหัสวิดีโอ ในปี 1959 นักวิจัย ของ NHKคือ Y. Taki, M. Hatori และ S. Tanaka ได้เสนอแนวคิดการชดเชยการเคลื่อนไหวระหว่างเฟรม โดยเสนอการเข้ารหัสวิดีโอระหว่างเฟรมแบบคาดการณ์ใน มิติเวลา[ 9 ]ในปี 1967 นักวิจัย ของมหาวิทยาลัยลอนดอน AH Robinson และ C. Cherry ได้เสนอการเข้ารหัสความยาวรัน (RLE) ซึ่งเป็น รูปแบบ การบีบอัดแบบไม่สูญเสียข้อมูลเพื่อลดแบนด์วิดท์การส่งสัญญาณโทรทัศน์แบบอนาล็อก[ 10 ]

อัลกอริทึมการเข้ารหัสวิดีโอดิจิทัลรุ่นแรกสุดนั้นใช้สำหรับวิดีโอที่ไม่ได้บีบอัดหรือใช้การบีบอัดแบบไม่สูญเสียข้อมูลซึ่งทั้งสองวิธีนั้นไม่มีประสิทธิภาพและไม่เหมาะสมสำหรับการเข้ารหัสวิดีโอดิจิทัล[ 11 ] [ 12 ]วิดีโอดิจิทัลถูกนำมาใช้ในช่วงทศวรรษ 1970 [ 11 ]โดยเริ่มแรกใช้การมอดูเลชั่นแบบพัลส์โค้ด (PCM) ที่ไม่ได้บีบอัด ซึ่งต้องใช้บิตเรต สูง ถึงประมาณ 45–200 Mbit/sสำหรับ วิดีโอ ความละเอียดมาตรฐาน (SD) [ 11 ] [ 12 ]ซึ่งสูงกว่าแบนด์วิดท์การสื่อสาร (สูงสุด 100 kbit/s ) ที่มีอยู่จนถึงทศวรรษ 1990 ถึง 2,000 เท่า [ 12 ]ในทำนองเดียวกัน วิดีโอ ความละเอียดสูง (HD) 1080p ที่ไม่ได้บีบ อัดต้องใช้บิตเรตเกิน 1 Gbit/sซึ่งสูงกว่าแบนด์วิดท์ที่มีอยู่ในช่วงทศวรรษ 2000 อย่างมาก[ 13 ]  

DCT ที่ชดเชยการเคลื่อนไหว

การบีบอัดวิดีโอเชิงปฏิบัติเกิดขึ้นพร้อมกับการพัฒนาการ เข้ารหัส DCT ที่ชดเชยการเคลื่อนไหว (MC DCT) [ 12 ] [ 11 ]หรือที่เรียกว่าการชดเชยการเคลื่อนไหวแบบบล็อก (BMC) [ 9 ]หรือการชดเชยการเคลื่อนไหว DCT นี่คืออัลกอริทึมการเข้ารหัสแบบไฮบริด[ 9 ]ซึ่งรวมเทคนิคการบีบอัดข้อมูล ที่สำคัญสองอย่างเข้าด้วยกัน ได้แก่ การเข้ารหัส การแปลงโคไซน์แบบไม่ต่อเนื่อง (DCT) [ 12 ] [ 11 ]ในมิติเชิงพื้นที่และการชดเชยการเคลื่อนไหว แบบคาดการณ์ ในมิติเชิงเวลา[ 9 ]

การเข้ารหัส DCT เป็น เทคนิค การเข้ารหัสแบบแปลงการบีบอัดบล็อกแบบสูญเสียข้อมูลซึ่งเสนอครั้งแรกโดยNasir Ahmedซึ่งเดิมทีตั้งใจใช้สำหรับการบีบอัดภาพขณะที่เขาทำงานอยู่ที่มหาวิทยาลัย Kansas Stateในปี 1972 ต่อมาได้รับการพัฒนาเป็นอัลกอริธึมการบีบอัดภาพที่ใช้งานได้จริงโดย Ahmed ร่วมกับ T. Natarajan และKR Raoที่มหาวิทยาลัยเท็กซัสในปี 1973 และตีพิมพ์ในปี 1974 [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]

การพัฒนาที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือการเข้ารหัสแบบไฮบริดที่ชดเชยการเคลื่อนไหว[ 9 ]ในปี 1974 Ali Habibi ที่มหาวิทยาลัย Southern Californiaได้แนะนำการเข้ารหัสแบบไฮบริด[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]ซึ่งรวมการเข้ารหัสแบบทำนายเข้ากับการเข้ารหัสแบบแปลง[ 9 ] [ 20 ]เขาได้ตรวจสอบเทคนิคการเข้ารหัสแบบแปลงหลายวิธี รวมถึง DCT, การแปลง Hadamard , การแปลง Fourier , การแปลงแบบเอียง และ การ แปลงKarhunen-Loeve [ 17 ]อย่างไรก็ตาม อัลกอริทึมของเขาในตอนแรกจำกัดอยู่เฉพาะ การเข้ารหัส ภายในเฟรมในมิติเชิงพื้นที่ ในปี 1975 John A. Roese และ Guner S. Robinson ได้ขยายอัลกอริทึมการเข้ารหัสแบบไฮบริดของ Habibi ไปยังมิติเชิงเวลา โดยใช้การเข้ารหัสแบบแปลงในมิติเชิงพื้นที่และการเข้ารหัสแบบทำนายในมิติเชิงเวลา พัฒนาการเข้ารหัสแบบไฮบริดที่ชดเชยการเคลื่อนไหวระหว่างเฟรม[ 9 ] [ 21 ]สำหรับการเข้ารหัสการแปลงเชิงพื้นที่ พวกเขาได้ทดลองกับการแปลงต่างๆ รวมถึง DCT และการแปลงฟูริเยร์แบบเร็ว (FFT) โดยพัฒนาตัวเข้ารหัสไฮบริดระหว่างเฟรมสำหรับสิ่งเหล่านี้ และพบว่า DCT มีประสิทธิภาพมากที่สุดเนื่องจากความซับซ้อนที่ลดลง สามารถบีบอัดข้อมูลภาพลงเหลือ 0.25 บิตต่อพิกเซลสำหรับ ฉาก วิดีโอโทรศัพท์ที่มีคุณภาพของภาพเทียบเท่ากับตัวเข้ารหัสภายในเฟรมทั่วไปที่ต้องการ 2 บิตต่อพิกเซล[ 22 ] [ 21 ]

DCT ถูกนำไปใช้กับการเข้ารหัสวิดีโอโดย Wen-Hsiung Chen [ 23 ]ซึ่งได้พัฒนาอัลกอริทึม DCT ที่รวดเร็วร่วมกับ CH Smith และ SC Fralick ในปี 1977 [ 24 ] [ 25 ]และก่อตั้งCompression Labsเพื่อทำการค้าเทคโนโลยี DCT [ 23 ]ในปี 1979 Anil K. Jainและ Jaswant R. Jain ได้พัฒนาการบีบอัดวิดีโอ DCT ที่ชดเชยการเคลื่อนไหวเพิ่มเติม[ 26 ] [ 9 ]ซึ่งนำไปสู่การพัฒนาอัลกอริทึมการบีบอัดวิดีโอที่ใช้งานได้จริงของ Chen ซึ่งเรียกว่า DCT ที่ชดเชยการเคลื่อนไหวหรือการเข้ารหัสฉากแบบปรับได้ในปี 1981 [ 9 ]ต่อมา DCT ที่ชดเชยการเคลื่อนไหวได้กลายเป็นเทคนิคการเข้ารหัสมาตรฐานสำหรับการบีบอัดวิดีโอตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1980 เป็นต้นไป[ 11 ] [ 27 ]

มาตรฐานการเข้ารหัสวิดีโอ

มาตรฐานการเข้ารหัสวิดีโอดิจิทัลตัวแรกคือH.120ซึ่งพัฒนาโดยCCITT (ปัจจุบันคือ ITU-T) ในปี 1984 [ 28 ] H.120 ไม่สามารถใช้งานได้จริง เนื่องจากประสิทธิภาพต่ำเกินไป[ 28 ] H.120 ใช้การเข้ารหัส DPCM ที่ชดเชยการเคลื่อนไหว[ 9 ]ซึ่งเป็นอัลกอริธึมการบีบอัดแบบไม่สูญเสียข้อมูลที่ไม่มีประสิทธิภาพสำหรับการเข้ารหัสวิดีโอ[ 11 ]ในช่วงปลายทศวรรษ 1980 บริษัทหลายแห่งเริ่มทดลองกับ การเข้ารหัส แบบ Discrete Cosine Transform (DCT) ซึ่งเป็นรูปแบบการบีบอัดที่มีประสิทธิภาพมากกว่าสำหรับการเข้ารหัสวิดีโอ CCITT ได้รับข้อเสนอ 14 รายการสำหรับรูปแบบการบีบอัดวิดีโอแบบ DCT ในขณะที่ข้อเสนอเดียวที่ใช้ การบีบอัด แบบ Vector Quantization (VQ) มีเพียงรายการเดียว มาตรฐาน H.261ได้รับการพัฒนาขึ้นโดยอิงจากการบีบอัด DCT ที่ชดเชยการเคลื่อนไหว[ 11 ] [ 27 ] H.261 เป็นมาตรฐานการเข้ารหัสวิดีโอที่ใช้งานได้จริงเป็นครั้งแรก[ 28 ]และใช้สิทธิบัตรที่ได้รับอนุญาตจากบริษัทหลายแห่ง รวมถึงHitachi , PictureTel , NTT , BTและToshibaเป็นต้น[ 29 ]นับตั้งแต่ H.261 การบีบอัด DCT ที่ชดเชยการเคลื่อนไหวได้รับการนำมาใช้ในมาตรฐานการเข้ารหัสวิดีโอหลักทั้งหมด (รวมถึง รูปแบบ H.26xและMPEG ) ที่ตามมา[ 11 ] [ 27 ]

MPEG-1ซึ่งพัฒนาโดยMoving Picture Experts Group (MPEG) ออกมาในปี 1991 และได้รับการออกแบบมาเพื่อบีบอัดวิดีโอคุณภาพVHS [ 28 ]ต่อมาในปี 1994 ได้มีการ พัฒนา MPEG-2 / H.262 ขึ้น มา[ 28 ]ซึ่งได้รับการพัฒนาโดยใช้สิทธิบัตรที่ได้รับอนุญาตจากบริษัทหลายแห่ง โดยหลักๆ คือSony , ThomsonและMitsubishi Electric [ 30 ] MPEG -2 กลายเป็นรูปแบบวิดีโอมาตรฐานสำหรับDVDและโทรทัศน์ดิจิทัล SD [ 28 ] อัลกอริทึม DCT ที่ชดเชยการเคลื่อนไหวสามารถบรรลุอัตราส่วนการบีบอัดได้สูงถึง 100:1 ทำให้สามารถพัฒนา เทคโนโลยี สื่อดิจิทัลเช่นวิดีโอตามความต้องการ (VOD) [ 12 ]และโทรทัศน์ความละเอียดสูง (HDTV) [ 31 ]ในปี 1999 ได้มีการพัฒนาMPEG-4 / H.263 ขึ้นมา ซึ่งถือเป็นก้าวสำคัญสำหรับเทคโนโลยีการบีบอัดวิดีโอ[ 28 ]ใช้สิทธิบัตรที่ได้รับอนุญาตจากบริษัทหลายแห่ง โดยหลักๆ คือ Mitsubishi , HitachiและPanasonic [ 32 ]

รูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในปี 2019 คือH.264/MPEG-4 AVC [ 33 ] ซึ่งได้รับการพัฒนาขึ้นในปี 2003 และใช้สิทธิบัตรที่ได้รับอนุญาตจากองค์กรหลายแห่ง โดยหลักๆ คือ Panasonic, Godo Kaisha IP BridgeและLG Electronics [ 34 ] ในทางตรงกันข้ามกับ DCT มาตรฐานที่ใช้โดยรุ่นก่อนหน้า AVC ใช้DCT แบบจำนวนเต็ม[ 23 ] [ 35 ] H.264 เป็นหนึ่งในมาตรฐานการเข้ารหัสวิดีโอสำหรับแผ่น Blu-ray ; เครื่องเล่น Blu-ray ทุกเครื่องต้องสามารถถอดรหัส H.264 ได้ นอกจากนี้ยังมีการใช้งานอย่างแพร่หลายโดยแหล่งข้อมูลอินเทอร์เน็ตแบบสตรีมมิ่ง เช่น วิดีโอจากYouTube , Netflix , VimeoและiTunes Storeซอฟต์แวร์เว็บ เช่นAdobe Flash PlayerและMicrosoft Silverlightรวมถึง การออกอากาศ HDTV ต่างๆ ผ่านทางภาคพื้นดิน ( มาตรฐาน ATSC , ISDB-T , DVB-TหรือDVB-T2 ) เคเบิล ( DVB-C ) และดาวเทียม ( DVB-S2 ) [ 36 ]

ปัญหาหลักสำหรับรูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอหลายรูปแบบคือสิทธิบัตรทำให้การใช้งานมีราคาแพงหรืออาจเสี่ยงต่อการถูกฟ้องร้องเรื่องสิทธิบัตรเนื่องจากสิทธิบัตรใต้น้ำแรงจูงใจเบื้องหลังรูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอที่ออกแบบใหม่เมื่อเร็ว ๆ นี้ เช่นTheora , VP8และVP9คือการสร้างมาตรฐานการเข้ารหัสวิดีโอ ( แบบเสรี ) ที่ครอบคลุมโดยสิทธิบัตรที่ไม่ต้องเสียค่าลิขสิทธิ์เท่านั้น[ 37 ]สถานะสิทธิบัตรยังเป็นประเด็นสำคัญในการเลือกรูปแบบวิดีโอที่เว็บเบราว์เซอร์ หลัก จะรองรับภายในแท็ก วิดีโอ HTML ด้วย

รูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอรุ่นปัจจุบันคือHEVC (H.265) ซึ่งเปิดตัวในปี 2013 AVC ใช้ DCT แบบจำนวนเต็มด้วยขนาดบล็อก 4x4 และ 8x8 ในขณะที่ HEVC ใช้การแปลง DCT และDST แบบจำนวนเต็ม ด้วยขนาดบล็อกที่หลากหลายระหว่าง 4x4 และ 32x32 [ 38 ] HEVC มีสิทธิบัตรจำนวนมาก ส่วนใหญ่เป็นของSamsung Electronics , GE , NTTและJVCKenwood [ 39 ] มันถูกท้าทายโดย รูปแบบ AV1ซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อให้ใช้งานได้ฟรี ณ ปี 2019 AVC เป็นรูปแบบที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับการบันทึก การบีบอัด และการเผยแพร่เนื้อหาวิดีโอ โดยมีนักพัฒนาวิดีโอใช้ถึง 91% ตามมาด้วย HEVC ซึ่งมีนักพัฒนาใช้ 43% [ 33 ]

รายชื่อมาตรฐานการเข้ารหัสวิดีโอ

ลำดับเหตุการณ์ของมาตรฐานการบีบอัดวิดีโอระดับสากล
อัลกอริทึมพื้นฐาน มาตรฐานการเข้ารหัสวิดีโอ ปี สำนักพิมพ์ คณะกรรมการ ผู้ให้สิทธิ์ การมีอยู่ของตลาด(2019) [ 33 ]การใช้งานที่เป็นที่นิยม
DPCMเอช.1201984ซีซีไอทีทีวีซีจีอีไม่มีข้อมูลไม่มีข้อมูลไม่ทราบ
ดีซีทีเอช.2611988ซีซีไอทีที วีซีจีอี Hitachi , PictureTel , NTT , BT , Toshiba เป็นต้น[ 29 ]ไม่มีข้อมูลการประชุมทางวิดีโอ , การสนทนาทางวิดีโอ
Motion JPEG (MJPEG) 1992 เจพีเอเจพีเอISO / โอเพนซอร์ส ไม่ได้หมายความว่าฟรี! [ 40 ]ไม่มีข้อมูลเร็ว
MPEG-1 ส่วนที่ 2พ.ศ. 2536ISO , IECอีพีเอฟูจิตสึ , ไอบีเอ็ม , มัตสึชิตะฯลฯ[ 41 ]ไม่มีข้อมูลวิดีโอซีดี , วิดีโอทางอินเทอร์เน็ต
H.262 / MPEG-2 ส่วนที่ 2 (วิดีโอ MPEG-2) พ.ศ. 2538ISO, IEC, ITU-TMPEG, VCEG โซนี่ , ทอมสัน , มิตซูบิชิฯลฯ[ 30 ]29% วิดีโอดีวีดี , บลูเรย์ , DVB , ATSC , SVCD , SDTV
ดีวีพ.ศ. 2538 อีซีอี อีซีอีโซนี่, พานาโซนิคไม่ทราบ กล้องวิดีโอ , เทปคาสเซ็ตดิจิทัล
เอช.263พ.ศ. 2539ไอทู-ที วีซีจีอี มิตซูบิชิ, ฮิตาชิ , พานาโซนิคฯลฯ[ 32 ]ไม่ทราบ การประชุมทางวิดีโอ, การโทรผ่านวิดีโอ, H.320 , ISDN , [ 42 ] [ 43 ]วิดีโอมือถือ ( 3GP ), MPEG-4 Visual
MPEG-4 ส่วนที่ 2 (MPEG-4 ภาพ) 1999ISO, IEC อีพีเอ มิตซูบิชิ, ฮิตาชิ, พานาโซนิคฯลฯ[ 32 ]ไม่ทราบ วิดีโอทางอินเทอร์เน็ต, DivX , Xvid
ดีดับเบิลยูทีMotion JPEG 2000 (MJ2) 2001JPEG [ 44 ]JPEG [ 45 ]ไม่มีข้อมูลไม่ทราบ ภาพยนตร์ดิจิทัล[ 46 ]
ดีซีทีการเข้ารหัสวิดีโอขั้นสูง (H.264 / MPEG-4 AVC) 2003ISO, IEC, ITU-T MPEG, VCEG Panasonic, Godo Kaisha IP Bridge , LGฯลฯ[ 34 ]91% บลูเรย์ , ดีเอชดีดีวีดี , ดีเอชทีทีวี ( DVB , ATSC ), การสตรีมวิดีโอ ( YouTube , Netflix , Vimeo ), iTunes Store , iPod Video , Apple TV , การประชุมทางวิดีโอ, Flash Player , Silverlight , VOD
ธีโอร่า2004 ซิฟซิฟไม่มีข้อมูลไม่ทราบ วิดีโอทางอินเทอร์เน็ต, เว็บเบราว์เซอร์
วีซี-12006 เอสเอ็มพีทีเอสเอ็มพีทีไมโครซอฟต์พานาโซนิค แอลจีซัมซุงฯลฯ[ 47 ]ไม่ทราบ บลูเรย์, วิดีโอทางอินเทอร์เน็ต
Apple ProRes2007 แอปเปิลแอปเปิลแอปเปิลไม่ทราบ การผลิตวิดีโอ , การตัดต่อหลังการผลิต
การเข้ารหัสวิดีโอประสิทธิภาพสูง (H.265 / MPEG-H HEVC) 2013 ISO, IEC, ITU-T MPEG, VCEG Samsung , GE , NTT , JVCKenwoodฯลฯ[ 39 ] [ 48 ]43% UHD Blu-ray , DVB, ATSC 3.0 , การสตรีม UHD , HEIF , macOS High Sierra , iOS 11
เอวี12018 เอโอมีเดียเอโอมีเดียไม่มีข้อมูล7% วิดีโอ HTML
การเข้ารหัสวิดีโออเนกประสงค์ (VVC / H.266) 2020 เจวีทีเจวีทีไม่ทราบ ไม่มีข้อมูลไม่มีข้อมูล

แบบไม่สูญเสียข้อมูล แบบสูญเสียข้อมูล และไม่บีบอัด

โดยทั่วไปวิดีโอสำหรับผู้บริโภคจะถูกบีบอัดโดยใช้ตัวแปลงสัญญาณวิดีโอแบบสูญเสียข้อมูล เนื่องจากจะทำให้ไฟล์มีขนาดเล็กกว่า การบีบอัดแบบ ไม่สูญเสีย ข้อมูลอย่างมาก รูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอบางรูปแบบได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการบีบอัดแบบสูญเสียข้อมูลหรือแบบไม่สูญเสียข้อมูล และรูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอบางรูปแบบ เช่นDiracและH.264รองรับทั้งสองแบบ[ 49 ]

รูปแบบ วิดีโอที่ไม่บีบอัดเช่นClean HDMIเป็นรูปแบบวิดีโอแบบไม่สูญเสียคุณภาพ ซึ่งใช้ในบางกรณี เช่น เมื่อส่งวิดีโอไปยังจอแสดงผลผ่าน การเชื่อมต่อ HDMIกล้องระดับไฮเอนด์บางรุ่นยังสามารถบันทึกวิดีโอในรูปแบบนี้ได้โดยตรง

ภายในเฟรม

การบีบอัดระหว่างเฟรมทำให้การแก้ไขลำดับวิดีโอที่เข้ารหัสมีความซับซ้อนมากขึ้น[ 50 ] รูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอที่ค่อนข้างง่ายประเภทหนึ่งคือ รูปแบบวิดีโอ ภายในเฟรมเช่นDVซึ่งแต่ละเฟรมของสตรีมวิดีโอจะถูกบีบอัดอย่างอิสระโดยไม่ต้องอ้างอิงถึงเฟรมอื่นในสตรีม และไม่มีการพยายามใช้ประโยชน์จากความสัมพันธ์ระหว่างภาพที่ต่อเนื่องกันเมื่อเวลาผ่านไปเพื่อการบีบอัดที่ดีขึ้น ตัวอย่างหนึ่งคือMotion JPEGซึ่งเป็นเพียงลำดับของ ภาพที่บีบอัด JPEG แต่ละภาพ วิธีนี้รวดเร็วและง่าย แต่แลกมาด้วยวิดีโอที่เข้ารหัสมีขนาดใหญ่กว่ารูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอที่รองรับ การเข้ารหัส ระหว่างเฟรมมาก

เนื่องจากการบีบอัดแบบอินเตอร์เฟรมจะคัดลอกข้อมูลจากเฟรมหนึ่งไปยังอีกเฟรมหนึ่ง หากเฟรมต้นฉบับถูกตัดออก (หรือสูญหายระหว่างการส่ง) เฟรมถัดไปจะไม่สามารถสร้างขึ้นใหม่ได้อย่างถูกต้อง การตัดต่อวิดีโอที่บีบอัดแบบอินทราเฟรมในระหว่างการตัดต่อวิดีโอนั้นง่ายเกือบเท่ากับการตัดต่อวิดีโอที่ไม่ได้บีบอัด กล่าวคือ หาจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของแต่ละเฟรม แล้วคัดลอกบิตต่อบิตของแต่ละเฟรมที่ต้องการเก็บไว้ และทิ้งเฟรมที่ไม่ต้องการ ความแตกต่างอีกประการหนึ่งระหว่างการบีบอัดแบบอินทราเฟรมและอินเตอร์เฟรมคือ ในระบบอินทราเฟรม แต่ละเฟรมจะใช้ข้อมูลในปริมาณที่ใกล้เคียงกัน ในระบบอินเตอร์เฟรมส่วนใหญ่ เฟรมบางเฟรม (เช่นเฟรม IในMPEG-2 ) จะไม่ได้รับอนุญาตให้คัดลอกข้อมูลจากเฟรมอื่น ดังนั้นจึงต้องใช้ข้อมูลมากกว่าเฟรมอื่นๆ ที่อยู่ใกล้เคียง[ 51 ]

เป็นไปได้ที่จะสร้างโปรแกรมตัดต่อวิดีโอแบบใช้คอมพิวเตอร์ที่ตรวจจับปัญหาที่เกิดจากการตัดเฟรม I ออกในขณะที่เฟรมอื่นต้องการเฟรมเหล่านั้น ซึ่งทำให้สามารถใช้รูปแบบใหม่ๆ เช่นHDVในการตัดต่อได้ อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้ต้องการพลังการประมวลผลมากกว่าการตัดต่อวิดีโอที่บีบอัดแบบอินทราเฟรมที่มีคุณภาพของภาพเท่ากันมาก แต่การบีบอัดแบบนี้ไม่มีประสิทธิภาพมากนักสำหรับรูปแบบเสียงใดๆ[ 52 ]

โปรไฟล์และระดับ

รูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอสามารถกำหนดข้อจำกัดเพิ่มเติมสำหรับวิดีโอที่เข้ารหัสได้ ซึ่งเรียกว่าโปรไฟล์และระดับ เป็นไปได้ที่จะมีตัวถอดรหัสที่รองรับการถอดรหัสเฉพาะโปรไฟล์และระดับย่อยของรูปแบบวิดีโอที่กำหนดเท่านั้น ตัวอย่างเช่น เพื่อให้โปรแกรม/ฮาร์ดแวร์ตัวถอดรหัสมีขนาดเล็กลง ง่ายขึ้น หรือเร็วขึ้น

โปรไฟล์จะจำกัดเทคนิคการเข้ารหัสที่อนุญาต ตัวอย่างเช่น รูปแบบ H.264 ประกอบด้วยโปรไฟล์baseline , mainและhigh (และอื่นๆ) ในขณะที่P-slices (ซึ่งสามารถคาดการณ์ได้จาก slices ก่อนหน้า) ได้รับการสนับสนุนในทุกโปรไฟล์ แต่B-slices (ซึ่งสามารถคาดการณ์ได้จากทั้ง slices ก่อนหน้าและ slices ที่ตามมา) ได้รับการสนับสนุนในโปรไฟล์ mainและhighแต่ไม่รองรับในbaseline [ 53 ]

ระดับคือข้อจำกัดของพารามิเตอร์ เช่น ความละเอียดสูงสุดและอัตราข้อมูล[ 53 ]

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุ

ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Video_coding_format&oldid=1333795310 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ รูปแบบการเข้ารหัสวิดีโอ

รูป แบบการเข้ารหัสวิดีโอ [ a ] (หรือบางครั้งเรียกว่า รูปแบบการบีบอัดวิดีโอ ) คือรูปแบบการเข้ารหัสของ เนื้อหา วิดีโอดิจิทัล เช่น ในไฟล์ข้อมูลหรือ บิตสตรีม โดยทั่วไปจะใช้อัลกอริธึม...

ความแตกต่างระหว่าง รูปแบบ และ ตัวแปลงสัญญาณ

ฟอร์แมต คือ แผนผัง โครงสร้างสำหรับข้อมูลที่สร้างหรือใช้งานโดยโค เดก

ประวัติศาสตร์

แนวคิด การบีบอัด วิดีโอแบบอนาล็อก มีมาตั้งแต่ปี 1929 เมื่อ RD Kell ใน อังกฤษ เสนอแนวคิดในการส่งเฉพาะส่วนของฉากที่เปลี่ยนแปลงจากเฟรมต่อเฟรมเท่านั้น ส่วนแนวคิด การบีบอัด วิดีโอแบบดิจิทัล มีมาตั้งแต่ปี 1952 เมื่อ นักวิจัย ของ Bell Labs คือ BM Oliver และ CW...

DCT ที่ชดเชยการเคลื่อนไหว

การบีบอัดวิดีโอ เชิงปฏิบัติเกิดขึ้นพร้อมกับการพัฒนาการ เข้ารหัส DCT ที่ชดเชยการเคลื่อนไหว (MC DCT) [ 12 ] [ 11 ] หรือที่เรียกว่าการชดเชยการเคลื่อนไหวแบบบล็อก (BMC) [ 9 ] หรือการชดเชยการเคลื่อนไหว DCT นี่คืออัลกอริทึมการเข้ารหัสแบบไฮบริด [ 9 ] ซึ่งรวมเทคนิค...