В соответствии с темой номера логично в категории "4" поговорить о типах файлов, которые составляют основу работы с видео. И в данной статье я хочу описать основные видео форматы.

Но вначале давайте разберемся с некоторыми понятиями.

Медиаконтейнер, мультимедиаконтейнер (англ. Media container) — формат файла, который содержит только информацию о способе сохранения данных в пределах одного файла, о количестве и структуре этой информации. Но он не определяет алгоритм кодирования. Из этого следует, что программа, способная корректно прочитать сам контейнер, может не прочитать его содержимое. Другими словами медиаконтейнер может содержит в себе, например, аудио поток, видео поток, субтитры и мета-данные (информация об авторе, ключевые слова и т.д.), но, поскольку, видео поток может быть сжат кодеком (см. ниже), который не установлен на вашем компьютере, видео данные нельзя будет декодировать, а значит и прочитать.

Медиаконтейнеры условно можно разделить на изображения, видео и аудио, например jpg, avi и mp3 соответственно. В случае фильмов медиаконтейнер должен не только сохранять видео- и аудиопоток, но и при воспроизведении обеспечивать их синхронизацию.

Remux (ремультиплексирование) — принятый в сфере видеокодирования термин, означающий перекомпоновку содержимого медиаконтейнера. Его важной особенностью является отсутствие перекодировки (сохранение исходного качества) основных элементарных потоков (видео- и аудиопотока). Заменяется лишь медиаконтейнер, также могут добавляться или удаляться субтитры, меню, множественные аудиопотоки (дополнительные звуковые дорожки) и прочие второстепенные данные.

Видеокодек — программа/алгоритм сжатия (уменьшения размера) видеоданных (видеофайла, видеопотока) и восстановления сжатых данных. Кодек — файл-формула, которая определяет, каким образом можно «упаковать» видеоконтент и, соответственно, проиграть видео.

Сперва рассмотрим кодирование статического изображения (или, одиночного кадра). Каждое такое изображение представляет из себя массив расположенных в определенном порядке точек (пикселей). Каждый пиксель имеет свой цвет. Представьте себе картинку, на которой изображен подсолнух на фоне голубого неба. По сути здесь присутствуют оттенки всего двух цветов - голубого и желтого. И в данном случае мы либо можем хранить данные о каждом пикселе, либо только о пикселях с разным цветом и запомнить количество пикселей, имеющих такой же цвет, таким образом сократив объем сохраняемой информации. Степенью сжатия здесь можно управлять, задавая величину похожести пикселей, считая их одинаковыми.

Для построения динамического изображения (видеоряда) используются различные типы кадров:

- I-кадры (также называются ключевыми (keyframes) или «опорными») могут содержать только независимо сжатые макроблоки.
- P-кадры («разностные» кадры) могут содержать как независимо сжатые макроблоки, так и макроблоки со ссылкой на другой кадр.
- B-кадры («двунаправленные», «обратные» кадры) могут содержать следующие макроблоки: независимые (intra), со ссылкой на один кадр (predicted) или со ссылкой на 2 кадра (bi-predicted).

Более продвинутые форматы сжатия учитывают, кроме вышеупомянутой технологии, ещё и принципы движения массивов точек в изображении, сегментирование картинки на блоки с различным качеством сжатия, применение последовательности кадров, кодированных по-разному и показанных в определённой последовательности. Самые новые кодеки учитывают психофизические свойства восприятия видео человеческим глазом и мозгом, что позволяет ещё сильнее уменьшать размер данных без «видимой потери качества».

Итак, перейдем к форматам видео, которые, как вы уже поняли, являются медиаконтейнерами.

AVI - Наверное самый распрастраненный видео формат. Audio Video Interleave («чередование аудио и видео») — RIFF-медиаконтейнер, впервые использованный Microsoft в 1992 году в пакете Video for Windows. Это контейнер для хранения вспомогательной и служебной информации, видео и аудио данных, сжатых с использованием разных комбинаций кодеков, что позволяет синхронно воспроизводить видео со звуком. AVI может содержать несколько аудио дорожек. Файлы этого формата открываются наверное всеми видеоплейерами и могут редактироваться в любой программе для работы с видео.

Самые распрастраненные видео кодеки - DIVX и XVID, а в последнее время, с популяризацией HD видео (High Definition - "высокое разрешение"), все чаще стал применяться H264, также известный как MPEG-4 Part 10 или MPEG-4 AVC (Advanced Video Coding). Самые распрастраненные аудио кодеки - MP3 и AAC

Для просмотра через DVD проигрыватель разрешение фильмов упакованных в AVI должно соответствовать стандартам DVD и как следствие, не превышать 720 пикселей по горизонтали и размер файла 4 гб (чаще 2 гб).

MOV - распространенный мультимедиа формат. Использует алгоритм сжатия, разработанный Apple Computer. Совместим с платформами Macintosh и Windows.

QuickTime - проприетарная технология компании Apple, разработанная в 1991 году для воспроизведения цифрового видео, звука, текста, анимации, музыки и панорамных изображений в различных форматах.

QuickTime также является мультимедийным фреймворком, который могут использовать другие программы. Некоторые программы используют QuickTime для выполнения своих мультимедийных задач — например, iTunes, iMovie и Final Cut Pro производства самой Apple, а также различное программное обеспечение сторонних производителей — например, Adobe Photoshop, Ulead Video Studio.

MP4 или MPEG-4 Part 14 - формат медиаконтейнера, являющийся частью стандарта MPEG-4 (международный стандарт, используемый преимущественно для сжатия цифрового аудио и видео.). Используется для упаковки цифровых видео- и аудиопотоков, субтитров, постеров и метаданных, которые определены группой специалистов MPEG (англ. Moving Picture Experts Group. рус. Экспертная группа по движущемуся изображению). Как и большинство современных медиаконтейнеров, MPEG-4 Part 14 предусматривает возможность осуществлять потоковое вещание через Интернет, дополнительно к файлу передаются метаданные, содержащие необходимую для вещания информацию. Контейнер позволяет упаковывать несколько видео- аудиопотоков, а также субтитров

FLV — медиаконтейнер, используемый для передачи видео через Интернет. Используется такими сервисами видеохостинга как YouTube, Google Video, Вконтакте, RuTube и другими. Хотя описание формата контейнера было открыто, кодеки защищены патентами и остаются собственническими.

С помощью дополнительного видеопотока медиаконтейнер может содержать альфа-канал. Начиная с Flash Player 9 Update 3 поддерживается новый формат мультимедиафайла ISO Base MPEG-4 Part 12, с новым видеокодеком — H.264. Этот стандарт видеосжатия при низком битрейте выдаёт значительно более детализированное и «ясное» изображение, особенно в динамических сценах. Недостатками являются повышение требований к вычислительным ресурсам и платные патенты.

FLV используется в Adobe Flash Player, который распространяется в качестве плагина для различных браузеров и различных операционных систем. Также формат поддерживается многими мультимедиа проигрывателями, например mplayer или Light Alloy.

Matroska (Матрёшка) — проект, нацеленный на создание открытого, гибкого, кроссплатформенного (включая аппаратные платформы) формата мультимедийного контейнера и набора инструментов и библиотек для работы с данными в этом формате.

Расширения файлов Matroska: .mkv — для видео (с субтитрами и звуком), .mka — для аудиофайлов и .mks — для субтитров.

Возможности формата, закладываемые в Matroska:

- трансляция через Интернет (протоколы HTTP и RTP);
- быстрая перемотка по файлу;
- устойчивость к ошибкам;
- экранные меню (как на DVD-дисках);
- разбиение файла на главы (Chapters);
- переключаемые «на лету» субтитры;
- переключаемые звуковые дорожки;
- переключаемые видео дорожки;
- модульная расширяемость.

Контейнер Matroska может содержать большое число потоков аудио, видео и субтитров, позволяя хранить в одном файле целый фильм и проигрывать его мультимедиа-проигрывателем.

Matroska является открытым проектом (open standard). Это означает, что для персонального использования она абсолютно бесплатна, а техническая спецификация формата битового потока доступна любому, даже компаниям, желающим встроить поддержку формата в свои продукты (для этого потребуется специальная лицензия). Исходный код всех библиотек, созданных группой разработчиков проекта Matroska, распространяется на условиях LGPL (англ, Lesser General Public License. рус, Стандартная общественная лицензия ограниченного применения). Библиотека для проигрывания, написанная на Си с использованием целочисленной арифметики, распространяется также на условиях лицензии BSD (англ. Berkeley Software Distribution. рус, Система Распространения Программного обеспечения в исходных кодах, созданная для обмена опытом между учебными заведениями).

Отсутствие аппаратной поддержки контейнера на бытовых видеопроигрывающих устройствах стало заметным сдерживающим фактором в его распространении и связано с рядом причин:

- в контейнер обычно помещалось видео, запакованное ресурсоёмким кодеком H.264/AVC вместе с AC3-звуком, а бытовые устройства, способные работать с подобными кодеками, поздно вышли на рынок и были достаточно дороги;
- стандартным форматом контейнера для H.264 является MP4;
- отсутствие поддержки со стороны крупных компаний, производящих видеоаппаратуру и программное обеспечение для создания и воспроизведения видео;
- контейнер Matroska обладает очень широкими возможностями, которые трудно реализовать в аппаратной форме.

VOB (DVD-Video Object или Versioned Object Base) — формат файлов, используемый для хранения DVD-Video. VOB — это мультимедийный контейнер, основанный на MPEG-2, и способный содержать в себе несколько потоков видео/аудио, субтитры, а также меню фильма.

Windows Media Video — название системы видеокодирования, разработанной компанией Microsoft для хранения и трансляции видеоинформации в проприетарных форматах Microsoft. Использует расширение имени файла .wmv. Входит в мультимедийный пакет Windows Media.