Codecs: Kiến thức tổng hợp và các định dạng video

CODEC là gì?

Đây là một thiết bị phần cứng hoặc là một chương trình phần mềm cho phép mã hóa và giải mã các luồng dữ liệu số hoặc là tín hiệu, là từ viết tắt của thuật ngữ Coder – Decoder (mã hóa và giải mã) hoặc Compressor – Decompressor (nén và giải nén).

Như trước đây, khi mà đĩa DVD vẫn còn thông dụng, các DVD này có định dạng VOB, MPEG 2 với độ phân giải 720×480 chiếm vị trí độc tôn trong làng giải trí phim ảnh. Nhưng nó đã phải lùi bước trước sự phát triển như vũ bão của phim HD, HDTV và đĩa BluRay (BR Disk) với độ phân giải cao (HD và Full HD) hay lên đến 4K như hiện nay. Với sự bùng nổ của máy tính và internet, nhu cầu trao đổi thông tin giữa các nước ngày càng thường xuyên. Mọi người đều cảm thấy bất tiện khi cần phải upload cả DVD hay đĩa BluRay lên mạng do kích thước của chúng quá lớn, lên tới hàng chục GB.

Những cửa hàng băng đĩa rất phổ biến 5, 10 năm trước

Nắm bắt được điều đó, rất nhiều nhóm và tổ chức đã nghiên cứu ra nhiều thuật toán khác nhau làm giảm dung lượng các tập tin video hay âm thanh xuống (hay còn gọi là nén) từ phiên bản gốc Blu Ray, HDTV, DVD để tiện lợi hơn trong việc lưu trữ hay  trao đổi qua mạng Internet mà vẫn giữ nguyên được chất lượng ở mức cao nhất hoặc làm suy giảm không đáng kể, phần chất lượng hình ảnh, âm thanh của tập tin sau khi mã hóa. Đó là vai trò chính của các codecs đang có trên mạng hiện nay.

Người ta có thể dùng phần cứng, hay phần mềm để tạo ra các bộ Codec này. Codec phần cứng đạt tốc độ xử lý nhanh, nhưng bộ giải mã bằng phần mềm sẽ uyển chuyển, dễ cải tiến và nâng cấp hơn.

Có thể lấy ví dụ chip xử lý âm thanh là một minh họavề codec. Codec phần cứng được thực hiện bằng các mạch điện tử được thiết kế chuyên biệt nên được thực hiện rất nhanh, tuy nhiên lại kém linh hoạt. Bạn chẳng thể sử dụng card âm thanh để xử lý …video được.

Còn codec phần mềm được thực hiện bằng “công cụ vạn năng” CPU, nên hết sức mềm dẻo và linh hoạt. Tất nhiên, xử lý bằng phần mềm không thể nhanh bằng phần cứng, nhưng với tốc độ của các CPU hiện nay, hầu như không có loại Codec nào có thể “làm khó” máy tính của bạn.

Codecs bao gồm non-compression (hay còn gọi là uncompressed), lossless compression và lossy compression. Video dưới sẽ chia sẻ cho chúng ta một ít kiến thức về lossless compression và lossy compression.

Thêm một video phân tích về Codecs của David Kong:

Inter-Frame Codec vs Intra-Frame Codec là gì?

Intra-Frame Codec – hay còn gọi là spatial compression, nén một frame từ một frame riêng biệt mà không liên quan đến các frames gần nó (an intraframe codec applies compression to each individual frame without looking at the others).

Việc nén dữ liệu từ một frame sang một frame bình thường và đặt trong một thư mục được gọi là Image Sequences – giống như rất nhiều ảnh JPEG được đánh số thứ tự và đặt trong một folder mà chúng ta hay gặp khi download các bộ Tuts có sources đi kèm. Một số định dạng image sequences thường gặp là:

  • TIFF – sử dụng cho file master (used for mastering).
  • DPX – sử dụng trong tráng film và file master kĩ thuật số (Used in film scans and digital mastering)
  • EXR – sử dụng trong Kĩ xảo điện ảnh (Used in VFX)
  • JPEG2000 – DCI

Để hiểu rõ về file format, hãy xem video dưới đây

Một Intra-Frame Codec phải được đóng gói trong 1 file. Các Intra-Frame thường được sử dụng nhiều nhất là:

  • MJPEG – một loạt ảnh JPEGs (JPEGS bunched together)
  • Prores – chuẩn ưa thích của Apple (Apple’s favorite)
  • DNxHD – con cưng của Avid (Avid’s baby)
  • ALL-I – xuất hiện trong các thế hệ DSLRs mới như 5Dm3, 6D, 70D… (Found in the newer DSLRs)
  • Cinema DNG – con cưng của Adobe cho chuỗi ảnh RAW (Adobe’s baby for RAW image sequences)

Inter-Frame Codec – hay còn gọi là temporal compression, là thuật toán/kỹ thuật nén một frame từ nhiều frames (giữa các frames) ở gần nó (An interframe codec is one which compresses a frame after looking at data from many frames (between frames) near it).

Inter-frame codec hình thành bởi sự phát triển mạnh mẽ của internet và stream hình ảnh để người xem có thể xem được những bộ phim dài trên mạng mà người đưa lên lại muốn một dung lượng nhỏ – nhưng chất lượng hình ảnh vẫn đảm bảo. Đó chính là thời điểm H.264 (.mp4) ra đời (2004) và tồn tại như một lự chọn Default (mặc định) cho đầu ra để đưa đến người xem. Cũng là thời điểm các hãng sản xuất Camera như Sony, Panasonic, … đưa codec này vào thiết bị ghi hình của chúng ta (AVCHD, XAVC).

Số lượng frames được chọn để nén trong các interframe codecs luôn được quy định trước rất rõ ràng và thường được biết đến với thuật ngữ GOP (Group Of Pictures).

Sử dụng loại Codec nào tốt hơn?

Câu trả lời là cả hai đều tốt!

Đối với các interframe codecs, nó là lựa chọn tốt nhất cho đầu ra cuối cùng (thành phẩm) của các bạn để upload lên các trang chia sẻ video (Youtube, Vimeo, Facebook, …) cũng như streaming trên các trang web có phát video của bạn. Có thể kể đến là H.264 và mới đây nữa là H.265 (HEVC).

Tại sao lại phải là đầu ra cuối cùng? Bởi nếu bạn có file nguồn là intraframe qua phần mềm dựng mà muốn chuyển qua Colorgrading, VFX (tracking, Compositing, …) thì cách tốt nhất là hãy chọn một hệ thống thiết bị chúng có thể làm việc với nhau (Ví dụ: Premiere Pro > Speedgrade, Premiere Pro > After Effects, After Effects > mocha AE, ….) Còn không hãy render/export/encoding nó ra một file intraframe codecs. Bởi các công cụ VFX và Color-Grading chỉ hỗ trợ và có thể làm việc tốt nhất với những file RAW, Image Sequences và Intraframe Codecs mà thôi! Các files interframe codecs nó không xử lý được, hoặc gặp lỗi khi xử lý. Đây là chuyện mà các bạn có thể đã gặp phải – đã nói ở phần đầu, hoặc sẽ gặp phải.

Nếu chỉ có file nguồn là inter-frame codecs thì phải làm thế nào?

Cách tốt nhất là transcoding các files nguồn có interframe codecs sang các files intraframe codecs. Cũng cần hiểu rõ transcoding khác với converting. Một số phần mềm hỗ trợ transcoding sang intraframe codecs có thể kể đến là: Cinemartin Cinec, MTI Film CORTEX Dailies EE, Adobe Encoder…

Với những gì bạn có, một cái nhìn sâu hơn về cách hoạt động của codec và cách thức làm việc bên trong video compression. Trang bị kiến thức này, bạn có thể có nhiều thông tin hơn không những cho việc lựa chọn camera là các thiết lập khi quay, mà còn hỗ trợ cho workflow sản xuất hậu kì và các thiết lập mã hóa sẽ cho bạn chất lượng hình ảnh bạn mong muốn.

Các codecs khác:

MPEG 4 (Moving Picture Experts Group-4) coi như một CODEC hàng đầu, thông dụng nhất hiện nay, còn biết như chuẩn nén hình ảnh, âm thanh có độ bitrate thấp. MPEG-4 còn được chia nhiều nhóm phụ như sau:

– Phần hình ảnh video MPEG-4 hay Advanced simple profile (ASP) với 2 CODEC thông dụng là DivX, XviD.

– Phần âm thanh audio MPEG-4 hay sử dụng AAC(Advanced Audio Coding) hỗ trợ cho video như MP3, AAC.

– Chuẩn mã hóa video MPEG-4 Advanced Video Coding (AVC) mới tiên tiến nhất dùng trong các phim HD hiện nay, chính là CODEC H264.

DivX (Digital Video Express), codec nổi tiếng từ lâu trong nhóm MPEG-4. Chất lượng coi như gần bằng MPEG 2 nhưng kích thước nhỏ chỉ bằng một nửa.

XviD (viết ngược lại Divx): cũng là một CODEC MPEG 4. XviD kết hợp hài hoà giữa tốc độ,chất lượng, có khả năng tùy biến cao, là một ASP codec được giới chuyên môn đánh giá cao nhất. XviD có thể nén file video được lưu trữ dưới dạng .AVI,.OGM, .MP4 hay nhiều dạng khác.  XviD cơ bản được coi như giống DivX nhưng cho chất lượng tốt hơn nhiều.

H264 hay Advanced Video Coding (AVC):  một loại codec cao cấp nhất, khả năng nén các tín hiệu HD-DVD hay Bluray cựa mạnh thành một file có dung lượng nhỏ lại, chỉ bằng một nửa  từ 5-20GB có độ phân giải rất cao 1080p hay 720p. Hỗ trợ cho CODEC(H264)  là một encoder mã nguồn mở, có tên là x264 (chính là từ thường ghi kèm trong tên các phim HD). VD: Robocop.1987.1080p.BluRay.x264-FSiHD.E.mkv

AVCHD (Advanced Video Codec High Definition) là dạng  thu HD hay SD được dùng trong các máy quay phim, đều tựa trên nền tảng  nén CODEC H.264/MPEG-4. Âm thanh được nén dưới dạng (Dolby AC-3).

Phần mở rộng:  Định dạng đuôi file video

Các định dạng file video: Các định dạng video phổ biến nhất hay gặp khi dùng máy tính để xem phim, đấy là AVI, MKV, x264, MP4…

AVI và MKV được xem như là các đồ chứa(container): loại dạng  file  có thể lưu trữ cùng lúc nhiều thông tin  video/audio khác nhau.

AVI: (Audio Video Interleave), định dạng Video phổ biến. nhất của  DIVX, XVID. Nhược điểm của file AVI là không thể chứa được âm thanh AAC, Vorbis và nhiều loại khác nữa.

Định dạng video này hoàn toàn tương thích tốt trong mọi Windows, còn được Microsoft hỗ trợ .

MKV:  từ viết tắt của “Matroska Video”, dạng file đa năng nhất hiện nay, rất  phổ biến cho các phim HD, do hỗ trợ rất nhiều audio video&  subtitle stream nên play được ở nhiều chế độ video, âm thanh và phụ đề khác nhau

Chất lượng hình ảnh và âm thanh của từng file MKV hoàn toàn tùy thuộc loại codec của video, âm thanh mà nó chứa trong đó.

Container loại cũ phổ biến nhất là AVI, MPEG (.mpg, mpeg), Quicktime (.mov), Real (.rm), .wmv, MP4 (.mp4).

Các dạng chứa file (container) khác thật mới nữa như là TS, TP , MPEG-TS, hay M2T (đều là các Transport stream). Nhiều phim ca nhạc Hàn  HDTV rất hay dùng dưới dạng TS, TP do hỗ trợ  nhiều file video, audio trong đó có cả H264 hay MPEG 2, âm thanh Mp3 và AC 3.

Nhưng 2 file này  thật khó xử lý  khi cần trích xuất hay cắt nối không dễ dàng như MKV. Phải có công cụ riêng  như TS mixer, mới trích xuất được riêng phần video audio hay thay đổi lại gì được.

WMV: (Windows Media Video) dạng phim nén được phát triển, sở hữu của Microsoft. Ngoài khả năng tương thích tốt với các phần mềm chơi nhạc, WMV còn được chơi trực tuyến thông qua Internet.

MP4:  Lợi thế chính của MP4 là dung lượng lưu trữ khá nhỏ so với  MPEG-2,.được dùng nhiều vào các thiết bị cấm tay như Ipod, điện thoại di động.

MTS, M2TS  cũng có định dạng HD (CODEC H 264) được ghi trong các may quay phim như  Sony, Canon, Panasonic.

Lưu ý riêng dạng M2TS chính là  định dạng căn bản của các đĩa Blu Ray gốc.

So sánh các thuật ngữ viết tắt thường dùng (TV rip, DVD rip, BR rip HD rip):

– TVRip: bản thu nhỏ nén (rip) video, audio từ TV.

– DVDRip: bản rip của đĩa DVD

– HD-rip có thể từ nhiều nguồn khác nhau không chỉ Bluray mà còn là  HDDVD, HDTV.

– BD ripHDTV rip: những bản rip từ đĩa Blu Ray hoặc HDTV chất lượng hình  ảnh âm thanh cao hơn DVDrip nhiều (1080p hay 720p)  nhưng bù lại là dung lượng rất cao, khoảng 5-30GB/ phim.

BDRip thường có dạng MKV nhưng đôi lúc nó lại có dạng chuẩn  như M2TS.

Hiện nay, giới sản xuất  HDDVD đã buông tay vì không sao cạnh tranh với đĩa BluRay cực nét, âm thanh cũng cực chuẩn..

– m-HD hay mini-HD: m-HD thường được rip lại từ một bản HDrip 720P nhưng đã lược bớt các nội dung không cần thiết, âm thanh, hình ảnh còn khá tốt. Dung lượng trung bình khoảng từ 1.5GB-6GB, cũng được lưu dưới dạng file .mkv.

– nHD:dạng riêng chất lượng cao hơn m-HD nhưng thấp hơn HD. Bản thân nHD cũng rip từ Bluray nhưng dùng bitrate thấp hơn HD nhiều.

Sau đây là 8 định dạng đuôi video mà chúng ta hay gặp:

3gp – 3GPP Multimedia File
Định dạng 3GP là định dạng video được phát triển bởi dự án 3rd Generation Partnership. 3GPP và 3GPP2 là các tiêu chuẩn được sử dụng cho mục đích sáng tạo, phân phối và phát lại các tập tin đa phương tiện trên mạng không dây 3G tốc độ cao. Định dạng này được sử dụng phổ biến trên điện thoại có hỗ trợ quay phim. 3GP dựa trên chuẩn MPEG-4 – vốn bắt nguồn từ định dạng QuickTime của Apple.Bạn có thể dùng chương trình VLC media player để chơi tập tin 3GP

asf – Advanced Systems Format File
ASF hay Advanced Systems Format File là định dạng được Microsoft phát triển. Định dạng này được dùng để truyền tải các tập tin đa phương tiện chứa văn bản, đồ họa, âm thanh, video và hoạt họa. File ASF chủ yếu là tập tin Windows Media Audio và Windows Media video. Tập tin ASF chỉ đặc tả cấu trúc của file audio hay âm thanh được truyển tải mà không chỉ rõ phương pháp mã hóa.Microsoft Windows Media Player (kèm theo Windows) là chương trình phổ biến dùng để chơi tập tin asf này.

avi – Audio Video Interleave File
Định dạng AVI cũng được phát triển bởi Microsoft và chứa dữ liệu được mã hóa theo các codec khác nhau. Bạn có thể dùng các codec như DivX để mã hóa file AVI. Do đây là một định dạng rất phổ biển nên có rất nhiều chương trình có thể chơi định dạng này như VLC, Windows Media Player.

mov – Apple QuickTime Movie File
QuickTime Movie là định dạng được Apple phát triển. Đây là một định dạng đa phương tiện phổ biến, thường được dùng trên Internet do ưu điểm tiết kiệm dung lượng của nó. Để chơi định dạng QuickTime này, bạn dùng chương trình Apple QuickTime Player.

mp4 – MPEG-4 Video File
Định dạng MPEG-4 là một tiêu chuẩn được phát triển bởi Moving Picture Experts Group, được sử dụng trên rất nhiều điện thoại và các thiết bị chơi video (còn gọi là thiết bị chơi MP4). Định dạng MPEG-4 sử dụng một định dạng nén riêng biệt cho video và audio. Video được nén với kiểu mã hóa video MPEG-4 còn âm thanh thì được nén theo kiểu mã hóa AAC.Bạn có thể dùng VLC để chơi file MP4.

rm – Real Media File
Real Media là định dạng được phát triển bởi RealNetworks. Real Media chứa cả thông tin về video (RealVideo) và âm thanh (RealAudio) và thường được dùng để truyền tải các tập tin đa phương tiện thông qua internet.Tập tin RM có thể được chơi bằng chương trình RealPlayer.

vob – DVD Video Object File
Định dạng VOB chủ yếu liên quan đến DVD Video Movie File. Một tập tin VOB thường chứa các luồng đa công (multiplex) gồm: video, âm thanh và phụ đề.Bạn có thể dùng VLC để chơi file VOB.

wmv – Windows Media Video File
WindowsMedia Video là một định dạng file chính mà bạn hay gặp hàng ngày. File Windows Media chứa video được mã hóa theo bộ codec Windows Media Video và âm thanh được mã hóa theo codec Windows Media Audio codec.Bạn có thể dùng Microsoft Windows Media Player để chơi tập tin .wmv.

Spread the love

Related posts

Leave a Comment