Форматы видео-файлов: вавилонское столпотворение

Так сложилось, что на сегодняшний день интернет - один из главных источников видеоматериалов для большинства жителей этой планеты. В интернете можно найти и самодельные ролики, и профессиональные клипы, и фильмы от самых новых до раритетов начала ХХ столетия. И это, пожалуй, здорово. Можно было бы сказать и «удобно», но как-то язык не поворачивается.

И дело не только в том, что этот контент разбросан по просторам всемирной паутины, порой даже злонамеренно запрятан: чего греха таить, значительная, если не большая часть видеоматериалов попадает в сеть вопреки авторскому законодательству. И это происходит не только в России, как нас пытаются убедить (крупнейшим поставщиком нелегального контента в интернет, в виде взломанных программ, пиратских копий фильмов и т. п., всегда были США — главный защитник авторского права).

Другая, не менее важная проблема, - огромное количество форматов, в которых видео может храниться в сети. Порой найти интересный файл в сети - это только начало, потом еще нужно понять, как его воспроизвести.

Вот с этой проблемой мы и попробуем разобраться. Естественно, охватить все возможные форматы мы не сможем, просто попытаемся бегло рассмотреть наиболее распространенные и понять их основные отличия.

Прежде всего, важно понимать, что видеофайл - это довольно сложная конструкция из разнородных компонент: тут тебе и видеоданные, и звук, и разная вспомогательная информация. А могут быть еще субтитры, разные меню и прочее. Поэтому говорить о едином формате видеофайла невозможно, скорее, речь идет об иерархии форматов для разных составляющих, вложенных друг в друга наподобие матрешки, собранных в единый файл.

И первый в нашей иерархии - контейнерный формат. Как понятно из названия, его задача — обеспечить удобное хранение всех «деталей» видео в одном файле.

Наверное, наиболее распространенный из контейнеров — AVI. Он был разработан компанией Microsoft еще в 1992 году в качестве стандартного видеоконтейнера ОС Windows. В силу своей простоты и распространенности системы Windows, AVI довольно быстро набрал популярность и остается востребованным до сих пор, как минимум, благодаря обширной поддержке этого формата со стороны производителей бытовых плееров. Естественно, 20 лет — это очень преклонный возраст, и формат перестает соответствовать современным требованиям (например, в области поддержки популярного кодека h264, но о кодеках мы поговорим чуть позже).

Понимая, что время AVI безнадежно прошло, компания Microsoft предлагает новый контейнер WMV (Windows Media Video). Ныне этот формат распространен не слишком сильно (в прочем, на фоне размаха AVI любая новинка будет казаться младенцем), но все же имеет свою аудиторию, которая, благодаря влиянию Microsoft в компьютерной отрасли, постепенно растет.

Довольно популярна группа контейнеров семейства MPEG. Они предназначены, в первую очередь, для видео, закодированного кодеками MPEG. Но не только. В эту группу входит контейнер MP4, а также M4V — модификация предыдущего контейнера, с возможностью защиты данных от несанкционированного просмотра (DRM – Digital Right Management, цифровое управление правами).

На портативных устройствах в последнее время весьма распространен контейнер 3gp — его поддерживают почти все современные телефоны, а также игровая консоль PSP.

Наконец, весьма перспективный формат — MKV («матрешка»), как можно догадаться — детище российских программистов. Этот контейнер весьма универсален и способен хранить в себе одновременно несколько потоков видео (многоракурсная запись), а также несколько потоков звука и субтитров (многоязычность). Причем, на форматы звука/видео/субтитров накладываются минимальные ограничения. Не зря MKV последние 3-4 года стремительно набирает популярность.

Видеоданные должны быть подготовлены, прежде чем их можно будет положить в контейнер. Чаще всего подготовка состоит в кодировании видео, то есть в его сжатии. Не секрет, что несжатое видео занимает ну очень много места. Для примера, видео формата DV — это практически несжатое цифровое видео с miniDV-видеокамеры — даже при стандартном разрешении (720х576) занимает около 13 Гб/час. Что уж говорить о Full HD! Естественно, это совершенно недопустимо, особенно когда речь идет о загрузке файла из сети и просмотре его на портативных устройствах. Нужно сжимать.

Наибольшее распространение получили видеокодеки семейства MPEG. В эту большую «семью» входят и «старичок» MPEG-2, легший в основу формата DVD, и более продвинутые кодеки MPEG-4, DivX и XviD. Все эти кодеки хороши, прежде всего тем, что их поддерживают многие мультимедиа-чипы, устанавливаемые в бытовые плееры и мобильные телефоны, так что фильмы, сжатые этими кодеками, воспроизводятся правильно и без задержек. Недостаток — по нынешним временам сжатие, которые способны обеспечить эти кодеки, не слишком хорошее.

Наиболее перспективным из ныне используемых кодеков является кодек h.264. Он тоже принадлежит к семейству MPEG и официально именуется MPEG AVC. На данный момент этот кодек обеспечивает наивысшую степень сжатия при сохранении приемлемого качества. Именно это сочетание свойств позволяет ему стремительно завоевывать популярность в интернете. К сожалению, в силу своей архаичности контейнер AVI имеет проблемы с поддержкой кодека AVC, что, очевидно, положит конец карьере этого долгожителя.

Как обычно, компания Microsoft не желает идти проторенными тропами и пытается продвигать собственный формат, альтернативный h.264. Это так называемый кодек VC-1, который используется в сочетании с контейнером WMV и, надо отдать ему должное, обеспечивает неплохие сжатие и качество, хотя и более низкое, чем при использовании h.264 и MP4.

Со звуком ситуация обстоит существенно проще, чем с видео: наиболее распространенных форматов всего 3-4. Это по-прежнему «старый добрый» MP3 (обеспечивает хорошее сжатие двухканального аудио приемлемого качества), AC-3 (используется для записи в файл объемного звука), широко используется на DVD и некоторых Blu-ray, AAC (более новый конкурент MP3, с лучшим сжатием и лучшим качеством).

Еще достоин упоминания аудиоформат Vorbis — полностью свободный формат сжатия звука, обеспечивающий качество звучания и сжатие лучшие, чем MP3. Он довольно активно продвигается свободным сообществом и постепенно набирает популярность.