Τα codecs ή κώδικες είναι οι υπεύθυνοι για την αποθήκευση του σήματος βίντεο σε διαχειρίσιμα μεγέθη αλγόριθμοι. Κάθε βίντεο σε ψηφιακή μορφή χρησιμοποιεί κάποιον κώδικα συμπίεσης.
Το μέγεθος και η ποιότητα του αρχείου video επηρεάζονται από το είδος του κώδικα και το bitrate (δειγματοληψία). Όσο υψηλότερο το bitrate τόσο καλύτερη είναι η ποιότητα εικόνας, αλλά δεν αρκεί μόνο η ποσότητα της πληροφορίας. Χρειάζεται και καλός αλγόριθμος συμπίεσης. Οι σύγχρονοι κώδικες είναι πιο αποδοτικοί. Για παράδειγμα, αρχείο MPEG2 (video DVD) στα 8Mbps έχει πολύ λιγότερη πληροφορία από το αντίστοιχο MPEG4 στα 5Mbps. Το δεύτερο έχει υψηλότερη ανάλυση, καλύτερο χρώμα και μικρότερο μέγεθος.
Διαδεδομένοι codecs και containers
Ο πρώτος κώδικας που έκανε εφικτό το βίντεο στις DSLR ήταν το Motion JPEG, που χρησιμοποιήθηκε στη Nikon D90. Πολύ σύντομα αναπτύχθηκε η πιο σύγχρονη κωδικοποίηση H.264, ως πιο αποδοτική, καθώς επιτρέπει πιο υψηλά bitrate. Είδαμε την απόδοσή του στην Canon ΕΟS 5D MarkII, η οποία έγινε και το μέτρο σύγκρισης για το DLSR video. Πλέον, σχεδόν όλες οι μηχανές έχουν ένα κώδικα βασισμένο στο πρότυπο του MPEG4 (το H.264 είναι μια από τις εκδοχές του MP4) με διάφορα bitrate και σε διάφορα container.
Τι είναι το container;
Κάτι που μπερδεύει πολλούς χρήστες είναι η έννοια του container. Ουσιαστικά ένα αρχείο βίντεο αποτελείται από δύο ξεχωριστά αρχεία, της εικόνας και του ήχου, “πακεταρισμένα” μαζί. Βρίσκονται δηλαδή σε ένα “container” και αναπαράγονται ταυτόχρονα. Υπάρχουν container που μπορεί να περιέχουν οποιονδήποτε κώδικα και container με πολύ συγκεκριμένο περιεχόμενο. Για παράδειγμα, σε ένα αρχείο AVI δεν μπορούμε να ξέρουμε τι κώδικες περιέχονται. Αντίθετα, σε αρχείο WMV γνωρίζουμε ότι περιέχει αρχεία κωδικοποιημένα μόνο με κώδικες Windows Media της Microsoft. Τέλος, το αρχείο MP4 περιέχει κάποιον από τους συμβατούς κώδικες όπως H264, MPEG4, Motion JPEG. Υπάρχουν πολλά εργαλεία που μας αποκαλύπτουν λεπτομέρειες για τα περιεχόμενα ενός αρχείου, όπως όταν πατήσουμε Properties (ιδιότητες) στο λειτουργικό, ή χρησιμοποιήσουμε players όπως το VLC και ειδικά εργαλεία όπως το MediaInfo, VideoInspector και άλλα.
Κώδικες αναπαραγωγής και επεξεργασίας
Ιδιαίτερη προσοχή απαιτείται στον διαχωρισμό αναπαραγωγής και επεξεργασίας. Σχεδόν όλοι οι κώδικες είναι δωρεάν για αναπαραγωγή αλλά πρέπει να αγοραστούν για να τους επεξεργαστούμε. Τα προγράμματα μοντάζ συμπεριλαμβάνουν σχεδόν όσους κώδικες χρειάζονται αλλά προφανώς όχι όλους. Συχνά οι κατασκευαστές καμερών προσφέρουν και κάποια plugin (συνήθως δωρεάν ή με απόδειξη αγοράς) ώστε να είναι εφικτή η αναπαραγωγή και επεξεργασία των υλικών μας.
Προσοχή στον τύπο του αρχείου
Κατά την αντιγραφή των αρχείων, από την κάρτα μνήμης στον υπολογιστή, πρέπει να είμαστε προσεκτικοί καθώς κάθε τύπος αρχείου απαιτεί άλλη μεταχείριση. Τα αρχεία MOV και MP4 είναι αυτόνομα και άρα τα αντιγράφουμε μόνα τους. Αν η μηχανή μας ακολουθεί το πρότυπο AVCHD, αντιγράφουμε ολόκληρο τον φάκελο καθώς πρέπει να διατηρείται αναλλοίωτη η δομή των αρχείων.
Τι είναι το AVCHD;
Το AVCHD δεν είναι κάποιος κώδικας. Αποτελεί συγκεκριμένη εκδοχή του MPEG4. Η παρανόηση προκύπτει εφόσον αρκετές οι μηχανές (π.χ. η Sony) μας δίνουν την επιλογή να γράψουμε σε MP4 ή σε AVCHD.
Bitrate & ποιότητα
• Το χαμηλό bitrate μας δίνει αντίστοιχης ποιότητας video.
• Η επιλογή σωστού κώδικα και bitrate δίνει υψηλής ποιότητας εικόνες και αρχείο διαχειρίσιμου μεγέθους.
• Η απεικόνιση έντονης κίνησης απαιτεί υψηλό bitrate για να μην βλέπουμε artifacts.
Photo και video συμπίεση
Ας εξετάσουμε ένα γνωστό παράδειγμα απωλεστικής συμπίεσης, το JPEG. Το JPEG κωδικοποιεί την εικόνα ομαδοποιώντας τα pixel. Στο παράδειγμα του JPEG μπορούμε πρακτικά να καταλάβουμε την σημασία του bitrate. Στο Photsohop μας δίνεται η δυνατότητα επιλογής ποιότητας όταν σώζουμε .jpg. Όσο πιο χαμηλή ποιότητα επιλέγουμε τόσο μικρότερο αλλά και χειρότερο αρχείο έχουμε. Aπό την άλλη ένα .jpg υψηλής ποιότητας είναι σχεδόν όσο καλό και το πρωτότυπο. Το ίδιο συμβαίνει και με το bitrate στο βίντεο. Αν λοιπόν εφαρμόσουμε σωστή χρήση κώδικα και bitrate μπορούμε να έχουμε όση ποιότητα χρειαζόμαστε χωρίς τεράστια αρχεία. Για παράδειγμα ένα αρχείο H.264 σε .mov container από Canon EOS 5D MkII είχε bitrate 25mbps ενώ στην εξέλιξη του κώδικα από τη Nikon έχουμε αντίστοιχα αποτελέσματα στα 19Mbps. Στο φορμά της Canon η μία ώρα video είναι (κατά προσέγγιση) 17GΒ ενώ το ίδιο υλικό σε ProRes 422 HQ (220Mbps) είναι 81GΒ.
Συμπιέζοντας video δεδομένα
Κατά τη συμπίεση του βίντεο χρησιμοποιούνται αλγόριθμοι για να μειωθεί το μέγεθος του αρχείου, ώστε να είναι διαχειρίσιμο. Οι τεχνολογίες συμπίεσης χωρίζονται σε απωλεστικές (lossy) και μη απωλεστικές (lossless). Οι πρώτες «πετάνε» πληροφορία για να επιτύχουν μικρά μεγέθη αρχείου ενώ οι δεύτερες συμπιέζουν με τέτοιο τρόπο το αρχείο ώστε ο υπολογιστής να μπορεί αλγοριθμικά να επαναφέρει την αρχική ποιότητα. Οι μη απωλεστικοί κώδικες έχουν μικρότερο βαθμό συμπίεσης και άρα παράγουν μεγαλύτερα αρχεία. Στους απωλεστικούς κώδικες από την άλλη έχει τεράστια σημασία η τεχνολογία τους αλλά και το bitrate. Κάποιες μηχανές μας προσφέρουν επιλογές στο τι αρχείο και τι κώδικα θα γράψουν. Για παράδειγμα, η Sony A7S έχει επιλογή για MP4 ή για AVCHD ή και για τα δυο (αν το επιτρέπει η κάρτα μας). Πάντοτε ελέγχουμε τι διαστάσεις καρέ και τι bitrate προσφέρει η μηχανή μας με κάθε τύπο. Τέλος συχνά το bitrate περιγράφεται ως ποιότητα: Low, Standard, Fine, super fine ή παρόμοια. Στο εγχειρίδιο χρήσης υπάρχουν αναλυτικά τα στοιχεία για κάθε επιλογή.
Η κωδικοποίηση interframe
Λειτουργεί αξιοποιώντας τρία διαφορετικά είδη καρέ τα I (Intra), B (Bidirectional) και P (predictive). Η τεχνολογία αυτή επιτρέπει να αποθηκεύονται μόνο οι αλλαγές στην κίνηση σε βάθος χρόνου και πετυχαίνει εξαιρετικά μικρά αρχεία. Αντίθετα οι κώδικες intraframe αποτελούνται μόνο από I-Frames πετυχαίνοντας καλύτερη ποιότητα αλλά σε μεγαλύτερα μεγέθη.
I-Frames: Intra Frame, καρέ που περιέχει όλη την πληροφορία της εικόνας.
P-Frames: Predictive Frame, καρέ που προβλέπει πως θα είναι το καρέ σε σχέση με το προηγούμενο IFrame.
B-Frames: Bi-Directional Frame, καρέ που εξετάζει το αρχικό I και το P για να δει πόσο σωστά έγινε η πρόβλεψη.
Φιλικοί στην επεξεργασία κώδικες
Οι κώδικες MP4 είναι τεχνολογίας interframe, αυτό σημαίνει ότι είναι εξαιρετικοί για να προβάλλουμε και να μεταφέρουμε τη δουλειά μας, τι γίνεται όμως με την επεξεργασία; Αρκετά προγράμματα μοντάζ μπορούν να διαχειριστούν απευθείας αυτά τα υλικά. Το Adobe Premiere, για παράδειγμα, έχει έτοιμα πρότυπα για το H.264 που παράγουν οι μηχανές της Canon και της Nikon. Δυστυχώς όμως οι κώδικες αυτοί μπορεί να δημιουργήσουν προβλήματα, όπως τεράστιους χρόνους Render ή ανεξήγητες αποτυχίες στο Export. Η λύση για ταχύτερη εργασία είναι η μετατροπή των αρχείων σε κάποιον άλλο κώδικα όχι interframe αλλά intraframe. Οι κώδικες αυτοί είναι πολύ φιλικοί για τα προγράμματα επεξεργασίας παρότι παράγουν σχετικά μεγάλα αρχεία. Αν δουλεύoυμε σε κάποιο σύστημα της Apple θα κάνουμε μετατροπή σε κώδικα ProRes. Από την άλλη, σε περιβάλλον Windows έχουμε αρκετές διαφορετικές επιλογές. Αρχικά ελέγχουμε αν η κατασκευάστρια εταιρεία προσφέρει κάποιο εργαλείο μετατροπής. Αλλιώς, μπορούμε να κατεβάσουμε το δωρεάν MPEG Streamclip και τους εξαιρετικούς κώδικες της Avid DnxHD. Το τελικό αρχείο το μετατρέπουμε σε MPEG4, σε bitrate από 4 έως 9 Mbps για διανομή ή ανέβασμα στο ΥouΤube.
Κωδικοποίηση χρώματος
Το ανθρώπινο μάτι μπορεί να διακρίνει καλύτερα τις διαβαθμίσεις φωτεινότητας από ό,τι τα χρώματα, Γι’ αυτό το λόγο το αναλογικό σήμα μετέφερε ξεχωριστά τη φωτεινότητα από τα χρώματα. Στο πέρασμα στο ψηφιακό βίντεο μια πρώτη τεχνική για μικρότερα αρχεία ήταν η χρήση του chroma subsampling, ουσιαστικά την μείωση της χρωματικής πληροφορίας! Υπάρχουν διάφορες αναλογίες οι οποίες εμφανίζονται ως 4:2:0, 4:2:2, 4:1:1 ή 4:4:4. Οι αριθμοί αυτοί αντιπροσωπεύουν την αναλογία συμπίεσης χρώματος. Όσο μεγαλύτερος αριθμός, τόσο καλύτερη ποιότητα εικόνας αναμένουμε. Οι περισσότερες κάμερες αξιοποιούν το 4:2:0 ή το 4:2:2, τα οποία είναι αρκετά αποδοτικά. Επίσης, πάντα μπορούμε με την διαδικασία του transcoding να αλλάξουμε τον κώδικά μας σε κάποιον καλύτερο βοηθώντας με αυτό τον τρόπο την τελική διαδικασία διόρθωσης χρώματος.
Του Νίκου Μύρτου
Αναδημοσίευση από το Περιοδικό Φωτογράφος Νο 241 Μάρτιος-Απρίλιος, 2016
