Cos’è un codec video: Tutto quello che c’è da sapere

Durante la pandemia del 2020, mentre la maggior parte del mondo era in isolamento, i servizi di streaming hanno registrato numeri record per quanto riguarda i nuovi abbonati e le ore di visione. Secondo una ricerca Nielsen, lo streaming è aumentato di quasi il 100%.

L’aumento dello streaming ha costretto tutte le principali piattaforme di streaming a concordare la limitazione dei contenuti video a 480p per preservare la larghezza di banda di Internet per altri servizi essenziali. L’abbassamento della qualità è stato evidente per chi ha un televisore 4K e un monitor 1080p.

Perché notiamo la differenza di qualità più su alcuni dispositivi che su altri? Tutto ha a che fare con il modo in cui il nostro cervello elabora le immagini e con i diversi modi in cui i codec video codificano le informazioni. Ma cos’è un codec video? Come funziona? Perché dovreste saperlo?

Risponderemo a tutte queste domande – e ad altre ancora – nell’articolo che segue.

Indice dei contenuti

• Che cos’è un codec video?
• Perché il codec video è importante?
• Come funzionano i codec video?
• Che cosa sono la codifica e la decodifica video?
• Codec video comunemente utilizzati
• Codec video e contenitori video
• RAW non compresso vs. Raw compresso
• Codec video professionali e consumer
• Qual è il miglior codec video per lo streaming?
• L’anatomia della transcodifica video
• Il ciclo di vita di un video
• Conclusione

Che cos’è un codec video?

Cominciamo con la domanda più ovvia: cosa sono i codec video? Un codec è un dispositivo o un programma informatico in grado di comprimere o decomprimere flussi di dati e segnali digitali. Nel caso dei video, i codec vengono utilizzati per codificare e decodificare i file video.

Che cos’è il codec video? Che cosa significa questa frase? Il termine “codec video” può riferirsi sia al dispositivo hardware che al programma software. I due tipi più comuni di codec sono lossy e lossless.

I codec lossless non perdono alcuna informazione durante il processo di compressione, mentre i codec lossy utilizzano tecniche di riduzione dei dati che sacrificano alcune informazioni per ottenere un rapporto di compressione più elevato. I codec lossy si dividono ulteriormente in due categorie: intra-frame e inter-frame.

I codec intra-frame comprimono solo le informazioni all’interno di ciascun fotogramma. I codec inter-frame, invece, sfruttano il fatto che i fotogrammi successivi di un video sono spesso simili per comprimere ulteriormente i dati.

Gli utenti di iPhone e Mac non potevano riprodurre in streaming i video 4K di YouTube finché Apple non ha aggiunto un decoder VP9 alle sue piattaforme. Fino al rilascio di iOS 14, Apple e Google hanno litigato tra loro per i codec. La guerra dei codec è costata molte ore di vita a milioni e milioni di utenti che hanno guardato video di qualità inferiore.

Perché il codec video è importante?

Ogni volta che guardate la vostra serie preferita su Netflix, fate una chiamata su Facetime o condividete un video sulla vostra Storia di Instagram, state trasmettendo video in streaming. E lo streaming video utilizza una grande quantità di dati.

Lo stream HD medio di Netflix richiede 3-5Mbps, mentre uno stream 4K UHD può assorbire 25Mbps o più. Ecco perché i codec sono così importanti. Senza i codec, esauriremmo rapidamente la larghezza di banda di Internet e saremmo costretti a guardare video di bassa qualità.

I codec video sono il motivo per cui le persone possono trasmettere più di 1,3 miliardi di minuti di The Mandalorian in 4K in meno di un mese. Tutte le piattaforme, da Disney Plus a Telegram, utilizzano diversi codec per garantire che i loro video possano essere compressi e trasmessi senza occupare tutta la larghezza di banda.

Come funzionano i codec video?

I codec video utilizzano diverse tecniche per comprimere i dati video. Il metodo più comune consiste nello sfruttare il fatto che i fotogrammi successivi di un video sono spesso simili.

Altri metodi includono la riduzione della risoluzione del video, l’uso della codifica predittiva per codificare solo la differenza tra i fotogrammi e l’uso della codifica di trasformazione per rappresentare i dati video in modo più efficiente.

Un file video grezzo è spesso enorme e può occupare molto spazio sul disco rigido. I codec sono importanti perché consentono di comprimere il file video senza perdere qualità.

La lunghezza media dei video di YouTube è di circa 11,7 minuti e il bitrate medio è di 3,5 Mbps. Se si prende un tipico file video e lo si comprime utilizzando il codec H.264, è possibile ridurre le dimensioni del file di circa il 70%.

Che cosa sono la codifica e la decodifica video?

La codifica video consiste nella conversione di un file video in un formato che possa essere trasmesso in streaming su Internet. Il file codificato è più piccolo e occupa meno spazio sul disco rigido.

La decodifica video è il processo di conversione di un file video codificato nella sua forma originale. È quello che succede quando si preme play su un video di YouTube o Netflix.

Il computer o il dispositivo mobile decodificano il video in modo da poterlo guardare. Il processo di decodifica è essenziale perché consente di guardare i video senza consumare tutta la larghezza di banda di Internet.

Codec video comunemente utilizzati

Oggi esistono decine di codec video, ma alcuni sono più comuni di altri. Diamo un’occhiata ad alcuni dei codec più comuni in uso oggi:

MPEG-4

Sviluppato dal Moving Picture Experts Group (MPEG), l’MPEG-4 è un popolare codec video che offre alti tassi di compressione mantenendo una buona qualità dell’immagine. Viene utilizzato in varie applicazioni, tra cui lo streaming video, le videoconferenze e l’editing.

Pro:

• MPEG-4 offre tassi di compressione molto elevati.
• Può essere utilizzato sia per la compressione lossy che lossless.
• Il codec è ampiamente utilizzato e supportato da molti dispositivi e applicazioni software.

Contro:

• Può essere computazionalmente intensivo, con conseguenti problemi di codifica/decodifica in tempo reale.

H.264/AVC

Che cos’è il codec video aperto H.264? Sviluppato anch’esso dal gruppo MPEG, H.264 è un codec più recente che offre tassi di compressione ancora più elevati rispetto a MPEG-4, pur mantenendo una buona qualità dell’immagine. Lo streaming video, le conferenze e l’editing sono alcuni degli usi più comuni dell’H.264.

Pro:

• Un decennio di sviluppo ha risolto la maggior parte dei problemi.
• Ottimo per lo streaming e ha un’ampia base di utenti.
• I pagamenti delle royalties sono una quantità nota.

Contro:

• Un po’ datato.
• Non adatto a contenuti 4K.

H.265/HEVC

Il codec più recente in questo elenco, HEVC, è stato sviluppato come successore di H.264. Offre tassi di compressione ancora più elevati rispetto a H.264, rendendolo ideale per lo streaming di video 4K e altre applicazioni ad alta intensità di dati.

Pro:

• Ottimo per contenuti premium e di alta qualità.
• Il codec video più efficiente oggi disponibile.

Contro:

• Non ancora ampiamente adottato.
• I contenuti in 8K non sono così popolari.
• Sistema di licenze complesso.

VP8 – VP9

Sviluppati da Google, VP8 e VP9 sono codec video progettati per essere utilizzati nei browser web. I codec video VP8 e VP9 sono integrati nello standard HTML5, il che li rende ampiamente compatibili con i browser e i dispositivi web.

Pro:

• Open source, ottimo per i programmatori.
• Possibilità di streaming in 4K.
• Compatibile con diversi dispositivi.

Contro:

• Non supportato dai dispositivi Apple.

AV1

Il codec video più recente di questo elenco è AV1, sviluppato da Alliance for Open Media. AV1 è royalty-free e open-source, il che lo rende un’opzione più interessante per molte applicazioni.

Pro:

• Open-source.
• 30% più efficiente di H.265/HEVC.

Contro:

• Non è ancora molto diffuso perché è nuovo.

Codec video e contenitori video

È importante capire la differenza tra codec video e contenitori video:

• Un contenitore video è un formato di file che può contenere uno o più flussi audio e/o video e altri dati, come sottotitoli o metadati. I contenitori video più comuni sono MP4, AVI e MKV.
• Un codec video è un algoritmo che codifica e/o decodifica i dati video. I codec vengono utilizzati per comprimere e decomprimere i dati video. Un codec può essere memorizzato in un contenitore o nel proprio formato di file. Alcuni codec comuni sono H.264, MPEG-4 e VP8.

Un contenitore può contenere più codec e un codec può essere usato in più contenitori.

RAW non compresso vs. Raw compresso

Un video grezzo non compresso può essere compresso utilizzando uno dei codec video prima di essere trasmesso a una rete o a una piattaforma di hosting video per renderlo disponibile ai consumatori. I video non compressi sono perfetti per i registi. Permettono di memorizzare video di alta qualità e di modificarli senza perdere la qualità.

Il video compresso grezzo è un video digitale che è stato compresso utilizzando un codec video. Il processo di compressione riduce la quantità di dati da memorizzare, facilitando la trasmissione e la riproduzione del video.

Le prime stagioni della serie di successo della BBC Peaky Blinders sono state girate con una telecamera ARRI in formato ARRIRAW. A differenza di VP9 o ProRes Raw, ARRIRAW non è un codec video. È un formato che fornisce dati non compressi e non compromessi.

Si può vedere come la versione di una fotocamera digitale di un negativo. Una volta ottenuti i dati, è possibile comprimerli in vari modi per renderli più gestibili. La qualità dell’immagine sarà la stessa indipendentemente dalla modalità di compressione.

Il video compresso grezzo è diventato sempre più popolare negli ultimi anni, grazie alla riduzione dei costi di archiviazione e di larghezza di banda. Molte fotocamere professionali offrono opzioni raw compresse, tra cui la Panasonic Varicam LT e la Canon C200.

Codec video professionali e consumer

Esistono due tipi principali di codec video: professionali e consumer.

Codec video professionali

Questi codec video sono progettati per l’uso in applicazioni di fascia alta, come la televisione e la cinematografia. Offrono la massima qualità video e velocità di compressione possibile.

Alcuni codec video professionali comuni sono MPEG-2, H.265/HEVC e ProRes.

Codec video consumer

D’altra parte, un codec video consumer è progettato per applicazioni di fascia bassa, come lo streaming video e la riproduzione di DVD. Offrono una buona qualità video e tassi di compressione, ma non sono di fascia alta come i codec professionali.

Tra i codec video più comuni per i consumatori vi sono MPEG-4, H.264/AVC e VP8/9.

Qual è il miglior codec video per lo streaming?

La risposta a questa domanda dipende da molti fattori, tra cui il budget, la qualità della connessione a Internet e il tipo di dispositivi utilizzati.

Se si cerca una soluzione di streaming video compatibile con un’ampia gamma di dispositivi e che non richieda molta larghezza di banda, H.264/AVC è una buona opzione.

Qual è il miglior codec video per la qualità? Se si cerca la migliore qualità video possibile, H.265/HEVC è il codec da utilizzare. Per quanto riguarda lo streaming a bassa latenza, VP9 è l’opzione migliore.

L’anatomia della transcodifica video

Che cos’è la transcodifica video dei codec? La transcodifica video è il processo di conversione dei video da un codec a un altro. La transcodifica è spesso necessaria quando si deve convertire un video da un formato a un altro o quando si desidera modificare la velocità di trasmissione, la risoluzione o altri parametri di un file video.

Il processo di transcodifica consiste solitamente in quattro fasi principali:

1. Decodifica: La prima fase consiste nel decodificare il video dal codec corrente a un codec intermedio. Questo passaggio è necessario perché la maggior parte dei software di editing video supporta solo una manciata di codec.
2. Codifica: Una volta decodificato, il video può essere codificato nel nuovo codec. La perdita di qualità è praticamente inevitabile durante questa fase.
3. Regolazione della qualità: A volte può essere necessario regolare le impostazioni di qualità del video prima di codificarlo nel nuovo codec. Ad esempio, potrebbe essere necessario ridurre la velocità di trasmissione o la risoluzione se il codec di destinazione non supporta video di alta qualità.
4. Codifica: Il video viene codificato nel nuovo codec e salvato nel formato desiderato.

Il ciclo di vita di un video

Come fa un sito web o un’applicazione a sapere quale codec video utilizzare per fornire la migliore esperienza ai propri utenti?

Si tratta fondamentalmente di un processo in tre fasi:

1. Rilevamento dell’agente utente: Ogni volta che un utente richiede lo streaming di un video, il server esegue uno script che raccoglie i metadati sul dispositivo, sul browser o sull’applicazione. Questi dati vengono poi utilizzati per identificare i codec supportati dalla configurazione di quel particolare utente.
2. Identificazione del codec migliore: Una volta che il server ha un elenco di tutti i codec che l’utente è in grado di gestire, seleziona il migliore in base a diversi fattori, tra cui qualità, bitrate e risoluzione.
3. Riproduzione video: Infine, quando il server ha selezionato il codec migliore, inizia a trasmettere il video utilizzando tale codec. Se il dispositivo o il browser dell’utente non supporta quel codec, il server passa automaticamente a un altro codec che l’utente può gestire.

Conclusione

Oggi ci affidiamo ai dispositivi mobili per scopi educativi e di intrattenimento. Oltre il 50% del traffico mobile a livello globale proviene dai video in streaming di YouTube e Netflix. Con l’aumento della domanda di contenuti video mobili, cresce anche la necessità di codec video efficienti che forniscano video di buona qualità senza un’eccessiva larghezza di banda.

Conoscere la risposta alla domanda “cos’è un codec video” è essenziale per gli sviluppatori, gli ingegneri e tutti coloro che vogliono capire meglio come i contenuti video mobili vengono trasmessi ai loro dispositivi. Senza i codec, non saremmo in grado di godere dell’ampia gamma di contenuti video disponibili oggi. Quindi, la prossima volta che guardate un video in streaming sul vostro telefono, prendetevi un momento per pensare al codec utilizzato per trasmettere il contenuto.

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Grazie per la lettura e buona fortuna con le vostre trasmissioni!