Codecs de streaming para vídeo e áudio: O que as emissoras precisam saber em 2022

Há muita coisa que se passa nos bastidores da transmissão em direto. Como radialista profissional, deve ter pelo menos um conhecimento básico da tecnologia que dá vida às suas emissões.

Mesmo que não seja um engenheiro de vídeo, o tema dos codecs de transmissão é importante. Os codecs afectam o seu necessidades de equipamento de transmissão em contínuo compatibilidade, orçamentos, necessidades de largura de banda e muito mais. Manter-se na vanguarda dos codecs da próxima geração pode ser a diferença entre cair na obscuridade ou estar na vanguarda.

Hoje, vamos abordar tudo o que precisa de saber sobre codecs. Certificar-nos-emos de que compreende o que é um codec num processo de transmissão de vídeo.

Iremos discutir o que é um codec, porque é que são importantes e como funcionam antes de nos debruçarmos sobre vários dos codecs de áudio e vídeo mais comuns. Ajudá-lo-emos a determinar o melhor codec de transmissão para satisfazer as suas necessidades. Também abordaremos alguns tópicos associados, incluindo wrappers e protocolos de transporte.

Além disso, falaremos sobre a relação entre codecs e largura de banda. Para terminar, vamos partilhar algumas das nossas definições de codec recomendadas para vídeo online e transmissão em direto.

Está pronto para entrar no mundo dos codecs de transmissão?

Tenha em conta que esta publicação abrange um tema que está sujeito a novos desenvolvimentos regulares. Esta publicação reflecte as informações mais exactas à data de agosto de 2022.

Índice:

• Codecs de streaming: Noções básicas
• Codecs de áudio e vídeo comuns
• Invólucros
• Protocolo de transporte
• Codecs e largura de banda
• Codecs de streaming da próxima geração
• Codec e definições recomendados para transmissão em direto
• Conclusão

Codecs de streaming: Noções básicas

Quando se grava um vídeo, são gerados ficheiros de vídeo digital RAW. Os ficheiros de vídeo digital RAW são compostos por uma série de imagens fixas. Quando estes vídeos são reproduzidos em sucessão a uma velocidade elevada, obtém-se um vídeo.

Da mesma forma, o áudio digital RAW é simplesmente uma coleção de medições da magnitude de vários tons. Quando tocadas em conjunto, obtém-se um áudio compreensível.

Estes dados RAW são incrivelmente ricos em informação. No entanto, isso também significa que é volumoso e pesado. Um vídeo composto por trinta imagens por segundo torna-se rapidamente extremamente grande. As câmaras de nível profissional que captam vídeo RAW podem facilmente criar terabytes de dados a partir de um único dia de filmagem. O mesmo se aplica aos gravadores de áudio RAW.

Embora isto seja valioso em certos sectores, é um risco para o vídeo em linha e a transmissão em direto. As ligações à Internet, os dispositivos móveis e os computadores domésticos dos espectadores simplesmente não são suficientemente potentes e rápidos para processar estes dados. O armazenamento e a largura de banda são dispendiosos, e os ficheiros RAW são muito caros.

Os codecs oferecem uma solução para este problema de tamanho e velocidade dos ficheiros. O termo codec significa “codificação/decodificação”. Essencialmente, um codec é um processo matemático que reduz o tamanho dos ficheiros digitais “deitando fora” ou reduzindo os dados desnecessários. A parte complexa é fazê-lo de forma inteligente, mantendo o máximo de qualidade possível. É isso que é o vídeo codificado.

Os diferentes codecs têm formas diferentes de o fazer. Um método básico utilizado pelos codecs é comparar cada fotograma com o fotograma anterior. Se os dados permanecerem os mesmos (por exemplo, existe um canto escuro do quadro em ambas as imagens), podem ser eliminados do segundo quadro. Este é um exemplo simplificado, mas ajuda-o a compreender como funciona um codec.

Com o tempo, os métodos foram-se aperfeiçoando. No entanto, os codecs que comprimem o vídeo para tamanhos menores, mantendo mais qualidade, tendem a exigir mais poder de processamento – tanto para codificar quanto para decodificar.

Codecs de áudio e vídeo comuns

Como mencionámos, existem muitos codecs diferentes disponíveis. Existem alguns tipos de codecs principais que são normalmente utilizados para áudio e vídeo online.

Alguns codecs de áudio e vídeo comuns incluem:

H.264/AVC

O codec e a saída de codificação mais utilizados atualmente são os ficheiros H.264. É também designada por Advanced Video Coding (AVC). Isto foi desenvolvido por União das Telecomunicações e o Grupo de Peritos em Imagens em Movimento da Organização Internacional de Normalização/Comissão Eletrotécnica Internacional (ISO/IEC).

H.264 tornou-se tão popular porque não é utilizado apenas para transmissão em fluxo contínuo; é utilizado para discos Blu-ray e transmissão por cabo. Isto deve-se, muito provavelmente, a quem o desenvolveu.

Além disso, o H.264 funciona frequentemente em conjunto com o codec de áudio AAC e pode funcionar com os contentores .mp4, .mov, .F4v, .3GP e .ts.

O que torna o H.264 tão popular é o facto de poder ser utilizado em praticamente qualquer dispositivo – qualquer browser, qualquer dispositivo – pode reproduzir vídeos H.264. É amplamente suportado e os editores sabem como o utilizar.

De acordo com o relatório 2022 Video Developer da Bitmovin, mais de 91% dos inquiridos utilizam o H.264.

A desvantagem é que não funciona bem com vídeo 4K ou com conteúdo HDR. Funciona bem com streaming de baixa latência. É normalmente utilizado com aplicações baseadas em HTTP e WebRTC. Este formato é o que existe há mais tempo e parece que se vai manter assim durante algum tempo, uma vez que pode funcionar com praticamente qualquer dispositivo.

V9P

A Google desenvolveu o V9P como uma alternativa de código aberto e isenta de royalties ao H.264. Foi lançado em 2013.

Desde que foi lançado, o suporte para VP9 aumentou. É suportado em:

• YouTube
• Navegador Chrome
• Telemóvel Android
• Navegador Firefox da Mozilla
• Navegador Safari da Apple
• Todos os novos dispositivos iOS
• Televisores Samsung, Sony, LG, Roku

De facto, mais de 90% do vídeo WebRTC codificado pelo Chrome utiliza VP9 ou VP8, o seu antecessor. Está em segundo lugar, atrás do codec H.264/AVC, no que respeita à acessibilidade nos dispositivos. Isto deve-se, em grande parte, ao facto de a Google o utilizar no YouTube e de a Netflix ter adotado este codec.

É uma versão melhorada do AV1, que analisaremos mais adiante, uma vez que mais dispositivos suportam este codec. É uma tecnologia de compressão de maior qualidade do que a H.264/AVC e é mais compatível com dispositivos do que a maioria das outras alternativas H.264.

Além disso, funciona muito bem com a transmissão em 4K.

H.265/HEVC

O O SO/IEV Moving Picture Experts Group fez do H.265 um sucessor do H.264. É também designada por Codificação de vídeo de elevada eficiência.

A grande diferença em relação ao H.264 é que foi concebido para criar ficheiros mais pequenos, utiliza menos largura de banda e suporta a transmissão em alta resolução. Embora tenha sido concebido como um sucessor do H.264, só é utilizado por cerca de 10% dos ficheiros codificados.

Tem havido alguma confusão quanto aos direitos de autor e ao que os programadores terão de pagar pela utilização do codec, o que impediu a sua adaptação generalizada. A confusão de royalties ajudou, de facto, a impulsionar o desenvolvimento do codec AV1.

É um bom codec para utilizar se pretender fornecer conteúdo 4K ou HDR.

AV1

Grandes empresas tecnológicas como a Amazon, Netflix, Cisco, Microsoft, Google e Mozilla juntaram-se para formar a Alliance for Open Media. Criaram então o AV1, que é uma alternativa livre de direitos de autor e de código aberto.

Foi concebido para ser mais eficiente do que o H.264 e o H.265. Funciona bem com conteúdos de alta qualidade, mas tem tempos de codificação longos, o que torna a sua utilização mais dispendiosa.

H.266/ VVC

O H.266, também conhecido como Versatile Video Coding, ou VVC, foi criado em 2020. Foi concebido para ser utilizado em vez do H.264 e do H.265; no entanto, os problemas de direitos de autor impedem a sua adoção generalizada. A confusão em torno dos direitos de autor impediu a sua adoção generalizada.

Foi concebido para poupar largura de banda e, ao mesmo tempo, fornecer conteúdos de alta qualidade.

ACC

O ACC é considerado o melhor codec de áudio que pode utilizar. Foi fabricado no final da década de 1990. Apesar de ter sido fabricado há décadas, continua a criar uma excelente qualidade de áudio utilizando taxas de bits baixas.

É também amplamente compatível com todos os dispositivos, razão pela qual continua a ser o codec áudio mais utilizado.

MP3

O codec original que ajudou a impulsionar a partilha de multimédia na Internet começou com o MP3. O MP3 já não é utilizado como codec; a maioria das pessoas identifica-o como um tipo de ficheiro. O ACC é muito mais eficaz.

H.264 Perfis

Uma vez que o H.264 é o codec de vídeo mais popular para vídeo em linha, vale a pena mencionar um elemento-chave do mesmo: os perfis. Os perfis são versões diferentes do codec H.264. Existem muitos perfis H.264 diferentesmas os mais comuns são Baseline, Main e High.

Baseline e Main foram originalmente criados para dispositivos de baixa potência. No entanto, atualmente, o perfil elevado é uma excelente escolha para a maioria das transmissões de vídeo em direto. O H.264 de alto perfil é o melhor codec para a transmissão de vídeo em direto.

Invólucros

Vamos esclarecer uma confusão comum. A extensão de ficheiro no final de um ficheiro digital não lhe diz nada sobre o codec. Os nomes de ficheiros comuns para multimédia terminam em .mp4, .mov ou .avi.

Estes formatos são designados por “wrappers” ou “formatos de contentor”. Um wrapper permite que um ficheiro contenha vários elementos diferentes, como legendas e metadados. O formato do contentor que utiliza não é particularmente importante para os vídeos online.

Em caso de dúvida, utilize .mp4. É o formato mais amplamente suportado e utilizado atualmente. O mp4 é o melhor formato de vídeo para transmissão na Web, uma vez que funciona com a maioria das outras ferramentas necessárias para a transmissão de vídeo.

Protocolo de transporte

Como se pode ver, o vídeo na Internet requer uma série de tecnologias construídas umas sobre as outras para resolver novos desafios. O protocolo de transporte insere-se nesta categoria.

Os protocolos de transporte são métodos de transmissão de multimédia através da Internet. Para funcionarem, têm de ser compreendidos tanto pelo emissor como pelo recetor.

Existem dois protocolos muito comuns utilizados atualmente na indústria da transmissão em direto. O primeiro é o Protocolo de transmissão HLS que é o que utilizamos na Dacast para fornecer fluxos aos espectadores. O HLS é amplamente compatível e oferece um bom desempenho.

O segundo protocolo é o RTMP (mensagens em tempo real). Trata-se de uma norma envelhecida, mas que continua a ser amplamente utilizada para ingestão de fluxos.

Os protocolos são actualizados regularmente à medida que a tecnologia avança, e o MPEG-DASH é um dos que está em ascensão.

Codecs e largura de banda

Como aprendeu, os codecs ajudam a comprimir ficheiros para facilitar a sua transmissão através da Internet. As velocidades da Internet estão a aumentar, mas os ficheiros de vídeo também estão a ficar maiores. O vídeo 4K está a tornar-se mais comum, tal como HDR e HFR. Cada um destes avanços na tecnologia de vídeo requer mais espaço.

O tamanho e a qualidade do seu fluxo de vídeo determinam a largura de banda que utiliza. Taxas de bits mais elevadas (que correspondem a uma qualidade superior) requerem mais largura de banda para serem enviadas.

É necessário garantir que a sua ligação à Internet é suficientemente rápida para transmitir com a taxa de bits pretendida. Também pode querer garantir que os seus espectadores têm uma experiência de visualização de qualidade transmissão em fluxo contínuo em várias taxas de bits de uma só vez. As taxas de bits múltiplas permitem que a qualidade do vídeo se ajuste às velocidades da Internet e às capacidades do dispositivo do espetador.

Codecs de streaming da próxima geração

A utilização da largura de banda depende do codec que utiliza. Atualmente, está a ser desenvolvida uma grande variedade de codecs de vídeo e áudio da próxima geração.

Mencionemos brevemente alguns deles.

1. HEVC, ou H.265:

O H.265 é o sucessor do H.264. Promete fornecer vídeo com cerca do dobro do rácio qualidade/eficiência do H.264. É o futuro do codec de streaming.

2. AV1:

Outro codec que deve ser verificado é o AV1. Esta alternativa de código aberto ao H.265 oferece melhor qualidade e talvez seja omnipresente dentro de mais alguns anos. É um forte candidato a tornar-se um codec de vídeo de topo nos próximos anos.

3. Opus

O Opus é um codec de áudio em ascensão. O codec Opus oferece melhor qualidade de áudio em todas as taxas de bits em comparação com outros codecs áudio. O codec Opus é gratuito e de código aberto e é suportado nativamente no iOS e no Android.

Codec e definições recomendados para transmissão em direto

Como mencionámos, os codecs são uma tecnologia em constante mudança, pelo que os codecs “recomendados” mudam com relativa rapidez.

Por enquanto, recomendamos que a maioria das emissoras utilize o codec H.264 para vídeo e o codec AAC para áudio. Estes são os melhores codecs de transmissão para a entrega de conteúdos de vídeo em direto e a pedido.

É provável que estas recomendações mudem no futuro, à medida que a tecnologia de codecs se desenvolve, mas, neste momento, estas são as melhores opções para atingir o máximo de público possível com o seu vídeo OTT.

Para outras definições do codificador, como a taxa de bits, a resolução, a taxa de amostragem, etc., consulte a nossa publicação no blogue que abrange definições de codificação recomendadas.

Conclusão

Agora que está a par de tudo o que precisa de saber sobre o codec de transmissão, está um passo mais perto da sua primeira transmissão profissional.

Neste artigo, abordámos o funcionamento dos codecs, a tecnologia relacionada e os codecs ideais para utilização na transmissão online atual. Esperamos que as informações que partilhámos lhe dêem um pouco mais de confiança nos aspectos mais técnicos da radiodifusão profissional e uma melhor compreensão do codec para a transmissão de vídeo.

Se estiver a iniciar-se na transmissão profissional, precisará de uma plataforma de transmissão em direto como o Dacast para começar.

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Obrigado pela leitura e, como sempre, boa sorte para as suas transmissões em direto!