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O que é CODEC? Entendendo e trabalhando com eles

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Os codecs estão presentes no nosso dia a dia e muita vezes não paramos para pensar como eles funcionam e como são importantes para quem trabalha com audiovisual, resolvi então escrever esse texto explicando sobre esse assunto um pouco complexo, mas que entendendo pelo menos um pouco já é possível nos orientar e identificar se um material é adequado ou não para o fluxo de trabalho que estamos desenvolvendo.

O que são Codecs?

Codecs são dispositivos (hardware ou software) cuja a função é codificar e decodificar um determinado arquivo, no nosso caso especificamente arquivos de vídeo.

Containers.

Muitos confundem com os codecs, mas os containers são os formatos que carregam dentro deles as informações dos codificadores e decodificadores e aquela extensão mostrada no final do nome do arquivo, por exemplo: .WMV, .MOV, .MP4, .AVI, .VOB, entre outros.

Em produção de vídeos nos deparamos com os codecs principalmente em 3 processos: na captação, na edição e na entrega dos nossos materiais, o que veremos a seguir são os principais métodos de compressão de arquivos.

imagem: viastream.com

Chroma Subsampling.

O Chroma Subsampling é um processo de codificação de imagem cujo o principal objetivo é diminuir as informações das imagens processadas, transmitidas e armazenadas em cada pixel, mantendo informação de luminância  (Y) e comprimindo a crominância (Cr, Cb). Em um sinal YCrCb  por exemplo, os engenheiros de vídeo através de longos anos de estudos descobriram que o olho humano é mais sensível às informações de brilho e contraste do que nas cores. Os tipos de chroma subsampling mais usados são:

imagem: thomazgraziani.com

4:4:4

É o sinal que não sofre compressão, para cada canal (RGB ou YCrCb) existem a mesma informação (taxa de amostragem) de luminância e crominância.

4:2:2

Nesse segundo tipo de subsampling a imagem já começa a sofrer algumas degradações nas informações crominância (Cr e Cb), os componentes de cor são amostrados horizontalmente pela metade da taxa de luminância.

4:2:0

Esse tipo de taxa de amostragem sofre maior compressão nos componentes de cor, tanto horizontalmente quanto verticalmente são a metade das informações de luminância.

imagem: wikipedia.com

 

Color Bit Depth.

imagem: hdwarrior.com

O color bit depth corresponde aos valores de brilho e cores de cada canal (RGB) por pixel. 8bits vai de 0 até 256 níveis de informações de cores e é o presente em câmeras DSLR com o codec H.264.

10 bits possui 0 até 1024 níveis de brilho e cores, muito presente em câmeras do segmento profissional que gravam com o codec ProRes ou DNxHD. Resumindo: imagine que você  tenha uma cartela de lápis de cores com 256 de tonalidade de cores e uma cartela com 1024. Com 1024 tons o resultado será uma imagem com maiores nuances e com suas cores mais definidas, na imagem digital quanto maior o color bit depth melhor a qualidade do pixel evitando um efeito chamado “banding” , que são aquelas camadas presentes na compressão de imagens, mais evidente quando há um gradiente de cores ou contraste. Um vídeo filmado em HD 1080p 10bits 4:2:2 possui maior qualidade em definição que uma imagem 4K 8bits 4:2:0.

imagem: arstechnica.com

Quem trabalha com pós produção, especialmente composição de efeitos e color grading o chroma subsampling e o color bit depth são os requisitos mais importantes na qualidade do arquivo.

Fazer um recorte (chroma key) numa imagem 4:2:0 e 8bits é muito mais complicado, bem possível que não fique bom principalmente no contorno entre o fundo verde ou azul e o objeto, gerando uma aberração cromática e acentuando um efeito chamado Spill (invasão da cor do fundo no objeto) ou Jagged Edges (bordas irregulares ou serrilhadas).

imagem: scienceabc.com

imagem.: forums.macrumors.com

Compressão Temporal.

Partindo do ponto de que o vídeo são sequências de quadros inanimados que reproduzidos a uma taxa de quadros por segundo 24fps (cinema) ou 30fps (vídeo) produz através da percepção visual a sensação de movimento, foram desenvolvidos algoritmos de compressão para viabilizar o processo de manipulação e o reprodução dessas imagens. existem 2 maneiras de comprimir esses frames:

imagem: bhphotovideo.com

Intraframe.

Cada quadro (frame) é comprimido da mesma maneira individualmente utilizando a informação do quadro atual para minimizar o tamanho, uma compressão mais simples que gera arquivos maiores.

Exemplos de codecs:

JPEG

Prores

DNXHD

Cinema DNG

H.264 (ALL- I )

DPX

Interframe.

É um tipo de compressão temporal em que algoritmos complexos analisam grupos de frames (GOP) através de quadros chaves (I-frame) ignorando informações redundantes de frames, gerando com isso maior compressão e arquivos menores.

Exemplos de codecs:

MPEG 2

MPEG 4

AVCHD

XDCAM

XAVC

H.264 (IPB)

Visualmente pode não parecer perceptivo uma imagem INTRA OU INTER FRAME mas no processo de edição os arquivos Interframe exigem maior processamento de hardware, porque o computador tem que calcular em tempo real os fotogramas inexistentes, até para dar play, como também perde qualidade em cada render que você fizer, o mais indicado sempre é converter para um formato de arquivo Intraframe.

Bit Rate

O  Bit Rate ou Bitrate é a quantidade de informação que é armazenada, transmitida ou processadas por uma unidade de tempo. O bitrate nos arquivos de vídeo possui relação com a resolução temporal do arquivo (quantidade de pixels) o Frame Rate (taxa de quadros por segundo) e também com o tipo de codec e taxa de amostragem usadas na compressão ou descompressão do arquivo. Em resumo quanto maior o Bitrate maior o tamanho do arquivo porque ele irá preservar as informações dos pixels e quanto menor, a qualidade também estará comprometida.

imagem: vimeo.com

Lossless e Lossy

São termos que definem se um arquivo sofre ou não compressão e se toda a informação dos dados originais de um material podem ser recuperados quando o arquivo é descompactado.

No arquivos Lossless cada único bit que foi compactado permanece quando ele é descompactado, em Lossy esses arquivos sofrem algumas alterações comparado antes da compactação mas que não comprometem o uso do material.

imagem: optimus.keycdn.com

imagem: optimus.keycdn.com

 

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About Author

Formado em Comunicação Social em Rádio e TV pela Faculdade Paulus de Tecnologia e Comunicação. Desde 2008 atuando na área de audiovisual, trabalhou em empresas como: Fundação de Rotarianos de São Paulo e Centro Universitário Belas Artes de São Paulo como Técnico de Audiovisual. TV SBT São Paulo como Editor de VT (Núcleo Jornalismo) e atualmente é Editor Online (Pós Produção) na Produtora O2 filmes. Membro da Igreja Comunidade Cristã de Poá -SP, é voluntário na coordenação do departamento de vídeo da igreja.