Xavc s hd или mp4 что лучше
Кодек XAVC и XAVC S: почему не HEVC и как с ними работать
В начале 2011 года группой экспертов VCEG (ITU-T Video Coding Experts Group) и MPEG (ISO/IEC Moving Picture Experts Group) был представлен новый на тот момент стандарт кодирования видео AVCHD 2.0 (MPEG4-MVC H.264/AVC), основным прорывом которого относительно первой версии стандарта стало появление поддержки полноценной прогрессивной развёртки для кадра Full HD на скорости до 60 к/с, а также дебют многоканального (в частном случае стереоскопического) кодирования видео MVC.
Сегодня, глядя на спецификации этого стандарта, мы можем с чистосердечным сожалением сказать, что возможности AVCHD 2.0 были слишком слабы даже для технологий 4-летней давности и даже с точки зрения любительской записи, потому что жёсткое ограничение битрейта 28 Мбит/с при цветовой структуре выборки 4:2:0 с качеством до 1080/60p – это, простите, слёзы. Мы, конечно, все прекрасно понимаем, что ограничения вводились ради совместимости с родственным AVC/MVC-форматом записи на диски Blu-ray, но задачу съёмки и записи качественного контента это понимание никому не облегчает.
Однако всё это было ещё в доисторическую эпоху видео с максимальным качеством Full HD. Как только на горизонте замаячила нужда работы с кадром формата 4K (4096 x 2160) и UltraHD (3840 x 2160), стало ясно, что возможности обычного AVC/MVC/H264, равно как и профессионального AVC Intra, для работы с 4-кратным разрешением картинки не подходят — ни по разумным скоростям битрейта и глубины цветовой выборки, ни по совместимости с носителями, ни вообще по чему бы там ни было.
Настала пора двигаться дальше.
XAVC, HEVC или AVCHD?
Для продвижения к новым, более крупным форматам кадра, более высокой скорости смены картинки (до 120 кадров в секунду и выше), большей глубине цвета и, как следствие, к большим битрейтам и/или более эффективным кодекам сжатия видео, можно использовать два пути: усовершенствовать, доводить до ума уже существующие стандарты с обратной совместимостью, или разрабатывать совершенно новые — более эффективные, но не совместимые с прежними. Из этого следует первое, самое простое определение XAVC:
Стандарт (кодек) XAVC (eXtended AVC) представляет собой дальнейшее развитие спецификаций H.264/MPEG-4 Part-10 и полностью совместим с профилем уровня 5.2 кодека H.264. Главная идея разработки формата XAVC заключается в создании недорогой среды для создания и обработки цифрового изображения для 4K и контента с высокой частотой кадров. Несмотря на тот факт, что XAVC очевидно разрабатывался для работы с 4K-видео, он позиционируется не как замена нынешним кодекам MPEG2 и MPEG4 SStP, а как дополнение, пригодное, в том числе, для работы с HD-контентом. Кодек XAVC Intra лучше или сравним по качеству с MPEG-2 Long GOP из-за 10-битной разрядности и лучшего алгоритма сжатия, но проигрывает MPEG-2 Long GOP по размеру файлов и требованиям к производительности оборудования, так что оба эти формата какое-то время будут существовать параллельно.
Иными словами, XAVC — это наглядный пример эволюционного развития технологии, в данном случае — стандарта H.264/MPEG-4 Part-10. В то же время, новоявленный стандарт HEVC/H265 представляет собой пример революционного перехода на следующий уровень производительности с большими перспективами в будущем, но и с большими затратами на адаптацию сегодня:
Стандарт HEVC (High Efficiency Video Coding), или H.265, представляет собой новый формат сжатия данных по рекомендациям ITU-T H.265 и ISO/IEC 23008-2 MPEG-H Part 2, разработанный экспертами ITU-T Video Coding Experts Group (VCEG) и MPEG для передачи данных с большим разрешением и большей степенью сжатия. В стандарт HEVC/H.265 изначально заложена поддержка очень большого разрешения кадра, включая 8192×4320 точек (8K/Ultra HD), так что в отличие от XAVC, поддержка разрешения 4K является для HEVC в каком-то смысле подмножеством, промежуточным этапом на пути будущего развития. Эффективность сжатия кодека HEVC без потерь качества очень высока и только возрастает с увеличением размера кадра, кроме того, сам стандарт всё ещё развивается и в перспективе обещает коэффициент сжатия до 1:1000.
Вот теперь, пожалуй, самое время задать философский, чисто гипотетический вопрос: может быть, компании Sony стоило подождать-перетерпеть и дождаться нормального распространения HEVC/H265, нежели выпускать XAVC на базе прежнего кодека H264? Частично на этот вопрос мы уже ответили: эволюционное развитие значительно дешевле чем полное революционное аппаратно-программное переоснащение. То есть, рано или поздно всё равно все перейдут на HEVC/H.265, но в ближайшие несколько лет XAVC в разных его проявлениях будет актуален как для любительской, так и для профессиональной съёмки и обработки видео.
В этой статье мы больше не будем останавливаться на особенностях HEVC/H265, по этому кодеку у нас будет отдельная публикация. Однако прежде чем перейти к рассказу об XAVC, хотелось бы окончательно закрыть вопрос противопоставления с другими сравнимыми форматами, поэтому — вот вам для лучшего понимания сути ещё одно определение:
Основная разница между H264-форматами XAVC и AVCHD заключается в том, что XAVC поддерживает разрешение 4K/HD с 8-, 10- и даже 12-битной разрядностью, структурой выборки цвета 4:4:4, 4:2:2 или 4:2:0 и высокими битрейтами. Для AVCHD 2.0, в свою очередь, потолком является 24 Мбит/с битрейт для качества 1080 50i/50i и 28 Мбит/с для качества 1080 50P/60P/3D-MVC, при 8-битной разрядности и структуре 4:2:0. Весь смысл AVCHD 2.0 на сегодняшний день, по сути, сводится к совместимости с дисками Blu-ray, где работает тот же кодек, но с другими контейнерами (M2TS/SSIF). Форматы XAVC и AVCHD похожи алгоритмом сжатия видео MPEG-4 AVC/H.264, но на этом сходство заканчивается.
Немного теории: структура и характеристики Sony XAVC
Для максимальной совместимости файлов с продукцией других компаний, в кодеке XAVC компания Sony сохранила традиционную структуру ключевых элементов битового потока KLV, включая покадровую интеграцию параметров последовательности (Sequence Parameter Set, SPS) и параметров изображения (Picture Parameter Set, PPS), что позволило динамически оптимизировать качество с привязкой к файлу изображения.
Процесс кодирования XAVC при записи 4K-видео или работе с высокой частотой кадров представляет собой 2-ступенчатый процесс с использованием технологии предварительной выборки и предварительного кодирования для максимального сжатия, при этом задействована как программная, так и аппаратная стадия обработки видео.
Формат Sony XAVC на базе кодека MPEG-4 AVC/H.264 уровня 5.2 позволяет обеспечивать формату XAVC поддержку разрешения 4K (4096 x 2160), QFHD/Ultra HD (3840 x 2160), 2K, HD, SD или proxy при 12, 10 и 8-разрядной глубине цвета и цветовой дискретизации 4:4:4, 4:2:2 или 4:2:0, с внутрикадровым кодированием и кодеком Long GOP. Для разрешения 4K и QFHD возможна поддержка скорости до 60 кадров в секунду, для 2K и HD до 180 кадров в секунду. Контейнер формата XAVC аналогичен существующим контейнерам Sony MXF – файлам SStP MXF OP-1a форматов MPEG2 и MPEG4.
Отдельно стоит упомянуть различные варианты битрейта для различных типов камер. Так, например, профессиональная камера PMW-F55 от Sony пишет 4K-видео с кодеком XAVC и внутренним кодированием кадров с битрейтом от 240Mбит/сек (@24P) до 600 Мбит/сек (@60P). Камеры PMW-F5/F55 кроме форматов XAVC и MPEG2 также поддерживают MPEG4 SStP и RAW.
На сегодняшний день многие телевещательные компании работают с компактным HDTV-форматом MPEG2 HD Long GOP, обеспечивающим высокое качество при битрейте 50 Мбит/с или даже 35 Мбит/с, и при этом, как показано на графике ниже, обеспечивающим самую высокую скорость в секунду по сравнению с другими кодеками на одной и той же вычислительной платформе без использования аппаратных ускорителей и графических процессоров.
Тем не менее, процесс перевода вещания на формат H.264 уже начался, поскольку таким образом есть возможность подвести все используемые видео файлы под единый кодек в едином стандартном контейнере с 10-битной выборкой (против 8 бит у MPEG-2).
Формат XAVC с внутренним кодированием кадров поддерживает скорость до 440 Мбит/с может заполнить пустующий на сегодня сегмент рынка HD 50p/60p производства между высококачественными форматами MPEG4 SStP и HDCAM-SR с одной стороны и обычным MPEG2 с другой стороны.
Кроме того, вспомним, что кодек XAVC при качестве 2K/HD способен работать с высокой частотой кадров. Например, камера Sony PMW-F55 пишет 10-битное 4:2:2 видео 1920×1080 со скоростью до 180 кадров в секунду даже без внешнего рекордера, на внутреннюю карту SxS PRO+, при этом при использовании двух 128-Гб карт время непрерывной съемки при такой скорости достигает 40 минут. Формат Long GOP останется для тех случаев, когда понадобится сохранение компактных 1080-50p/60p файлов для передачи со скоростью 35-50 Мбит/с.
Любительский XAVC S и профессиональный XAVC: детям мороженое, бабе цветы
Кто-нибудь ещё помнит такой стандарт – AVCHD Lite? По сравнению с полноценным AVCHD 2.0, в AVCHD Lite накладывался ряд ограничений, в частности, на число строк – до 720p. Кодек XAVC S – это тоже в каком-то смысле «урезанный» XAVC, только не по размеру строк, а по ряду других параметров, но с той же целью: сделать сжатый сигнал более «плотным», уместить в ограниченный битрейт максимальное качество большой 4K-картинки, пусть и с упрощёнными до любительского уровня параметрами.
Таким образом, компания Sony чётко разграничила области применения этих кодеков:
Формат XAVC: как с ним бороться
Компания Sony позиционирует формат XAVC в качестве открытого формата, с возможностью разработки аппаратных и программных продуктов сторонними компаниями. По данным на начало сентября 2014, стандарт XAVC в той или иной степени поддерживали своими аппаратными и программными решениями уже 65 компаний:
Из наиболее известных можно перечислить следующие компании и их продукты (по данным на март 2014):
Иными словами, проблем с поддержкой кодека XAVC не было изначально и уж точно нет сегодня (чего, например, до сих пор не сказать о MVC). От себя также хотелось бы добавить, что на собственном опыте испытано: Youtube принимает файлы с кодеком XAVC S в контейнере MP4 охотно и без всяких предварительных конвертаций. В ближайшее время мы расскажем об этом подробнее на примере небольшого тестирования камеры Sony FDR-AX100.
Что такое XAVC S
Формат XAVC Sony используется всё большим количеством профессиональных видеокамер. Почему же они выбирают ещё один формат? Наверное, для этого были веские причины. В профессиональной видео-индустрии прогресс движется настолько быстро, что невозможно ни секунды задержаться на месте. Будь оно так, мы бы всё ещё использовали Digital Betacam.
Но факт есть факт, что разрешение 4K не поддерживалось должным образом ни одним из существующих форматов. Необходимо было что-то новое, чтобы улучшить качество и удобство наряду со сведением к минимуму требований к видео битрейту (а следовательно, и к хранению на носителе). Вот лишь один пример: существующие кодеки на основе H.264 не справляются с кодированием 1080 50p/60p. А это режим, который всё чаще используется в современном кинопроизводстве.
Конечно, некоторые эксперты отмечают, что новый формат может оказаться попыткой Sony сделать его собственностью своих камер. Это небезосновательно, ведь каждая компания хочет заставить клиентов покупать только собственные продукты, но потратив время на изучение подробностей о XAVC, становится ясно, что это подлинный технический прогресс, который даёт реальные преимущества пользователям, который является достаточно гибким, чтобы шагать в ногу со временем.
С 2012 года большинство систем нелинейного монтажа обеспечили встроенную поддержку для нового формата, и это также распространяется на большую часть новой линейки камер Sony.
Рассмотрим немного теоретической подоплёки. Кодек XAVC основан на H.264, но идея, что H.264 останется единственным стандартизированным кодеком не сработала на практическом уровне. Есть десятки настроек и оптимизаций и принципиально различных параметров, которые могут быть установлены в соответствии с характеристиками камеры или способом использования, и это явилось той причиной, почему Sony решили разработать свой собственный набор кодеков, который называется XAVC.
H.264 можно представить себе в виде набора строительных блоков – инструментария, которым воспользовалась Sony для создания своей XAVC экосистемы. Она изменила алгоритмы, сделав их более эффективными, и добавила препроцессор, подготавливающий видео перед процессом кодирования. Всё это означает, что когда берётся лучшее из других кодеков, результат получается более эффективным и удобным для пользователя. Более того, XAVC S был построен с использованием новейших технологий кодирования, уровня 5.2, что гарантирует ещё большую эффективность.
Кодек XAVC спроектирован для масштабирования битрейта от 15 Мбит/с до 960 Мбит/с. Это охватывает любую вероятную частоту кадров (кроме ультра медленного движения) и включает в себя и HD, и 4К.
Захват и обработка
Предыдущие версии H.264 были предназначены в первую очередь для обработки, а не захвата видео. Это привело к неэффективности и трудности масштабирования высоких битрейтов. Например, тип H.264, предназначенный для Blu-Ray и спутникового вещания, никогда не будет идеальным для камер. Обратившись к основным блокам формата, Sony смогла сделать кодек, который в равной степени хорошо чувствует себя в камерах и в пост-продакшн, и приносит обоим ощутимую пользу.
Доступность в потребительском и профессиональном вариантах
Форрмат XAVC является профессиональным, помещённым в MXF OP1a контейнер – стандартный для вещательных платформ. XAVC-S – потребительский вариант формата, находящийся в контейнере MPEG-4. XAVC-S всегда 8-битный, но в отличие от AVCHD, он заточен под 4K.
Он также отличается от профессионального XAVC лучшей работой на низких битрейтах и предназначен для коротких, менее сложных рабочих процессов, которые типичны для производства любительских фильмов. На рисунке показано, что при скорости до 440 Мбит/с формат может служить промежуточной нишей между форматами визуального сжатия без потерь (HDCAM-SR, MPEG4 SStP) и обычным-привычным MPEG2:
Доступность Long-GOP и IntraFrame (только I-кадр)
Это означает, что взято лучшее из обоих миров: очень эффективный, низкий битрейт кодека для случая стеснённости в месте хранения, и более расслабленный, InraFrame-кодек, когда хватает места и пропускной способности, или если при редактировании гибкость имеет первостепенное значение.
Что подразумевают эти термины? Кодеки Long-GOP (GOP – группа изображений) используют предсказывание движения между кадрами, чтобы воссоздать последовательность изображений при декомпрессии. Т.е. нет необходимости хранить материал, который повторяется на каждом кадре, даже если в нём есть движение. Кодеки Long-GOP могут сжимать намного больше, чем компрессоры IntraFrame.
IntraFrame буквально значит «внутри кадра». Даже один кадр IntraFrame-видео может быть точно распакован без ссылок на другие кадры. IntraFrame не так эффективен, как Long-GOP, но с некоторыми вариантами кодека гораздо лучше подходит для редактирования, особенно если нужно двигаться назад и вперёд с точностью до одного кадра. Также более эффективен с точки зрения мощности компьютера, потому что нам не нужно декодировать все окружающие кадры (от ключевого до ключевого), чтобы увидеть один кадр в середине! Но благодаря формату XAVC, разница между Long-GOP и IntraFrame становится намного меньше.
Простое декодирование как Long-GOP, так и IntraFrame
Кодек XAVC требует больше вычислительной мощности, чем MPEG-2, или, например, ProRes, но эти накладные расходы скоро исчезнут на фоне постоянно возрастающей мощности компьютеров. И хорошая новость заключается в том, что нет никакой разницы в вычислительных усилиях, необходимых для декодирования Long-GOP или IntraFrame XAVC. Это реально хорошая новость для редактирования видео, поскольку означает возможность «прыгать» по шкале времени практически без потери производительности.
Большая вычислительная мощность, используемая для кодирования Sony XAVC, означает нивелирование разницы между качеством видео Long-GOP и IntraFrame. Следовательно, нужное нам качество изображения можно получить на низких битрейтах, экономя значительное место на носителях.
Лучшее качество на меньшем пространстве
Если взять, к примеру, кодеки ProRes и DNxHD, то это кодеки, с которыми легко редактировать видео, потому что они относительно просты и используют низкий коэффициент сжатия. Они дают отличное качество за счёт предоставления для обработанного видео немного большего места на носителе. Более же сложные алгоритмы, используемые в XAVC, улучшают качество при том же битрейте. Хотя формат Sony нуждается в большей вычислительной мощности, XAVC IntraFrame обеспечит, вероятно, то же самое качество, что и ProRes, только займёт вполовину меньше пространства при оптимальных условиях. А работа с меньшими файлами как раз и компенсирует чуть большую вычислительную нагрузку.
Динамическая оптимизация покадрового качества
XAVC-кодек оптимизирует кадр за кадром, и во время этого процесса он записывает метаданные, чтобы помочь декодерам распознать используемую в процессе кодирования оптимизацию. Так непрерывно XAVC максимизирует качество, но делает это не столь динамично, чтобы зря терялось пространство. Покадровые метаданные также помогают при нелинейном воспроизведении, что является одним из факторов одинаково успешного использования как Long-GOP, так и IntraFrame.
Предкодирование перед кодированием
Предварительное кодирование или подготовка медиа данных означает, что XAVC-кодек может делать свою работу более эффективно. В Sony XAVC предварительный кодер встроен в аппаратный чип, но он также является и частью программного кодека XAVC – т.е. нет никакой разницы между материалом, который был закодирован аппаратно или программно. Предварительно кодирование производится как для 4К, так и для записей с высокой частотой кадров.
Чипсеты
Чипсеты Sony работают одинаково хорошо и с MPEG2, и с XAVC. Они используются в большинстве современных камер Sony, и легко модернизируются под XAVC. Более того, Sony недавно заявила, что она никогда не будет отказываться от поддержки старых кодеков в своих чипсетах.
Это не H.265!
Можно задаться вопросом, а разве не H.265 должен стать окончательным и величайшим кодеком? Безусловно, у него есть больший потенциал, чем у кодеков предыдущих поколений, но он нуждается и в значительно большей вычислительной мощности для кодирования и декодирования, чем кодеки H.264.
В конечном счёте, кто-то, вероятно, создаст практическую реализацию кодека H.265, что будет более эффективной, чем H.264, но пока говорить об этом очень рано. H.264 чрезвычайно широко используется. Нужно время, чтобы исследовать и усовершенствовать новую технологию, это сейчас как раз и делается в жизненном цикле H.264.
Резюме
Со времени появления H.264 мощность компьютеров резко возросла. Формат XAVC имеет дополнительные технологические особенности, улучшающие удобство работы с кодеком, а спецификация формата Sony является достаточно всеобъемлющей, чтобы оставаться современной долгое время.
Решение Sony о создании формата XAVC может озадачить и привести в ярость потенциальных пользователей в первое время. Но правда заключается в том, что, вероятно, никогда не будет единого, универсального формата для всех типов камер и оборудования, и всех типов пользователей. Кроме того, скорее всего Sony лучше знает, как работают камеры – в конце концов, они проектируют их с нуля, делая даже свои собственные датчики. Поэтому, однозначно, есть здравый смысл в том, что они должны были разработать свой вариант известного кодека XAVC-S, который нам предстоит использовать, в том числе и при оцифровке архивного домашнего видео.
AVCHD VS MP4 Vs XAVC S, Which Is Better
by Christine Smith • 2021-12-01 21:56:05 • Proven solutions
The video is a wonderful means to relive and cherish your memories. With technology on its high, the video recording devices these days support an array of formats that best suits your needs. MP4 and AVCHD are two of the most popularly used video recording formats with their set of pros and cons. Though both formats have a lot of similarities, their major difference lies in their use and practicality. What’s more, XAVC S is another format in which people also asked which one to choose, XAVC S HD or AVCHD. To help you decide which a more apt format is as per your requirements, the following part of the article discusses AVCHD vs. MP4 vs. XAVC S in detail.
Part 1. The Definitions and Development of AVCHD and MP4
1. What is AVCHD?
Standing for Advanced Video Coding High Definition, AVCHD is a file-based format that is used for the digital recording and HD video playback. The format was developed jointly by Sony and Panasonic for professional video recording using high definition camcorders. The format facilitates recording high-quality videos that can be burnt to DVD and can also be played on Blu-ray player and HDTV. More detailed information about AVCHD can move to What is AVCHD Files and How to Playback Easily >.
2. Development of AVCHD:
When released in the year 2006, AVCHD was the first HD playback and digital recording format. The first AVCHD supported camcorders were released by other Sony and Panasonic in 2007. The specification of the format was amended in the year 2011 so as to include 1080 line 50 frames and 60 frame modes along with a stereoscopic video. As compared to the previous ones, the new video modes need double the data rate.
3. What is MP4?
MPEG-4 Part 14, which is commonly known as MP4, is a container multimedia format that allows storing video, video, still images, subtitles, and other data. This digital format is compressed in nature, which makes it easy to share and stream over the net. MP4 is one of the most widely used formats that are compatible with almost all types of players and devices.
4. Development of MP4:
MP4 was developed as a part of the ISO base media file format, which is based on Quick Time File Format. The format is similar to Quick Time file format, but it supports the features of Initial Object Descriptors and MPEG. The format was released in 1999 with its first published version in 2001. In the year 2003, the format was revised and replaced with a new one, which is currently in use in major parts of the globe.
5. What is XAVC S?
In simplest terms, XAVC S can be defined as the subset format of the XAVC format. Introduced by Sony, the XAVC recording format that is licensed to the companies willing to create XAVC products. The subset format XAVC S is capable of supporting 4K videos with a resolution of up to 3840 X 2160 and uses MP4 as its container format. For the audio, AAC or LPCM is used by the format. Some of the popular Sony devices that support the XAVC S format include the Sony FDR-AX100 4K Ultra HD consumer camcorder, action camera- Sony HDR-AS100V, and others.
6. Development of XAVC S:
Sony’s XAVC S has been developed to offer high quality above 1080 pixels resolution to video files. HD and 4K resolution up to 3840 X 2160 pixels is supported by the format, and thus, it is also named as Quad Full HD, UHDTV, QFHD, and UltraHDTV. The format is majorly used for high-quality video recording and playback. With MP4 s the container file, the format offers high compatibility with general players and devices.
Part 2. AVCHD vs MP4 vs XAVC S
AVCHD, MP4, and XAVC S are among the favorite formats for recording videos. To help you choose between the two, given below is a comparison table on a number of metrics.