В современных веб-сервисах, таких как конструкторы форм и видео-виджетов (например, QForm – конструктор форм, квизов и видеовиджетов для сайтов), часто требуется встроить видео. При этом очень важно выбрать эффективный видео кодек, чтобы ролик быстро загружался и корректно воспроизводился в разных браузерах. Рассмотрим три популярных формата сжатия — H.264 (AVC), H.265 (HEVC) и AV1, их принципы работы, различия в сжатии, совместимость и сильные и слабые стороны.
Что такое видеокодек
Видеокодек – это технология кодирования (сжатия) и декодирования видеофайлов. При кодировании видеокодек анализирует последовательность кадров и удаляет избыточную информацию, уменьшая размер файла. При воспроизведении (декодировании) компрессор восстанавливает видео до приемлемого качества. От выбранного кодека зависят итоговое качество изображения, вес файла и совместимость с устройствами и браузерами. Например, один и тот же видеофайл в контейнере MP4 может быть закодирован разными кодеками: самый распространённый — H.264 (AVC), его преемник H.265 (HEVC) или новый открытый кодек AV1.
Кодек H.264 (AVC)
H.264 (известный также как AVC) был разработан международной группой MPEG и выпущен в 2003 году. Этот кодек обеспечил хороший баланс качества и размера файла. По сравнению с более старыми стандартами (например, MPEG-2) H.264 позволил заметно уменьшать битрейт при том же качестве. Благодаря эффективности и относительно простой схеме лицензирования, H.264 быстро стал широко распространён: его поддерживают практически все современные устройства и браузеры. Именно он долгое время оставался «универсальным решением» для видео в вебе и вещании.
Технически H.264 использует блочное кодирование и компенсацию движения: кадр разбивается на блоки (обычно 16×16 пикселей), и кодек записывает только изменение между блоками соседних кадров. При этом применяются переменные размеры блоков (от 4×4 до 16×16), внутрикадровое предсказание по соседним пикселям и мощное энтропийное кодирование (методы CAVLC или CABAC). Эти приёмы позволяют H.264 удалять избыточную информацию без сильного искажения изображения.
Плюсы H.264: широкий охват устройств и браузеров, зрелость технологии, относительно быстрая обработка. Минусы: эффективность сжатия уже уступает более новым кодекам – файлы больше при том же качестве; кодек морально устарел и плохо справляется с видеоконтентом 4K/8K без очень высокого битрейта. Кроме того, H.264 требует платы за патенты (хотя отчисления сейчас умеренные).
Кодек H.265 (HEVC)
HEVC (или H.265) появился в 2013 году как преемник H.264. Он призван вдвое повысить эффективность сжатия относительно H.264 при том же качестве видео. H.265 оптимизирован для современных форматов: поддерживает 4K и 8K, больше цветовых форматов, HDR. Этот кодек используют многие 4K-сервисы (например, Netflix передаёт 4K-контент в HEVC), так как он позволяет сократить потребление пропускной способности при высоком качестве.
H.265 применяет более сложные приёмы сжатия: вместо стандартных блоков 16×16 он работает с блоками до 64×64 (CTU) и допускает деление их на разного размера подзадачи. Улучшено предсказание движения (используются мельчайшие смещения и несколько эталонных кадров), добавлено больше режимов межкадровой и внутрикадровой обработки. Энтропийное кодирование стало усовершенствованным (улучшенный CABAC), и добавлена параллельная обработка для более быстрого кодирования на многоядерных системах.
Плюсы HEVC: примерно вдвое лучшее сжатие по сравнению с H.264 – то есть можно передавать 4K-видео при битрейте вдвое меньшем, чем у H.264, сохраняя качество. Лучшая поддержка HDR и больших разрешений. Минусы: высокая сложность. Кодирование и декодирование требуют больше вычислительных ресурсов, особенно на старом «железе». Существенный недостаток — лицензирование: HEVC покрыт множеством патентных пулов, что приводит к серьёзным лицензионным сборам. Из-за этого некоторые браузеры (например, на основе Chromium) изначально не включили поддержку HEVC, а контент в HEVC прежде всего используют там, где есть аппаратная поддержка и оплаченные лицензии (Apple, Netflix, некоторые ТВ-устройства).
Кодек AV1
AV1 – новый открытый видеокодек, разработанный альянсом AOMedia (в него вошли Google, Apple, Netflix, Amazon и др.) и официально выпущенный в 2018 г. Его цель – обеспечить ещё более эффективное сжатие без лицензионных ограничений. AV1 разрабатывался как бесплатная альтернатива HEVC, чтобы снизить затраты на патенты и повысить эффективность передачи видео, особенно в стриминге.
Кодек AV1 использует продвинутые методы: он сочетает блочное и плиточное кодирование, позволяя блокам достигать до 128×128 пикселей. Применяются адаптивная квантизация (динамически регулируется уровень детализации в кадре) и новые методы предсказания движения. AV1 хорошо оптимизирован для современных форматов – он поддерживает HDR, 4K/8K, а также новые возможности для VR/AR.
На практике AV1 обеспечивает превосходное сжатие. По разным оценкам, AV1 примерно на 30–50% эффективнее HEVC при аналогичном качестве. Это значит, что файлы AV1 могут быть значительно меньше, чем аналогичные 4K-видео в H.264/HEVC. AV1 уже активно используется на YouTube и Netflix для высококачественных стримов – сервисы отмечают экономию трафика при хорошем качестве.
Плюсы AV1: наилучшее сжатие из всех трёх (меньше данных для того же качества), бесплатный и открытый (нет роялти). Он оптимизирован под новый контент (4K, 8K, HDR) и активно внедряется в веб-платформы: современные версии Chrome, Firefox, Edge (и частично Safari) поддерживают AV1, как и новые мобильные ОС и смарт-ТВ.
Минусы AV1: высокая вычислительная сложность. Кодирование (и даже декодирование) AV1 требует больше ресурсов, чем у H.264/HEVC. Без аппаратного ускорения на современных чипах (например, Intel 11-го поколения, Apple M1 и новее, Nvidia RTX 30/40-серии) воспроизводить AV1 4K-видео может быть тяжело. Поэтому поддержка AV1 пока ограничена на старых устройствах, хотя она быстро растёт.
Выбор кодека для проектов
Как видно, у каждого кодека есть свои сильные и слабые стороны. Кодек H.264 остаётся надёжным вариантом для широкого круга задач — он обеспечит воспроизведение видео практически на любых устройствах и браузерах, поэтому подходит для массового контента. H.265 (HEVC) предпочтителен, когда нужно эффективно транслировать или хранить высокое разрешение (4K и выше), поскольку он даёт примерно вдвое более компактное видео. AV1 же обеспечивает максимальную экономию трафика и будущее: этот кодек проектируется с расчётом на 4K/8K, HDR и стриминг, при этом свободен от лицензионных отчислений. Поэтому AV1 всё больше внедряется в YouTube, Netflix и другие сервисы для мобильного и 4K-видео.
При выборе кодека важно учитывать целевую аудиторию и инфраструктуру. Например, для видеовиджета на сайте, сделанного через конструктор вроде QForm, может быть разумно использовать H.264, чтобы обеспечить загрузку на большинстве браузеров без проблем. Если же вы ориентируетесь на современных пользователей с новыми устройствами и хотите оптимизировать трафик, имеет смысл воспользоваться H.265 или AV1.
Подытоживая: на сегодня кодек H.264 остаётся стандартом де-факто благодаря своей совместимости, HEVC (H.265) обеспечивает лучшее качество при высокой нагрузке (особенно для 4K), а AV1 предлагает наилучшую эффективность и свободу от патентных отчислений. Правильный выбор кодека зависит от конкретных задач: сочетание скорости загрузки, качества и совместимости.