4K में स्ट्रीमिंग नया मानदंड है, लेकिन हर 16 मिलीसेकंड में 8.2 मिलियन से अधिक पिक्सेल की जानकारी के साथ-इंटरनेट पर 4K वीडियो को स्टोर करना और प्रसारित करना कोई आसान काम नहीं है।
असम्पीडित होने पर दो घंटे की एक फिल्म 1.7 टेराबाइट्स स्टोरेज से अधिक हो जाएगी। तो, YouTube और Netflix जैसे स्ट्रीमिंग दिग्गज कैसे वीडियो को स्टोर और स्ट्रीम करने का प्रबंधन करते हैं जो इतना स्थान लेता है?
ठीक है, वे नहीं करते क्योंकि वे फिल्मों के आकार को कम करने के लिए वीडियो कोडेक का उपयोग करते हैं, लेकिन वीडियो कोडेक क्या है, और कौन सा सबसे अच्छा है?
एक वीडियो कोडेक क्या है?
वीडियो कोडेक्स की जटिलताओं में गहराई से गोता लगाने से पहले, यह समझना महत्वपूर्ण है कि वीडियो कैसे बनाया जाता है। सीधे शब्दों में कहें, वीडियो और कुछ नहीं बल्कि स्थिर छवियों का एक सेट है जो एक दूसरे को जल्दी से बदल देता है।
इस उच्च बदलते वेग के कारण, मानव मस्तिष्क सोचता है कि चित्र चल रहे हैं, जिससे वीडियो देखने का भ्रम पैदा होता है। इसलिए, 4K में वीडियो देखते समय, आप केवल 2160x3840 के रिज़ॉल्यूशन वाली छवियों का एक सेट देख रहे हैं। छवियों का यह उच्च रिज़ॉल्यूशन एक शानदार वीडियो अनुभव प्रदान करने के लिए 4K में वीडियो शूट करने में सक्षम बनाता है। उस ने कहा, छवियों का यह उच्च रिज़ॉल्यूशन वीडियो के आकार को बढ़ाता है, जिससे इंटरनेट जैसे सीमित बैंडविड्थ वाले चैनलों पर स्ट्रीम करना असंभव हो जाता है।
इस समस्या को हल करने के लिए हमारे पास वीडियो कोडेक्स हैं। कोडर / डिकोडर या संपीड़न / डिकंप्रेशन के लिए लघु, एक वीडियो कोडेक छवियों की धारा को डेटा के बिट्स में संपीड़ित करता है। यह संपीड़न या तो वीडियो की गुणवत्ता को कम कर सकता है या उपयोग किए गए संपीड़न एल्गोरिदम के आधार पर इसका कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।
जैसा कि नाम से पता चलता है, एक कोडेक में कम्प्रेशन बिट प्रत्येक छवि के आकार को कम करता है। ऐसा ही करने के लिए, कम्प्रेशन एल्गोरिद्म मानव आंखों की बारीकियों का फायदा उठाता है—लोगों को यह जानने से रोकता है कि जो वीडियो वे देखते हैं वे कंप्रेस्ड हैं।
विसंपीड़न, इसके विपरीत, विपरीत तरीके से काम करता है और संपीड़ित जानकारी का उपयोग करके वीडियो प्रस्तुत करता है।
हालाँकि जब जानकारी को कंप्रेस करने की बात आती है तो कोडेक्स बहुत अच्छा काम करते हैं, वही प्रदर्शन करना आपके CPU के लिए कठिन हो सकता है। इसके कारण, जब आप अपने सिस्टम पर वीडियो कंप्रेशन एल्गोरिदम चलाते हैं तो सिस्टम के प्रदर्शन में उतार-चढ़ाव देखना सामान्य है।
इस समस्या को हल करने के लिए, सीपीयू और जीपीयू विशेष हार्डवेयर के साथ आते हैं जो इन संपीड़न एल्गोरिदम को चला सकते हैं। समर्पित हार्डवेयर वीडियो कोडेक्स को संसाधित करते समय कार्यकुशलता में सुधार करते हुए सीपीयू को कार्यों को करने में सक्षम बनाता है।
वीडियो कोडेक कैसे काम करता है?
अब जब हमें वीडियो कोडेक की बुनियादी समझ हो गई है, तो हम देख सकते हैं कि कोडेक कैसे काम करता है।
क्रोमा सबसैंपलिंग
जैसा कि पहले बताया गया है, वीडियो छवियों से बने होते हैं, और क्रोमा सबसैंपलिंग प्रत्येक छवि में जानकारी को कम कर देता है। ऐसा करने के लिए, यह प्रत्येक छवि में निहित रंग जानकारी को कम कर देता है, लेकिन रंग जानकारी में यह कमी मानव आँख द्वारा कैसे पता लगाई जाती है?
ठीक है, आप देखते हैं, मानव आँखें चमक में परिवर्तन का पता लगाने में महान हैं, लेकिन रंगों के बारे में ऐसा नहीं कहा जा सकता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि शंकु (रंगों को अलग करने के लिए जिम्मेदार फोटोरिसेप्टर कोशिकाएं) की तुलना में मानव आंखों में अधिक छड़ें (चमक में परिवर्तन का पता लगाने के लिए जिम्मेदार फोटोरिसेप्टर कोशिकाएं) होती हैं। छड़ और शंकु में अंतर संकुचित और असम्पीडित छवियों की तुलना करते समय आंखों को रंग परिवर्तन का पता लगाने से रोकता है।
क्रोमा सबसैम्पलिंग करने के लिए, वीडियो कम्प्रेशन एल्गोरिथम पिक्सेल जानकारी को RGB में चमक और रंग डेटा में परिवर्तित करता है। उसके बाद, एल्गोरिदम संपीड़न स्तरों के आधार पर छवि में रंग की मात्रा कम कर देता है।
अनावश्यक फ़्रेम जानकारी निकालना
वीडियो छवियों के कई फ़्रेमों से बने होते हैं, और ज्यादातर मामलों में, इन सभी फ़्रेमों में समान जानकारी होती है। उदाहरण के लिए, एक ऐसे वीडियो की कल्पना करें जिसमें एक व्यक्ति एक निश्चित पृष्ठभूमि में बोल रहा हो। ऐसे में वीडियो के सभी फ्रेम्स का कंपोज़िशन एक जैसा है। इसलिए वीडियो को रेंडर करने के लिए सभी छवियों की आवश्यकता नहीं है। हमें केवल एक आधार चित्र की आवश्यकता होती है जिसमें एक फ्रेम से दूसरे फ्रेम में जाने पर परिवर्तन से संबंधित सभी जानकारी और डेटा शामिल होता है।
इसलिए, वीडियो के आकार को कम करने के लिए, संपीड़न एल्गोरिथ्म वीडियो फ्रेम को I और P फ्रेम (पूर्वानुमानित फ्रेम) में विभाजित करता है। यहाँ I फ्रेम जमीनी सच्चाई हैं और P फ्रेम बनाने के लिए उपयोग किए जाते हैं। P फ़्रेम को I फ़्रेम में जानकारी और उस विशेष फ़्रेम के लिए परिवर्तन जानकारी का उपयोग करके प्रस्तुत किया जाता है। इस पद्धति का उपयोग करते हुए, एक वीडियो को I फ्रेम्स के एक सेट में विभाजित किया जाता है, जो वीडियो को और कंप्रेस करते हुए P फ्रेम्स में इंटरलीव किया जाता है।
गति संपीड़न
अब जब हमने वीडियो को I और P फ्रेम में तोड़ दिया है, तो हमें मोशन कम्प्रेशन को देखने की जरूरत है। वीडियो कम्प्रेशन एल्गोरिथम का एक हिस्सा जो I फ्रेम का उपयोग करके P फ्रेम बनाने में मदद करता है। ऐसा करने के लिए, कम्प्रेशन एल्गोरिथम I फ्रेम को मैक्रो-ब्लॉक के रूप में जाने वाले ब्लॉक में तोड़ देता है। इन ब्लॉकों को तब मोशन वैक्टर दिए जाते हैं जो उस दिशा को परिभाषित करते हैं जिसमें ये ब्लॉक एक फ्रेम से दूसरे फ्रेम में संक्रमण करते समय चलते हैं।
प्रत्येक ब्लॉक के लिए यह गति जानकारी वीडियो संपीड़न एल्गोरिदम को आगामी फ्रेम में प्रत्येक ब्लॉक के स्थान की भविष्यवाणी करने में सहायता करती है।
उच्च-आवृत्ति छवि डेटा निकालना
रंग डेटा में परिवर्तन की तरह ही, मानव आँख किसी छवि में उच्च-आवृत्ति वाले तत्वों में सूक्ष्म परिवर्तनों का पता नहीं लगा सकती है, लेकिन उच्च-आवृत्ति वाले तत्व क्या हैं? ठीक है, आप देखते हैं, आपकी स्क्रीन पर प्रदान की गई छवि में कई पिक्सेल होते हैं, और इन पिक्सेल के मान प्रदर्शित होने वाली छवि के आधार पर बदलते हैं।
चित्र के कुछ क्षेत्रों में, पिक्सेल मान धीरे-धीरे बदलते हैं, और ऐसे क्षेत्रों को कम आवृत्ति वाला कहा जाता है। दूसरी ओर, यदि पिक्सेल डेटा में तेजी से परिवर्तन होता है, तो क्षेत्र को उच्च-आवृत्ति वाले डेटा के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। वीडियो संपीड़न एल्गोरिदम उच्च आवृत्ति घटक को कम करने के लिए असतत कोसाइन रूपांतरण का उपयोग करते हैं।
यहाँ दिया गया है कि यह कैसे काम करता है। सबसे पहले, डीसीटी एल्गोरिथ्म प्रत्येक मैक्रो-ब्लॉक पर चलता है और फिर उन क्षेत्रों का पता लगाता है जहां पिक्सेल की तीव्रता में परिवर्तन बहुत तेजी से होता है। यह तब इन डेटा बिंदुओं को छवि से हटा देता है - वीडियो के आकार को कम करता है।
एन्कोडिंग
अब जबकि वीडियो की सभी अनावश्यक जानकारी हटा दी गई है, हम डेटा के शेष बिट्स को स्टोर कर सकते हैं। ऐसा करने के लिए, वीडियो कंप्रेशन एल्गोरिथम हफ़मैन एन्कोडिंग जैसी एन्कोडिंग योजना का उपयोग करता है, जो सभी को लिंक करता है वीडियो में होने वाली संख्या के अनुसार डेटा एक फ्रेम में बिट करता है और फिर उन्हें पेड़ की तरह जोड़ता है। यह एन्कोडेड डेटा एक सिस्टम पर संग्रहीत होता है, जिससे यह वीडियो को आसानी से प्रस्तुत करने में सक्षम होता है।
विभिन्न वीडियो कोडेक्स वीडियो को संपीड़ित करने के लिए विभिन्न तकनीकों का उपयोग करते हैं, लेकिन एक बहुत ही बुनियादी स्तर पर, वे वीडियो के आकार को कम करने के लिए ऊपर परिभाषित पाँच मूलभूत विधियों का उपयोग करते हैं।
AV1 बनाम। एचईवीसी बनाम। VP9: कौन सा कोडेक सबसे अच्छा है?
अब जब हम समझ गए हैं कि कोडेक्स कैसे काम करते हैं, तो हम यह निर्धारित कर सकते हैं कि AV1, HEVC और VP9 में से कौन सा सबसे अच्छा है।
संपीड्यता और गुणवत्ता
यदि आपके पास एक 4K वीडियो है जो आपके सिस्टम पर बहुत अधिक जगह ले रहा है और इसे आपके सिस्टम पर अपलोड नहीं कर सकता है पसंदीदा स्ट्रीमिंग प्लेटफॉर्म, आप शायद एक ऐसे वीडियो कोडेक की तलाश कर रहे हैं जो सबसे अच्छा संपीड़न प्रदान करता हो अनुपात। हालाँकि, आपको यह भी विचार करने की आवश्यकता है कि जैसे-जैसे आप वीडियो को कंप्रेस करते रहते हैं, इसकी गुणवत्ता घटती जाती है। इसलिए, एक संपीड़न एल्गोरिथ्म का चयन करते समय, यह एक विशेष बिटरेट पर प्रदान की जाने वाली गुणवत्ता को देखने के लिए आवश्यक है, लेकिन एक वीडियो की बिटरेट क्या है?
सीधे शब्दों में कहें तो वीडियो की बिटरेट को एक सेकंड के लिए वीडियो को चलाने के लिए आवश्यक बिट्स की संख्या के रूप में परिभाषित किया जाता है। उदाहरण के लिए, 60 फ्रेम पर चल रहे एक 24-बिट असम्पीडित 4K वीडियो की बिटरेट 11.9 Gb/s है। इसलिए, यदि आप इंटरनेट पर एक असम्पीडित 4K वीडियो स्ट्रीम करते हैं, तो आपके वाई-फाई को प्रति सेकंड 11.9 गीगाबिट डेटा वितरित करना होगा - आपके मासिक डेटा कोटा मिनटों में समाप्त हो जाएगा।
इसके विपरीत, कम्प्रेशन एल्गोरिथम का उपयोग करके, गुणवत्ता को खराब किए बिना आपकी पसंद के बिटरेट के आधार पर बिटरेट को बहुत कम मात्रा में कम कर देता है।
जब संपीड्यता/गुणवत्ता संख्या की बात आती है, तो AV1 पैक का नेतृत्व करता है और 28.1 प्रतिशत बेहतर प्रदान करता है H.265 की तुलना में कम्प्रेशन और समान डिलीवर करते समय VP9 की तुलना में 27.3 प्रतिशत की बचत गुणवत्ता।
इसलिए, यदि आप गुणवत्ता में गिरावट के बिना सर्वश्रेष्ठ संपीड़न की तलाश कर रहे हैं, तो AV1 आपके लिए संपीड़न अनुपात है। AV1 कोडेक के उच्च संपीड़न-से-गुणवत्ता अनुपात के कारण, Google द्वारा इसका उपयोग किया जाता है वीडियो-कॉन्फ्रेंसिंग एप्लिकेशन Google Duo और तक कम बैंडविड्थ वाले डेटा कनेक्शन पर वीडियो ट्रांसमिट करते समय Netflix.
अनुकूलता
जैसा कि पहले बताया गया है, एक वीडियो कम्प्रेशन एल्गोरिथम एक वीडियो को एक बार कंप्रेस करने के बाद उसे एन्कोड करता है। अब इस वीडियो को चलाने के लिए, आपके डिवाइस को इसे डीकोड करने की जरूरत है। इसलिए, यदि आपके डिवाइस में वीडियो को डीकंप्रेस करने के लिए हार्डवेयर/सॉफ्टवेयर सपोर्ट नहीं है, तो यह इसे चलाने में सक्षम नहीं होगा।
इसलिए, संपीड़न एल्गोरिदम के संगतता पहलू को समझना महत्वपूर्ण है क्योंकि ऐसी सामग्री बनाने और संपीड़ित करने का क्या मतलब है जो कई उपकरणों पर नहीं चल सकता है?
इसलिए, यदि अनुकूलता ऐसी चीज है जिसकी आप तलाश कर रहे हैं, तो VP9 आपके लिए कोडेक होना चाहिए यह दो बिलियन से अधिक एंडपॉइंट्स पर समर्थित है और प्रत्येक ब्राउज़र, स्मार्टफोन और स्मार्ट पर चल सकता है टीवी।
AV1 के बारे में ऐसा नहीं कहा जा सकता क्योंकि यह वीडियो के फ़ाइल आकार को कम करने के लिए नए, अधिक जटिल एल्गोरिदम का उपयोग करता है और पुराने उपकरणों पर नहीं चलाया जा सकता है। ब्राउज़र समर्थन के संबंध में, सफारी AV1 नहीं चला सकता है, लेकिन फ़ायरफ़ॉक्स और क्रोम जैसे ब्राउज़र बिना किसी समस्या के AV1 वीडियो चला सकते हैं।
हार्डवेयर समर्थन के संदर्भ में, नए SoCs और GPU जैसे स्नैपड्रैगन 8 Gen 2, Samsung Exynos 2200, MediaTek Dimensity 1000 5G, Google Tensor G2, Nvidia की RTX 4000-सीरीज़, और Intel Xe और Arc GPU, AV1 कोडेक के लिए त्वरित हार्डवेयर डिकोडिंग का समर्थन करते हैं। इसलिए, यदि आप इन चिपसेट द्वारा संचालित उपकरणों के मालिक हैं, तो आप अपने CPU/GPUs की शक्ति समाप्त किए बिना AV1 कोडेक का उपयोग करके कंप्रेस्ड सामग्री स्ट्रीमिंग का आनंद ले सकते हैं।
जब H.265 कोडेक की बात आती है, तो सफ़ारी, फ़ायरफ़ॉक्स और Google क्रोम जैसे सबसे लोकप्रिय ब्राउज़र बिना किसी समस्या के संपीड़न एल्गोरिदम का उपयोग करके एन्कोड किए गए वीडियो चला सकते हैं। उस ने कहा, AV1 और VP9 की तुलना में, H.265 खुला स्रोत नहीं है, और H.265 कोडेक का उपयोग करने के लिए लाइसेंस प्राप्त करने की आवश्यकता है। इस कारण से, ऑपरेटिंग सिस्टम के साथ आने वाले Microsoft के मूवी और टीवी वीडियो प्लेयर जैसे ऐप डिफ़ॉल्ट रूप से H.265 का उपयोग करके एन्कोड किए गए वीडियो नहीं चला सकते हैं। इसके बजाय, उपयोगकर्ताओं को ऐसे वीडियो चलाने के लिए Windows स्टोर से अतिरिक्त ऐड-ऑन इंस्टॉल करने होंगे।
एन्कोडिंग गति
वीडियो कोडेक वीडियो के आकार को काफी हद तक कम कर देते हैं, लेकिन वीडियो के आकार को कम करने के लिए, असम्पीडित वीडियो को सॉफ्टवेयर का उपयोग करके संसाधित करने की आवश्यकता होती है, जिसमें समय लगता है। इसलिए, यदि आप एक वीडियो के आकार को कम करना चाहते हैं, तो आपको संपीड़न एल्गोरिदम का उपयोग करके वीडियो को संपीड़ित करने में लगने वाले समय को देखना होगा।
एन्कोडिंग दक्षता के संबंध में, VP9 पैक का नेतृत्व करता है, और वीडियो को कंप्रेस करने के लिए एन्कोडिंग समय H.265 और AV1 की तुलना में बहुत कम है। दूसरी ओर, AV1, एन्कोडिंग समय में सबसे धीमा है और H.265 की तुलना में वीडियो को एन्कोड करने में तीन गुना अधिक समय ले सकता है।
आपको कौन सा कोडेक चुनना चाहिए?
जब वीडियो कोडेक की बात आती है, तो सही कोडेक खोजना बहुत व्यक्तिपरक होता है, क्योंकि प्रत्येक कोडेक अलग-अलग सुविधाएँ प्रदान करता है।
यदि आप सर्वश्रेष्ठ वीडियो गुणवत्ता की तलाश कर रहे हैं, तो AV1 चुनें। दूसरी ओर, यदि आप सबसे संगत वीडियो कोडेक की तलाश कर रहे हैं, तो VP9 आपके लिए सबसे उपयुक्त होगा।
अंत में, H.265 कोडेक एक बढ़िया फिट है यदि आपको ओवरहेड्स को एन्कोडिंग के बिना अच्छी गुणवत्ता और संपीड़न की आवश्यकता है।