Naposled aktualizováno 12. 04. 2011.

Digitální kompresní formáty

Úvod

V tomto článku se pokusím shrnout informace o různých typech audio/video souborů, jejich výhodách a nevýhodách. Seznam rozdělím do tří částí - kontejnery, komprese videa a komprese zvuku. U většiny formátů se také zmíním o tom, jak jej lze přehrát nebo vytvořit. Podrobnosti o přehrávání videa na počítači najdete v tomto článku.

Kontejnery

Audio a video soubory se ukládají to takzvaných kontejnerů, které umožňují snadnější a univerzálnější nakládání s multimediálními soubory. Také umožňují integrovat do jednoho souboru video i zvuk (přestože se Vám tohle může zdát zcela triviální a přirozené, není tomu tak). Kontejnery mohou navíc obsahovat i informace o kapitolách, menu nebo titulky. Některé audio/video soubory se ale vyskytují i v podobě elementárních streamů, to znamená bez kontejneru. Za všechny jmenujme například .mp3 (MPEG-1 layer 3 audio stream), .m2v (MPEG-2 video stream) nebo .aac (MPEG-4 Advanced Audio Coding). M2V a AAC ale běžněji nalezneme v kontejnerech MPEG respektive MP4. S některými kontejnry se teď seznámíme podrobněji:

AVI - Audio Video Interleave. Nejrozšířenější kontejner pro ukládání videa. Podporuje většinu kompresí zvuku i obrazu, i když některé formáty způsobují problémy. Přestože je možné použít v AVI více zvukových stop, titulky, MP3 VBR nebo Vorbis zvuk, není pro toto AVI vhodné a způsobuje plno problémů při přehrávání. Problematické je také uložení MPEG-4 (DivX, XviD) videa do AVI kontejneru (přestože se to zcela běžně dělá). MPEG-1 v AVI způsobuje problémy a MPEG-2 běžně použít vůbec nelze. Výhodou AVI je obrovská kompatibilita se všemi OS i stolními a přenosnými video přehrávači. Nevýhodou je problematické použití s novými, kvalitními formáty zvuku a videa.

MPEG Program Stream - Další velmi rozšířený kontejner. Najdeme v něm video s kompresí MPEG-1 a MPEG-2, audio může mít kompresi AC3 nebo MP2. I tento formát je široce podporován všemi zařízeními. Videa mají obvykle koncovku MPG, VOB nebo EVOB.

MPEG Transport Stream - V poslední době je tento kontejner hodně vidět. Používá se totiž pro digitální vysílání videa a také jej využívají AVCHD kamery a Blu-ray přehrávače. Používané formáty obrazu jou MPEG-2 a MPEG-4 AVC, zvuk má obvykle kompresi AC3. Není problém mít v tomto formátu více zvukových nebo titulkových stop. Nevýhodou je špatné seekování (posun ve filmu), protože formát je dělaný primárně pro vysílání ne pro offline přehrávání. Video v tomto kontejneru má obvykle koncovky TS, MTS nebo M2TS.

Ogg - Formát nadace Xiph.org, která vyvíjí opensource a patentů prosté komprese pro zvuk i video. Do kontejneru Ogg se ukládají komprese zvuku Vorbis, flac a Speex. Jediná podporovaná komprese obrazu je Theora, pracuje se na podpoře formátu televize BBC - Dirac. Pro přehrávání na PC s Windows je nutné nainstalovat například filtry od Illiminable. Dříve byla populární modifikace Oggu s názvem OGM (Ogg Media), která umožňuje použití dalších kompresí zvuku a videa. Dnes se jedná o mrtvý formát, který zcela nahradil kontejner Matroška. Podle novějších doporučení se pro zvuk v Ogg kontejneru má použít koncovka OGA a pro video OGV, zatím je ale běžná koncovka jediná - OGG.

MP4 - Tento kontejner je součástí ISO standardu MPEG-4, je tedy určen primárně pro MPEG-4 video (ASP, AVC) a MPEG-4 audio (AAC). Zvládne ale i některé jiné komprese skupiny MPEG, například MPEG-1 a MPEG-2 video nebo MPEG-1 (MP2 a MP3) zvuk. Známá je také modifikace MP4 s názvem 3GPP (3GP, 3GP2), která kontejner zjednodušuje pro použití v mobilních zařízeních. Jako komprese obrazu se v 3GP používá formát h.263, zvuk je ve fromáu AMR. Kontejner MP4 (a 3GP) se hodně rozšířil hlavně v mobilních telefonech a stolních i přenosných multimediálních přehrávačích. Pozor na tzv. MP4 přehrávače, které obvykle formát MP4 vůbec nepodporují.

Matroška - Pro video soubory má příponu MKV, pro audio MKA. Lze do něj uložit většinu existujících kompresí zvuku i obrazu. Mezi jinými lze jmenovat MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, VC-1, RealMedia, MP3, AC3, DTS, AAC, Vorbis, flac nebo WavPack. Zatím nejsou podporované komprese zvuku Speex a MPC a některé komprese videa. V současnosti je Matroška de facto standardem pro HD ripy, takže lze předpokládat jeho širokou podporu a rozšíření v budoucnosti. Formát je navíc licencovám jako "public domain", to znamená volně k použití pro každého. Na pultech zatím převážně internetových obchodů se začínají objevovat první přehrávač s podporou Matroška kontejneru a HD videa. Průkopníky jsou značky TViX a Popcornhour.

Další kontejnery se vyskytují sporadicky nebo jsou vázány na konkrétní přehrávač či O/S. Jsou to například QuickTime (MOV), RealMedia nebo WindowsMedia (ASF). Tyto formáty se proto pravděpodobně nikdy příliš nerozšíří. Jistý potenciál má jedině formát Microsoftu díky rozšíření jeho systému, nikoliv však kvalitě. Formát MOV žije pouze díky některým výrobcům fotoaparátů, kteří jej z nepochopitelných důvodů používají. Společnost Real Networks se vydává směrem k opensource, ale tady naráží na těžkou a kvalitní konkurenci.

Podporu pro všechny výše zmíněné kontejnery získáte ve Windows po nainstalování Haali Media Splitteru (alias MatroskaSplitteru). Přehrávače MPC, SMPlayer nebo VLC mají podporu pro všechny výše zmíněné kontejnery integrovanou.

Komprese zvuku

Komprese zvuku umožňuje snížit velikost audio souboru až na 1/10 s pouze nepatrnou ztrátou kvality, kterou většina lidí ani nepostřehne. Obrovské proslulosti se dostalo hlavně formátu MP3, který vyvinul Fraunhoferův institut a patent později koupila firma Thomson/RCA. Mezi příznivci otevřených řešení kraluje velmi kvalitní Ogg Vorbis. Firma Apple protlačuje díky svému online prodeji hudby iTunes a přehrávači iPod formát MPEG-4 AAC. Jak služba tak i přehrávač jsou ale značně předražené a navíc s omezenou možností kopírování. Tento systém, který má zabránit zkopírování prodané hudby (ale spíše zabrňuje vůbec jejímu přehrávání), se nazývá FairUse, obecně se těmto systémům říká DRM - Digital Restrictions Management (digitální správa omezení). Firma Microsoft zase se svým operačním systémem Windows a přehrávačem Zune tlačí uživatelům formát WMA, který také obsahuje DRM. Ve stínu všech ostatních stojí (bohužel jako téměř vždy) zřejmě nejkvalitnější formát - Musepack (MPC). Po dlouhé době se jeho vývoj opět obnovil, přišly dlouho očekávané opravy a vylepšení. Zlepšuje se i podpora v přehrávačích. Možná tento vynikající formát přeci jenom neskončí v propadlišti dějin, jak to ještě nedávno vypadalo.

Kromě zvukové kvality patří k důležitým vlastnostem kompresních formátů podpora prostorového zvuku. Nejčastější bývá použití šesti kanálů (5.1 - středový + čtyři v rozích a subwoofer). Další užitečnou vlastností je existence DirectShow dekodéru, díky kterému je možné danou kompresi použít pro zvuk k filmům v systémech Windows. Pro plno lidí je také důležitým faktem jeho podpora ve stolních nebo přenosných přehrávačích. Nyní si jednotlivé formáty představíme podrobněji:

MP3 - MPEG-1 layer 3. Kdo by neznal slavnou empétrojku? Tahle komprese se používá skoro všude, kde se dá, bez ohledu na její některé nedostatky. Jednou z největších vad MP3 je fakt, že si tento formát patentovala společnost Thomson/RCA a za jeho používání se snaží vybírat poplatky. Kvalita MP3 závisí na použítém programu pro kompresi, nejlepším je lame. S ním se pořád ještě drží těsně pod špičkou nejkvalitnějších audio kompresí, přestože se jedná o velmi starý formát. Kromě klasické MP3 existuje také formát MP3pro určený pro nízký bitrate. Vyšší efektivity je dosaženo technologií SBR (Spectral Band Replication), která dopočítává vysoké frekvence na základě analýzy nižších. MP3pro soubor dekódovaný klasickým MP3 přehrávačem nebude tyto vysoké frekvence přehrávat. Dalším rozšířením MP3 je MP3 Surround, který podporuje vícekanálový zvuk. Toto rozšíření se ale pravděpodobně nikdy neprosadí stejně jako se nikdy neprosadil formát MP3pro. Pro stereo záznam v MP3 se běžně používá bitrate 128 - 192 kbps, při kterém podává tato komprese nejlepší výsledky. Klasickou MP3 přehraje skoro každý mobil, DVD, přenosný nebo počítačový přehrávač a existují i DirectShow dekodéry. S MP3pro si poradí například Winamp (s patřičným pluginem), JetAudio nebo Nero. DirectShow dekoder pro MP3pro nikdy neexistoval a asi se ani neobjeví, z přenosných přehrávačů jej zvládá pouze pár modelů od Thomsonu/RCA. MP3Pro je mrtvý, prakticky nepoužitelný formát. Oproti tomu klasická MP3 bude ještě dlouho kralovat všem hudebním formátům.

WMA - Tenhle formát se dostal mezi lidi hlavně díky tomu, že jej silně protlačuje jeho autor - společnost Microsoft. Existuje ve třech verzích - WMA1, WMA2 a WMA3. První dvě verze jsou již dávno mrtvé, používá je pouze trojka. Podle (nepravdivého) tvrzení Microsoftu má stejnou kvalitu jako MP3 při polovičním bitrate. Pravdou je přesný opak, WMA má výrazně horší kvalitu než MP3 i při stejném bitrate. Má uplatnění pouze pro nízké datové toky okolo 64 kbps, kde je o něco lepší než MP3, ale kvalita je tak jako tak mizerná. Dobrého zvuku se od WMA nedočkáme ani při vyšším bitrate (nad 128kbps). Při tomto datovém toku většina ostatních formátů (včetně MP3) nabízí vyšší kvalitu. Mnohem lepší kvalitu nabízí formát WMApro, který ale není možno rozmně použít a téměř to vypadá, že Microsoft jeho existenci tají. Pro přehrávání je nutný Windows Media Player verze 9 nebo 10. Ten v sobě obsahuje i DirectShow dekodery. Z přenosných přehrávačů přehraje WMA9 naprostá většina. Podpora WMApro v počítačových i přenosných přehrávačích je téměř nulová.

Vorbis - Laici jej často označují jako Ogg, což je značně napřesné a matoucí. Ogg je kontejner (viz. výše). Kodek z dílny nadace Xiph.org nabízí velmi vysokou kvalitu při většině datových toků - od 64 až do 320 kbps. V naprosté většině případů je jeho použití nejlepší volbou. Obrovskou výhodou je fakt, že není zatěžkán žádnými patenty a jeho používání je i pro komerční účely zadarmo. Při bitrate okolo 80-200 kbps dosahuje nejlepších výsledků ze všech audio kompresí. Ogg Vorbis umí i vícekanálový zvuk. Přehraje jej naprostá většina audio přehrávačů a existují také DirectShow dekodéry. Kvalitní DVD/přenosné přehrávače většinou zvládají Ogg Vorbis také bez problémů. U levnějších přístrojů a mobilních telefonů bysme ale podporu pro Ogg Vorbis hledali marně. Za bojkot tohoto skvělého formátu na mobilech vděčíme firmě Nokia.

Speex - Další formát z rodiny Ogg formátů nadace Xiph.org. Je specializovaný na kompresi řeči při velmi nízkém bitrate. Používá se proto například pro internetové telefonování, využívá jej mnoho VoIP programů. Bohužel jej nelze zatím uložit do kontejneru matroška, což by se hodilo například pro zvukovou stopu s komentářem k filmům. Speex přehrají standardní audio přehrávače jako Winamp nebo foobar2000, existuje i DirectShow dekodér. V přenosných přístrojích tento formát nepřehrajete.

AAC - MPEG-4 Advanced Audio Coding. Vyskytuje se buďto jako RAW stream s koncovkou .aac nebo v kontejneru MP4 s koncovkami .m4a a .mp4. Je to velmi kvalitní komprese zvuku, která umožňuje použít téměř neomezený počet kanálů a rozsah bitrate. Nevýhodou je, že je patentována skupinou MPEG (Motion Picture Experts Group) a proto její používání není zadarmo. Komprese AAC existuje již mnoho let, ale teprve v poslední době se prosadila zejména díky společnostem Apple a Nero. Apple protlačuje AAC kde se dá (iTunes, iPod, QuickTime) a to tak silně, že si dokonce mnoho lidí (včetně odborných novinářů!) myslí, že AAC je formát Applu. Jediný podíl Applu na tomto formátu je to, že jej zprznil proprietárním DRM systémem. Kromě klasického AAC LC vhodného pro bitrate nad 80 kbps ještě existuje "nadstavba" pro nízký bitrate - AAC HE (High Efficency). AAC HE (také AACplus) používá SBR technologii známou z MP3pro a je vhodný pro nízký bitrate (pod 80 kbps), kde s přehledem převálcuje všechny ostatní formáty. Dalším rozšířením po AAC HE je Parametric Stereo (AAC PS, AAC HE v2), které snižuje potřebný bitrate pro uspokojivou kvalitu až na 48 kbps. S tímto bitrate již není ani problém poslouchat relativně kvalitně internetové rádio s připojením přes běžný modem. AAC přehraje většina přehrávačů s patřičnými pluginy a existují i DirectShow filtry, založené na opensource dekodérech FAAD2 nebo RealAAC, které podporují HE i PS. Pro komprimování do AAC LC, HE a PS se dá použít enkodér od společnosti Nero, který tato firma nabízí zdarma. Opensource kompresor FAAC umí pouze standardní AAC LC, navíc nedosahuje dobré kvality. Z přenosných a stolních přehrávačů jich zvládá AAC pouze několik (např. iPod), navíc výrobci značně mlží (nebo mlčí) ohledně podpory AAC HE a AAC PS. Podporu AAC najdeme také v některých lepších mobilech.

AC3 - Dolby Digital. Používá se téměř výhradně na DVD. Nemá příliš dobrý poměr kvality zvuku a komprese. Používá se pouze při vysokém bitrate a když příliš nezáleží na velikosti souboru. Přehraje jej každý DVD přehrávač. Formát mají licencované Dolby Laboratories. Zvládá jej samozřejmě každý DVD přehrávač a z přenosných přístrojů většina těch, které umí přehrávat video. S novými HD formáty přišla verze EAC3 (Dolby Digital+), která není zpětně kompatibilní a přínáší více problémů než užitku. Zvýšení kvality je totiž pouze teoretické, i se starším formátem AC3 lze dosáhnout kvalitu přesahující možnosti lidského sluchu.

DTS - Další formát určený primárně pro DVD. Poskytuje údajně vyšší kvalitu než AC3, ale za cenu extrémně vysokého datového toku. Mnoho DVD přehrávačů jej nepřehraje vůbec nebo pouze dvoukanálově. Prakticky nemá žádný význam a opět platí, že způsobuje více problémů než užitku.

MPC - Musepack aneb ten nejlepší nakonec. Formát vychází z MPEG-1 layer-2 (MP2) stejně jako MP3. Je ale optimalizovaný pro nejvyšší kvalitu. Při bitrate 160-224 kbps je již téměř nerozeznatelný od originálu. Bohužel je zcela ignorován jak většinou uživatelů tak i výrobci přenosných přehrávačů. Světlou výjimku tvoří výrobce špičkových přenosných přehrávačů Cowon iAudio. Po dlouhých letech, kdy to vypadalo, že formát MPC je mrtvý a zanikne v zapomnění, byl jeho vývoj opět obnoven a získává zpět na popularitě. Nedá se ale předpokládat, že by se dokázal výrazně prosadit proti MP3 nebo AAC, za kterými stojí celý mainstreamový průmysl audio/video přehávačů.

Bezztrátové komprese - Zcela specifickou skupinou jsou různé bezztrátové komprese - flac, TAK, Optim Frog, Monkey's Audio (APE), WavPack, AAC Lossless nebo WMA9 Lossless. Již z principu nabízejí všechny stejnou kvalitu a také kompresní poměr se příliš neliší. Bývá okolo 1:2, tedy něco přes 600 kbps. Technicky nejvyspělejší je zřejmě formát WavPack, který nabízí i ztrátovou a hybridní kompresi. Nejnovějším přírůstkem je formát TAK, který nabízí velmi dobrou kompresi při vysoké rychlosti (de)komprese. Nejrozšířenějším je ale flac z dílny nadace Xiph.org. Jeho výhodou je stejně jako u Vorbisu to, že není zatěžkán žádnými softwarovými patenty. Pro výrobce přenosných přehrávačů je lákadlem také jeho nízká náročnost na hardware. Na počítači jej spustíte v naprosté většině přehrávačů a existují i DirectShow dekodéry. flac zvládnou také některé přehrávače od firmy Cowon/iAudio, podpora ostatních bezztrátových kompresí v DVD a přenosných přehrávačích je téměř nulová.

Shrnutí - Další zvukové formáty se již používají pouze zřídka nebo svojí kvalitou nestojí za větší pozornost. Zde by se dal zařadit například formát RealAudio, který má snad význam jedině pro streamování zvuku a internetová rádia. Kdysi nadějný formát VQF firmy Yamaha skončil v propadlišti dějin. Do stejné skupiny lze zařadit i zvukovou kompresi od Applu AIFF, která se nikdy nerozšířila a Apple přesedlal na AAC. Ani nejnovější ATRAC3plus od Sony nedosahuje dobrých výsledků a pravděpodobně nikdy neopustí minidiskové přehrávače. A i tam je postupně vytlačován kvalitnější MP3. Je značně nepravděpodobné, že by se v horizontu několika let objevila nová komprese, se kterou by bylo nutné počítat. Boj o trůn, který postupně ztrácí MP3, se svede mezi těmi, které jsem jmenoval výše. To jest Ogg Vorbis, AAC a WMA. Výledek Vám ale můžu předpovědět - ani v dalších letech MP3 neztratí svoji naprostou dominanci, není k tomu důvod. Výrobci přehrávačů ale budou podporovat i všechny ostatní formáty, ze kterých je nejperspektivnější volbou Ogg Vorbis. Má na své straně téměř všechny výhody - nejlepší poměr kvalita/komprese, žádné poplatky pro výrobce ani uživatele a široká podpora na počítačích. Proti Ogg Vorbis ale stojí obrovsky silná loby Microsoftu, prosazující nekvalitní WMA skrze svůj systém Windows a také druhá strana barikády firma Apple, propagující patenty zatěžkaný MP4/AAC skrze své produkty (Mac OS X, iTunes, iPod). Ogg Vorbis bude stoupat a klesat s popularitou Linuxu, kde je široce podporován již hned po instalaci. Znáte fakta, volba je tedy jen na Vás.

Komprese videa

U videa se stal fenoménem formát MPEG-4 ASP a kodek DivX. Většina lidí vůbec nerozlišuje mezi formáty a kodeky a pod pojmem DivX slučuje všechny AVI videa s MPEG-4 kompresí. Stejně jako v případě zvuku a MP3 zvítězil u videa DivX nikoliv tím, že je nejlepší, ale proto, že jako první nabídl uspokojivou kvalitu a masově se rozšířil. Výhodou je to, že DivX kodek (od verze 4) produkuje video dle standardu MPEG-4 ASP. V oblasti videa neexistuje podobně kvalitní otevřené řešení jakým je Ogg Vorbis pro zvuk, slabou jiskřičku naděje dávají vyvíjené formáty Theora, Dirac a Snow. Všechny jsou ale zatím specializovány na nízký bitrate a navíc v raném stádiu vývoje. Další často používané komprese jsou MPEG-1 a MPEG-2. Všechny prozatím zmíněné formáty mají jednu nevýhodu - kvůli poměrně výrazné ztrátě na kvalitě záznamu jsou nevhodné pro další zpracování videa. K tomu se nejčastěji používají formáty MJPEG a DV, které jsou si dost podobné. Oba pracují na stejném principu a nabízejí také podobnou kvalitu a kompresi. Stejně jako v případě zvuku, i pro video se dá použít celá řada bezztrátových kodeků s nízkou kompresí (okolo 1:3). Pokud budu u některých formátů mluvit o jejich datovém toku, bude se to vždy vztahovat k rozlišení 720x576. Nyní se zmíním o některých kompresích podrobněji:

MPEG-4 ASP - Čím je pro hudbu MP3, tím je pro video DivX. DivX (verze 3.11) původně vznikl jako hack kodeku od Microsoftu, který ani nebyl zcela kompatibilní s MPEG-4. To byl až od nuly nově vyvinutý DivX 4, který ale nenabízel vyšší kvalitu než DivX 3.11. V současnosti se používají verze 5 a 6. Ty nabízejí velmi dobrou kvalitu, bohužel již nejsou k použití zdarma. Na podobné úrovni jako DivX 6 jsou také opensource kodeky XviD a FMP4 (ffmpeg). Další známé implementace tohoto formátu jsou Nero Digital ASP a 3ivX. Ideální datový tok je okolo 2000-4000 kbps pro SD rozlišení. Většinou se ale využívá rozlišení nižší a bitrate 1000-2000 kbps. Kromě DivX 3 pracují všechny zmíněné kodeky podle standardu ISO MPEG-4 ASP (Advanced Simple Profile). Problém je v tom, že hlavně v dřívějších dobách byla podpora dekomprese MPEG-ASP v různých dekodérech nekompletní. To vneslo mezi uživatele dojem, že různé MPEG-4 ASP kodeky a jejich verze produkují nekompatibilní videa. Toto již dnes neplatí a téměř všechny počítačové implementace jsou kompletní. Problémem ale zůstávají stolní a přenosné přehrávače. Neúplnou podporu MPEG-4 ASP najdete v téměř každém přístroji. Kompletní implementaci ale abyste hledali s lupou.

MPEG-4 AVC - V rámci ISO standardu MPEG-4 jsou definovány dvě různé video komprese. To je značně matoucí, protože naříklad spousta výrobců napíše na svůj přístroj "podporuje MPEG-4", ale má to asi stejnou vypovídající hodnotu, jako napsat "přehraje nějaké video". Navíc MPEG-4 může také znamenat MP4 kontejner nebo AAC zvuk. Je tedy vždy nutné doplnit konkrétní ISO standard - MPEG-4 ASP/AVC/AAC/MP4. Aby zmatku nebylo málo, má MPEG-4 AVC ještě druhé jméno, H.264. Tento druhý název je poslední dobou používán častěji než AVC (Advanced Video Coding). Mezi nejpoužívanější enkodéry patří MainConcept H.264 (odkoupený firmou DivX), Nero Digital AVC (Ateme), Apple QuickTime a opensource x264. Nejpoužívanější dekodéry jsou libavcodec (ffmpeg), Cyberlink, CoreAVC, QuickTime a Elecard. Všimněte si, že enkodéry a dekodéry vytvářejí většinou různé firmy a klasické kodeky už u tohoto formátu nenajdete. H.264/MPEG-4 AVC se využívá v obrovském množství přístrojů. Najdeme jej na nástupcích DVD-Video disků - Blu-ray a HD DVD. Používá se také pro digitální vysílání ve vysokém rozlišení, od podzimu 2007 mohou někteří šťastlivci chytat pokusné vysílání ČT1 a Novy v tomto formátu. Při ripování DVD a hlavně jeho HD nástupců nahrazuje postupně starší MPEG-4 ASP. Přehrávače s MPEG-4 AVC v HD rozlišení nebudou ještě nějakou dobu příliš běžné, brzy ale nastane doba, kdy se s cenou přiblíží ke dvěma tisícům korun a začnou nahrazovat zastaralé DVD přehrávače. Formát H.264 je velmi náročný na kompresi i dekompresi. Dokonce i počítače s ním mají problémy a bez pomoci HW akcelerace grafické karty není možné MPEG-4 AVC ve fullHD rozlišení (1920x1080) na běžném PC přehrávat. Pro softwerové dekódování fullHD videa je nutný výkonný dvoujádrový procesor, například Athlon64 X2 6000+. Přenosné přehrávače iPod a PSP zvládají částečně MPEG-4 AVC, ale pouze ve velmi nízkém rozlišení. Cowon A3 zvládá podle oficiálních specifikací MPEG-4 AVC MP (Main Profile) v SD rozlišení. Podporu MPEG-4 AVC nabízí na počítačích spousta enkodérů a dekodérů ale u žádného není kompletní. Stupeň podpory MPEG-4 AVC je vyjadřován profily. Jsou 4 - Baseline, Extended, Main a High. Opensource enkodér x264 i dekodér ffmpeg nabízejí nadstandardní možnosti včetně téměř kompletního High profilu. Více se dá najít na Wikipedii (anglicky).

MPEG-2 - Tato komprese se prosadila hlavně jejím použitím na DVD nosičích. MPEG-2 se využívá také pro SVCD a digitální vysílání (pozemní i satelitní). Nabízí poměrně dobrou kvalitu, je ale o poznání méně účinná než MPEG-4. Přesto se pravděpodobně bude ještě hodně dlouho využívat. Nejefektivnější je při bitrate 5.000 - 10.000 kbps. Existuje téměř bezpočet více či méně kvalitních MPEG enkoderů a dekoderů. Z komerčních kompresorů jsou oblíbené Main Concept MPEG Encoder, Canopus ProCoder, TMPGEnc a hlavně CinemaCraft Encoder (CCE). Kvalitní jsou i zdarma dostupné enkodery QuEnc a HCEnc. Z komerčních dekodérů jsou známé ty z přehrávačů WinDVD (Intervideo, dnes Corel) a PowerDVD (Cyberlink). Zadarmo se dá sehnat špičkový přehrávač a konvertor VLC (VideoLan Client), velmi kvalitní jsou také přehrávače Media Player Classic (MPC) a SMPlayer. Dekodéry z MPC lze sehnat také jako DirectShow filtry. Další DirectShow dekodéry jsou třeba ffdshow nebo DScaler 5. Tyto filtry mohou využívat ostatní přehrávače (WMP, ViPlay, MV2Player atd.) v systémech Windows 98 SE a novějších. MPEG-2 dekóduje také většina střihových programů, například VirtualDubMod, Vegas, Premiera, Pinnacle nebo UMS. U DVD přehrávačů je podpora MPEG-2 samozřejmostí, u přenosných zařízení je ale spíše výjimkou.

MPEG-1 - Velmi starý formát (z roku 1991) používananý u VCD (Video CD). Má špatný poměr kvality a komprese. Jeho výhodou je to, že jej bez instalace dalšího SW přehrají téměř všechny počítače. Často se proto využívá pro krátké a nekvalitní klipy posílané e-mailem nebo šířené na internetu. Používá se většinou při velmi nízkém rozlišení a bitrate. S formátem MPEG-1 umí pracovat téměř všechny programy, které podporují MPEG-2. MPEG-1 umí navíc dekódovat i obyčejný VirtualDub. MPEG-1 zvládá naprostá většina DVD přehrávačů a některé přenosné. Pro jeho použití ale neexistuje téměř žádný rozumný důvod.

VC-1 - Formát VC-1/WMV3 je založený na podobném principu jako MPEG-4, ale není s ním kompatibilní. Po pokusu o vytvoření MPEG-4 kodeku, z nějž nakonec vznikl legendární DivX 3, se firma Microsoft rozhodla vytvořit vlastní formát videa. Vznikly tak postupně WMV1, WMV2 a WMV3 (občas také číslované 7, 8 a 9 podle verzí WMP). Ani nejnovější WMV3 ale není tak kvalitní jako MPEG-4 ASP/AVC. V podstatě nemá oproti MPEG-4 žádnou výhodu a přežívá pouze díky tomu, že jej protlačuje ve svých systémech a programech firma Microsoft. Při tvorbě standardů pro nástupce DVD přehrávačů se Microsoft velmi snažil, aby WMV3 byl jedním z povinně podporovaných formátů. Aby se formát dostal do specifikací přehrávaů, bylo nutné vydat jeho specifikace a standardizovat jej. Úpravou WMV3 tak vznikl otevřený formát VC-1, který se může používat ns Blu-ray a HD DVD discích. Není ale zdaleka tak rozšířený jako kvalitnějí MPEG-4 AVC a nenáročný MPEG-2. Podporu WMV3 najdeme také u některých přenosných video přehrávačů, ale zdaleka nedosahuje takového rozšíření jako kvalitnější MPEG-4 ASP. Ve stolních DVD přehrávačích podporu pro WMV najdete velmi zřídka.

Theora - V oboru video komprese žalostně chybí nějaký patenty nezatěžkaný a kvalitní formát. Jistou naději skýtá možná formát Ogg Theora nadace Xiph.org. Tento formát vznikl z VP3 firmy On2 Technologies. Tato firma sice vlastní několik patentů k formátu Theora, ale dala svolení k jejich volnému užívání. Problémem tohoto formátu je nízká kvalita a teprve koncem roku 2007 byla vydána finální specifikace. Je používaný hlavně příznivci opensource a Linuxu. Komprese zvuku u takového videa je samozřejmě Vorbis. Zmatek způsobuje to, že video v tomto formátu má obvykle koncovku .ogg, stejně jako hudba ve formátu Ogg Vorbis. Z pohledu na soubor není tedy dopředu jasné, zda se jedná pouze o zvuk nebo i video. Stejné zmatení ale způsobuje i kontejner MP4.

MJPEG - Neboli Motion JPEG. Každý snímek nebo půlsnímek je zkomprimovaný metodou JPEG používanou pro statické obrázky. Takto komprimované video může dosahovat velmi vysoké kvality a bezproblémově se stříhá, protože každý snímek je uložen samostatně, není závislý na předchozím ani následujícím jako u kompresí MPEG. Komprese i dekomprese MJPEGu je navíc poměrně nenáročná na výkon procesoru. Nevýhodou je velmi vysoký datový tok kolem 20 - 30 Mbps. Kvalitní MJPEG kodeky nabízejí firmy Morgan Multimedia a Pegasus PicVideo. Zadarmo lze používat pouze MJPEG kodek z projektu ffmpeg (obsažený v ffdshow), který ale není zrovna nejrychlejší. Podpora ve stolních a přenosných přehrávačích je téměř nulová, MJPEG ale využívá pro záznam videa mnoho fotoaparátů.

DV - Kompresi DV používají téměř všechny páskové digitální kamery. Existují také stolní video rekordery, které používají tento formát. Hojně využívaný je též profesionálními střihovými kartami. Pracuje na velmi podobném principu jako MJPEG. Má proto stejné výhody i nevýhody. U DV formátu nelze nastavit kompresní poměr, je konstantní přibližně 1:10. Datový tok 25 Mbps bez zvuku znamená, že jedna hodina DV záznamu zabere přibližně 13 GB. Jelikož je základním formátem pro střih videa, podporují jej věechny video editory. Mimo DV kamery a počítače se s podporou této komprese téměř nesetkáme.

Bezztrátové formáty - Dovolím si shrnout všechny bezztrátové formáty do jednoho pytle. Mají totiž podobnou kompresi a kvalita je již z principu stejná. Video se většinou podaří zmenšit na 1/2 až 1/4 původní velikosti. Další úspory místa se dosáhne použitim efektivnějšího kódování barev než je RGB24, ale to již není bezztrátový proces. Nejpoužívanějším bezztrátovým formátem je HuffYUV, ale existuje jich daleko víc. Z těch běžnějších se dá jmenovat Lagarith, FFV1, CorePNG nebo MSU Lossless, bezztrátový mód nabízí také Snow a MPEG-4 AVC. Bližší informace najdete v návodu na nahrávání pomocí TV karty. Podpora bezztrátových formátů v HW přehrávačích je nulová.

Další komprese se již vyskytují poměrně sporadicky. Za zmínku snad stojí jedině RealVideo, která nabízí velmi dobrou kvalitu při nízkých bitratech a pro animované filmy. Občas se dá narazit na video s kompresí Indeo 4 nebo Indeo 5. Vlastní formáty také používali někteří výrobci TV karet, například ATI.

Shrnutí - V kompresi videa vidím budoucnost daleko jasněji než u audio formátů. Pro ukládání videa k dalšímu zpracování se zatím používá většinou DV formát, ale kvůli extrémně vysokým datovým tokům pro HD se přechází u kamer na MPEG-2 a MPEG-4 AVC. Pro uložení finálního výsledku je volba naprosto jasná. Ať se na situaci podívám z téměř libovolného úhlu, vždy vítězí MPEG-4 AVC. Je podporovaný a vyvíjený komerčními společnostmi, ale zároveň existuje i kvalitní opensource enkodér i dekodér. Formát je používaný v Blu-raz a HD DVD, používá jej také digitální televize ve vysokém roylišení (HDTV). Jeho rozšíření mohou bránit pouze poplatky pro skupinu MPEG LA, která vlastní patenty. Jeden patent vlastní také Microsoft. Právě formát Microsoftu VC-1 je zatím jedinou reálnou konkurencí pro MPEG-4 AVC. Při standardizaci VC-1, se ale zjistilo, že Microsoft ve svém formátu využívá 12 patentů jiných spoleřností, mezi kterými je i MPEG LA. Obě společnosti si tedy navzájem vlastní patenty ke svým formátům videa. Microsoft se přiznání, že využívá cizí patenty, dlouho vyhýbal tím, že ponechával svůj formát WMV3 uzavřený, aby se nedalo zneužití patentů prokázat. Toto je jeden z mnoha případů, který ukazuje nesmyslnost současných patentových zákonů, kdy je možné patentovat si známé a běžně používané postupy. Otázkou zůstává, zda se v budoucnu prosadí některá ze zdarma dostupných kompresí Dirac, Snow nebo Theora. Zatím mluví proti jejich využití nízká kvalita, špatná použitelnost a nulová podpora v HW přehrávačích. Na druhou stranu je možné, že formát Theora se stane standardem pro kompresi videa v připravované normě HTML 5. Jenže proti tomu se postavila spousta firem s vlastními zájmy. Microsoft by v HTML 5 rád viděl své WMV. Apple, Adobe a Nokia zase prosazují MPEG-4 AVC, na který již zakoupili licenci. Všichni se navíc bojí patentových spekulantů, kteří mohou ve formátu Theora objevit nějaký svůj vynález a s pomocí soudů se pokusit pustit těmto velkým firmámtrchu žilou.




Pokud máte nějaký dotaz nebo přípomínku, neváhejte mě kontaktovat.