Video Codec (Video Kodlayıcı) Nedir?
Günümüzde bir çok alanda akıllı telefonlar, bilgisayarlar ve diğer teknolojik aletler sayesinde video kaydedip izleyebiliyoruz. Videoların ardarda anlık resimlerden oluştuğu düşünülürse her karenin boyutu hesaplandığında ortaya çok büyük rakamlar çıkar ve videoyu depolamak için çok büyük alanlara ihtiyaç duyulur. Peki bu çekilen videoları nasıl oluyor da sınırlı kapasitedeki araçlarımıza yükleyebiliyor, hatta internetten kolayca izleyebiliyoruz?
Dijital ortamda kaydedilen videoların dosya boyutunu küçültmek için sıkıştırma yapılır. Böylece etkili bir şekilde depolanabilir, iletilebilir ve kayıttan yürütülebilirler. Bu sıkıştırmayı yapan codec’tir. Aynı şekilde sıkıştırılıp şifrelenmiş verinin kayıttan yürültülmesini sağlayan da codec yazılımıdır. Bir codec iki bileşenden oluşabilir, bir kodlayıcı ve bir kod çözücü. Bazı codec bileşenleri bunların sadece birini de içerebilir. Codec kelimesi Compressor (sıkıştırma) ve Decompressor (sıkıştırılanı açmak) kelimelerinin kısaltılmasından oluşmuştur.
Codec’ler veri sıkıştırırken kayıpsız(lossless) ya da kayıplı(lossy) sıkıştırma algoritmalarını kullanırlar. Kayıpsız sıkıştırmada veri sıkıştırılıp tekrar açıldığında orijinal haline döner. Kayıplı sıkıştırmada ise dosyanın kapladığı alanın düşük olması için verilerde ufak çaplı kayıplar söz konusudur. Kayıpsız veri sıkıştırması daha iyi gibi gözükse de kapladığı alanın fazlalığı söz konusu olduğundan daha az kullanılmaktadır. Daha doğrusu, kayıpsız sıkıştırma genellikle pikseller arası korelasyonun düşük olduğu şekil gibi görüntülerde, hızlı kodlamaya ihtiyaç olduğu durumlarda veya en küçük bir kaybın bile istenmediği profesyonel amaçlı uygulamalarda, kayıplı sıkıştırma ise fotoğraf görüntüleri gibi karmaşık ve yüksek korelasyona sahip görüntülerde kullanılmaktadır. Video codec bileşenleri genellikle kayıplı sıkıştırma algoritmalarından yararlanırlar.
Sıkıştırma teknikleri intra-frame(çerçeve içi) ve inter-frame(çerçeveler arası) olarak da gruplandırılır. Videoların resimlerin ard arda sıralanmasıyla oluştuğunu söylemiştik. Bu şekilde hareketli resim izlenimi verilmektedir. Bu ard arda gelen resimlerin her birine frame(çerçeve) adı verilir. Videoların codec’ler tarafından kodlanması bu framelerin kodlanmasıyla ilgilidir. Bir frame içindeki, benzer bölgelerin tekrarlanmasını yok ederek,yapılan sıkıştırmaya, çerçeve içi (intra-frame) sıkıştırma adı verilir. Ardarda gelen belirli sayıdaki frameleri karşılaştırıp toplu olarak kaydeden, tekrar eden verileri kaldırarak sadece hareketli nesneleri sıkıştıran tekniğe ise inter-frame(çerçeveler arası) sıkıştırma denir.
Resimde de görüldüğü gibi intra-frame sıkıştırmada her frame(çerçeve) ayrı ayrı kodlanırken, inter-frame sıkıştırmada belli bir grup frame’deki ard arda gelen framelerin yalnızca aralarındaki farklar kodlanır.
Günümüzde bir çok alanda akıllı telefonlar, bilgisayarlar ve diğer teknolojik aletler sayesinde video kaydedip izleyebiliyoruz. Videoların ardarda anlık resimlerden oluştuğu düşünülürse her karenin boyutu hesaplandığında ortaya çok büyük rakamlar çıkar ve videoyu depolamak için çok büyük alanlara ihtiyaç duyulur. Peki bu çekilen videoları nasıl oluyor da sınırlı kapasitedeki araçlarımıza yükleyebiliyor, hatta internetten kolayca izleyebiliyoruz?
Dijital ortamda kaydedilen videoların dosya boyutunu küçültmek için sıkıştırma yapılır. Böylece etkili bir şekilde depolanabilir, iletilebilir ve kayıttan yürütülebilirler. Bu sıkıştırmayı yapan codec’tir. Aynı şekilde sıkıştırılıp şifrelenmiş verinin kayıttan yürültülmesini sağlayan da codec yazılımıdır. Bir codec iki bileşenden oluşabilir, bir kodlayıcı ve bir kod çözücü. Bazı codec bileşenleri bunların sadece birini de içerebilir. Codec kelimesi Compressor (sıkıştırma) ve Decompressor (sıkıştırılanı açmak) kelimelerinin kısaltılmasından oluşmuştur.
Codec’ler veri sıkıştırırken kayıpsız(lossless) ya da kayıplı(lossy) sıkıştırma algoritmalarını kullanırlar. Kayıpsız sıkıştırmada veri sıkıştırılıp tekrar açıldığında orijinal haline döner. Kayıplı sıkıştırmada ise dosyanın kapladığı alanın düşük olması için verilerde ufak çaplı kayıplar söz konusudur. Kayıpsız veri sıkıştırması daha iyi gibi gözükse de kapladığı alanın fazlalığı söz konusu olduğundan daha az kullanılmaktadır. Daha doğrusu, kayıpsız sıkıştırma genellikle pikseller arası korelasyonun düşük olduğu şekil gibi görüntülerde, hızlı kodlamaya ihtiyaç olduğu durumlarda veya en küçük bir kaybın bile istenmediği profesyonel amaçlı uygulamalarda, kayıplı sıkıştırma ise fotoğraf görüntüleri gibi karmaşık ve yüksek korelasyona sahip görüntülerde kullanılmaktadır. Video codec bileşenleri genellikle kayıplı sıkıştırma algoritmalarından yararlanırlar.
Sıkıştırma teknikleri intra-frame(çerçeve içi) ve inter-frame(çerçeveler arası) olarak da gruplandırılır. Videoların resimlerin ard arda sıralanmasıyla oluştuğunu söylemiştik. Bu şekilde hareketli resim izlenimi verilmektedir. Bu ard arda gelen resimlerin her birine frame(çerçeve) adı verilir. Videoların codec’ler tarafından kodlanması bu framelerin kodlanmasıyla ilgilidir. Bir frame içindeki, benzer bölgelerin tekrarlanmasını yok ederek,yapılan sıkıştırmaya, çerçeve içi (intra-frame) sıkıştırma adı verilir. Ardarda gelen belirli sayıdaki frameleri karşılaştırıp toplu olarak kaydeden, tekrar eden verileri kaldırarak sadece hareketli nesneleri sıkıştıran tekniğe ise inter-frame(çerçeveler arası) sıkıştırma denir.
Resimde de görüldüğü gibi intra-frame sıkıştırmada her frame(çerçeve) ayrı ayrı kodlanırken, inter-frame sıkıştırmada belli bir grup frame’deki ard arda gelen framelerin yalnızca aralarındaki farklar kodlanır.
Referanslar:
- Tunç,S. (2010). Şekil Eşlemeye Dayalı Nesne Takibi Yönetimi Kullanarak Video Kodlama. Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı.
- Beach, A. (2008). Real World Video Compression. Berkeley, CA: Peachpit Press.