Lần này, chúng ta sẽ tổng hợp vai trò của các nhóm tiêu chuẩn MPEG liên quan đến video, sau đó cùng tìm hiểu sự khác biệt giữa codec và định dạng chứa tệp.
MPEG ra đời khi nhu cầu phân phối video xuất hiện và dung lượng lớn khiến việc nén trở nên thiết yếu; lúc đó, Nhóm chuyên gia hình ảnh động (MEPG) đã tập hợp để phát triển công nghệ nén. Các nhóm tiêu chuẩn MPEG bao gồm MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, MPEG-7, MPEG-21 cùng những nhóm khác, bao quát các phạm vi khác nhau như mã hóa hình ảnh và âm thanh, mô tả và tìm kiếm nội dung, cũng như khung đa phương tiện. Sau đây, chúng ta sẽ giải thích ngắn gọn vai trò của từng nhóm.
MPEG 1
CD, phương tiện từng được sử dụng chủ yếu với MPEG-1
MPEG1 là công nghệ nén tiêu chuẩn đầu tiên dành cho video và âm thanh, được sử dụng để lưu video trên các phương tiện như CD. MPEG1 có tốc độ truyền tối đa khoảng 1.5 Mbps và độ phân giải tối đa 352x288, nên còn cách xa công nghệ hiện nay.
Có lẽ chỉ cần biết đây là phương thức nén video đầu tiên, tương tự như việc biết máy tính đầu tiên là ENIAC.
MPEG 2 (★)
Truyền hình kỹ thuật số phát triển mạnh cùng MPEG2
MPEG2 là công nghệ nén có mất dữ liệu, được sử dụng để nén video cho truyền hình kỹ thuật số hoặc DVD. Dù là công nghệ lâu đời, nó có tốc độ truyền 4–100 Mbps, vẫn được sử dụng trong truyền hình kỹ thuật số và có thể hỗ trợ độ phân giải lên đến Full HD. Tuy nhiên, truyền hình UHD đã xuất hiện, và khi cung cầu đối với video chất lượng cao hơn tăng lên, vị thế của MPEG 2 sẽ dần thu hẹp.
MP 3
MP3 dễ gây nhầm lẫn — tệp âm thanh
MP3 là công nghệ nén dữ liệu âm thanh như âm nhạc, nhưng có một điểm mà mọi người dễ nhầm lẫn. Đó là MP3 chỉ Layer 3 của MPEG1, chứ không phải MPEG3.
Với những người thường xuyên nghe nhạc, đây là định dạng quá quen thuộc nên lại càng dễ nhầm lẫn. Nói cách khác, MP3 là công nghệ đã tồn tại từ lâu như một phần của MPEG 1; thuật ngữ này xuất hiện vào năm 1995 khi riêng phần âm thanh được tách ra.
MPEG 4 (★)
Ví dụ về dịch vụ video trực tuyến: YouTube
MPEG4 là nhóm tiêu chuẩn đa phương tiện gồm nhiều phần. MP4 là định dạng chứa tệp được quy định trong Part 14, còn H.264/AVC là tiêu chuẩn mã hóa video trong Part 10. Vì vậy, không nên hiểu toàn bộ MPEG-4 là đồng nghĩa với phần mở rộng tệp MP4 hay một phương thức nén duy nhất.
Tệp MP4 có thể chứa nhiều loại dữ liệu như hình ảnh và âm thanh. Ví dụ, nó có thể chứa đồng thời video được mã hóa bằng H.264 và âm thanh được mã hóa bằng AAC, nhưng không thể xác định chắc chắn codec bên trong chỉ dựa vào phần mở rộng tệp.
MPEG 7
MPEG-7 được phát triển để tìm kiếm thông tin
MPEG7 là nhóm tiêu chuẩn dành cho việc mô tả và tìm kiếm nội dung hình ảnh, âm thanh và đa phương tiện. Nhờ biểu diễn các đặc điểm thị giác, âm thanh và những đặc điểm khác của nội dung theo cấu trúc, nó có thể được sử dụng để tìm kiếm và quản lý nội dung cần thiết.
Tiêu chuẩn này được ứng dụng hữu ích trong các thư viện số xử lý lượng thông tin khổng lồ, hệ thống hướng dẫn dịch vụ đa phương tiện, kho lưu trữ của đài truyền hình và hệ thống thông tin địa lý như Naver Maps.
MPEG 21
Hình minh họa về thương mại điện tử
MPEG21 là nhóm tiêu chuẩn xác định một khung mở xử lý việc tạo lập, truyền tải và tiêu thụ nội dung đa phương tiện. Nó bao gồm các thành phần giúp sử dụng nội dung trong nhiều môi trường, như nhận dạng đối tượng số và biểu diễn quyền. Không nên giới hạn nó thành tiêu chuẩn chỉ dành cho thương mại điện tử hoặc thao tác nhấp và nhập liệu trên màn hình.
Tổng hợp vai trò của các nhóm tiêu chuẩn MPEG
Phân biệt vai trò của các nhóm tiêu chuẩn MPEG
Hình trên tổng hợp các vai trò khác nhau của các nhóm tiêu chuẩn MPEG. MPEG-1, MPEG-2 và MPEG-4 bao gồm các tiêu chuẩn liên quan đến mã hóa hình ảnh và âm thanh; MPEG-7 xử lý việc mô tả và tìm kiếm nội dung, còn MPEG-21 đề cập đến khung phục vụ việc sử dụng đa phương tiện. Ngoài ra, MP3 là định dạng mã hóa âm thanh, còn MP4 là định dạng chứa tệp, vì vậy cần chú ý tránh gộp cả hai thành cùng một loại công nghệ nén.
Codec là gì?
Sau khi đã hiểu về công nghệ nén video, chúng ta sẽ tiếp tục tìm hiểu khái niệm và các loại codec video. Codec là phần mềm có thể thực hiện mã hóa hoặc giải mã một tín hiệu dữ liệu; thuật ngữ Codec được tạo thành bằng cách ghép các chữ đầu của Coder và Decoder.
Phân biệt codec và định dạng chứa
Sự khác biệt giữa codec và định dạng chứa tệp
Codec có vai trò mã hóa hoặc giải mã dữ liệu hình ảnh và âm thanh. H.264/AVC là ví dụ về codec video, AAC là ví dụ về codec âm thanh, còn MP4, MOV, ASF và Ogg là các định dạng chứa dữ liệu. Phần mềm tập hợp nhiều codec để có thể cài đặt cùng lúc được gọi là gói codec tổng hợp.
Trong hình trên, cấu trúc chứa video H.264 và âm thanh AAC trong MP4 là một ví dụ về tổ hợp có thể sử dụng. Cần phân biệt định dạng chứa với codec; ngay cả khi có cùng định dạng chứa, codec được sử dụng bên trong vẫn có thể khác nhau.
Khái niệm về các codec video
Vậy các codec đã đề cập ở trên và định dạng chứa MOV có những đặc điểm gì?
Vì đã tìm hiểu vai trò của các nhóm tiêu chuẩn MPEG ở trên, phần dưới đây sẽ giải thích ngắn gọn đặc điểm của một số codec và định dạng chứa MOV.
Đặc điểm của các codec và định dạng chứa chính
H.264 - Đây là codec có hiệu quả nén rất cao và được các nhà sản xuất video đặc biệt ưa chuộng. Dù sử dụng phương thức nén có mất dữ liệu, nó vẫn duy trì chất lượng hình ảnh xuất sắc trong khi giảm đáng kể dung lượng video, nên được sử dụng đặc biệt phổ biến để phân phối video chất lượng cao trên web.
H.265 - Còn được gọi là HEVC (mã hóa video hiệu suất cao), đây là phiên bản nâng cấp của H.264. Hiệu quả nén của nó cao hơn H.264 ít nhất 2 lần và được thiết kế để hỗ trợ video UHD từ 4K trở lên mới xuất hiện gần đây.
MOV - Định dạng này do Apple, công ty nổi tiếng với iPhone và máy tính MAC, phát triển; đây là định dạng chứa có thể lưu dữ liệu hình ảnh và âm thanh được mã hóa bằng nhiều codec khác nhau. Nó được giới chuyên môn sử dụng nhiều hơn người dùng phổ thông và còn được gọi là Quick time Movie. Một trong những lý do khiến nó đặc biệt được giới chuyên môn ưa chuộng là khả năng hỗ trợ giá trị alpha, cho phép sử dụng nền trong suốt để ghép với video khác. Ngoài ra, dù có dung lượng lớn, nó cũng hỗ trợ nén không mất dữ liệu, nên có thể nói đây là định dạng có phạm vi ứng dụng rất rộng.
WMV / WMA - Đây là định dạng video/âm thanh do Microsoft, công ty nổi tiếng với việc phát triển Windows, tạo ra. Tên tệp cũng là chữ viết tắt của Windows media Video / Windows media audio. Đây là định dạng được cung cấp mặc định trong môi trường Windows; do tỷ lệ nén và mức suy giảm chất lượng hình ảnh cao, nó chủ yếu được người dùng phổ thông sử dụng cho các nhu cầu đơn giản hơn là giới chuyên môn.
DivX - Codec này, được gọi là DivX trong tiếng Hàn, là codec video do công ty Dvix, có tên giống phần mở rộng tệp, phát triển độc lập; nó có thể nén video dài thành tệp dung lượng nhỏ với chất lượng hình ảnh cao. Nhờ đặc điểm này, nó được sử dụng nhiều để nén những video có Dulation (thời lượng) dài như phim.
Xvid - Còn được gọi là Jevid trong tiếng Hàn, đây là codec video cạnh tranh được tạo ra theo codec DviX. Khác với DviX, đây là phần mềm mở mà bất kỳ ai cũng có thể sử dụng miễn phí, nhưng vì không phải codec được tạo ra dựa trên các bằng sáng chế riêng nên có những hạn chế pháp lý trong việc phân phối và các hoạt động liên quan. Vì tuân theo tiêu chuẩn MPEG4 và hỗ trợ tính năng MPEG-4 ASP, nó không thua kém nhiều về mặt chức năng.
AAC - Đây là codec âm thanh, cũng có thể được gọi là MPEG-4 Audio. So với codec âm thanh phổ biến MP3 (MPEG-1 Layer3), nó có chất lượng âm thanh tốt hơn và tỷ lệ nén cao hơn, nhưng có nhược điểm là thời gian mã hóa lâu. Hiện nay, nó chủ yếu được sử dụng trên các thiết bị Apple như iPhone và iPod.
Trên đây, chúng ta đã tìm hiểu về công nghệ nén video và codec. Codec là công nghệ cốt lõi giúp lưu trữ và truyền tải video hiệu quả; việc lựa chọn codec ảnh hưởng đến nhiều yếu tố như chất lượng video, kích thước tệp (dung lượng) và khả năng tương thích, vì vậy cần hiểu đặc điểm của từng codec và lựa chọn theo mục đích sử dụng của mình.
