VIDEOBESTANDEN, WIE ZIJN ZE, WAT DOEN ZE EN WAT DRIJFT HEN?

VIDEOBESTANDEN, WIE ZIJN ZE, WAT DOEN ZE EN WAT DRIJFT HEN? Opdracht technieken Het bewaren van videobestanden Alissa Ooms 1 GMB Crossmediatechnologie

Inhoudsopgave Inleiding 3 Videobestanden 3 Video Codec 3 Lossless compressie 3 Lossy compressie 3 WebM 3 Geschiedenis 3 DivX 4 Geschiedenis 4 XviD 4 MPEG 4 MPEG-1 4 MPEG-2 4 MPEG-3 5 MPEG-4 5 MPEG-7 5 MPEG-21 5 Quicktime 5 Theora 5 Windows Media Video 5 H.264 6 Welke gebruik je het beste? 6 Video Containers 6 MP4 6 MKV 6 Flash Video 7 Audio Video Interleave (AVI) 7 Advanced Systems Format (ASF) 7 Welke gebruiken? 7 Definities 8 Bibliografie 9

INLEIDING Wanneer je een videobestand wilt opslaan, heb je vast al gemerkt dat als je een keuze moet maken over welk bestandsformaat je wilt gebruiken, er een hele waslijst verschijnt. Net zoals mensen zijn ze erg divers. Hierdoor worden sommigen onder ons soms bang wanneer de naam vreemd klinkt en zijn we geneigd om deze te mijden. In deze koste cursus ga ik proberen duidelijk te maken wie deze bestanden zijn en wat ze precies doen. Videobestanden Om videobestanden beter begrijpen moeten we rekening houden met het feit dat er videocodecs zijn en videocontainers. Het verschil tussen een codec en een container uitleggen is niet zo bijzonder moeilijk. Het is een heel ander verhaal wanneer we alle bestaande vormen zouden willen uitleggen. Een bibliotheek volschrijven zou enet genoeg zijn om alles uit te kunnen leggen. Maar omdat we het over video s hebben, beperken we ons enkel tot de meest populaire. Daar leggen we van uit hoe ze werken en wat hun voor- en nadelen zijn. Videocodec Een Codec is een samentrekking van coder/decoder. Het is een applicatie die video bewaart in een reeks van bytes. Ze gebruiken bepaalde algoritmes om de grootte van zowel de video als het geluid te verkleinen om het weer uit te pakken wanneer het afgespeeld moet worden. Het comprimeren kan op twee manieren gebeuren: lossy of lossless. Lossless compressie Je kunt lossless compressie het best vergelijken met het zippen van een bestand. Je maakt het bestand kleiner en wanneer je het weer uitpakt, heb je eigenlijk opnieuw het originele bestand. Handig voor kleinere videoprojecten, maar niet doenbaar voor de grotere. Lossy compressie Dit is de meest voorkomende methode. Met deze methode verlies je kwaliteit bij video of audio, of waarschijnlijk gewoon bij beide. Het belangrijkste is dat je een evenwicht vindt tussen verlies aan kwaliteit en de grootte van de bestanden. Zelfs met onze breedbandverbindingen ga je namelijk niet snel 40 Gb aan data downloaden (Blu-ray kwaliteit). WebM WebM is een open bestandsformaat voor video dat onder andere door Google, Microsoft, Mozilla en Opera ondersteund wordt. Het bestandsformaat wordt gebruikt in het video-element van HTML 5. WebM bestaat uit de VP8 of VP9 video-codec van ON2 Technologies en de Ogg Vorbis of Opus audio-codec. De datastructuur van WebM-bestanden is gebaseerd op het bestandsformaat Matroska (.mkv). De broncode is vrijgegeven onder een BSD-licentie. Geschiedenis WebM werd aangekondigd op de Google I/O-conferentie in mei 2010. Hiermee gepaard werd de video-codec VP8 door Google vrijgegeven onder een vrije licentie. Google had VP8 eerder overgenomen van On2 Technologies, dat tevens de VP3-video-codec ontwikkelde die de basis vormt voor Theora. Op YouTube wordt WebM sinds 19 mei 2010 gebruikt voor video s van 720p of hoger als deel van de lopende HTML 5-beta, waarbij HTML 5 in plaats van Adobe Flash gebruikt wordt om video s te tonen. 3

DivX DivX is een standaard om digitale videobestanden compact op te slaan door gebruik te maken van een compressiealgoritme dat geoptimaliseerd is voor videobeelden. Om bestanden in DivX-formaat te kunnen opnemen of afspelen, hebben multimediaprogramma s een zogenaamde codec voor dit algoritme nodig. In steeds meer hardware wordt een DivX-codec ingebouwd. Aan de codec zelf wordt doorgaans ook gerefereerd met het woord DivX. Geschiedenis DivX begon aanvankelijk als een hack van de Microsoft-MPEG4-codec. Deze codec was aanvankelijk beschermd, zodat het niet mogelijk was om op hoge resolutie fi lms te coderen. Afspelen kon daarentegen wel, zodat degene die genoeg geld betaalde voor een betere encoder wel hogekwaliteitfi lms kon coderen. Op deze manier trachtte Microsoft misbruik van hun codec oninteressant te maken. De gekraakte codec kon wel hogekwaliteitfi lms coderen en ging door het leven als DivX 3. De Microsoft MPEG4-codec was een implementatie van MPEG4. Het codeerformaat week op belangrijke punten af van de offi ciële MPEG4-implementatie. De ontwikkeling van DivX gaat hand in hand met de ontwikkeling en opkomst van webvideo. XviD XviD is een opensourcevideocodec om digitale fi lms op te slaan en is geschikt om met hoge compressie toch een acceptabele tot hoge kwaliteit te realiseren. Het is de opensource-equivalent van DivX, ontwikkeld om meer compatibel te zijn met allerlei systemen waaronder Linux. Door het feit dat XviD geen commercieel product is, maar volledig gratis, is de verscheidenheid van XviD-programma s en -specifi caties veel groter. XviD biedt objectief gezien een betere kwaliteit dan DivX terwijl de bestandsgrootte kleiner is. Met XviD kan 120 minuten dvd-formaat omgezet worden naar een AVI-bestand van 700 MB zonder al te veel beeldverlies. Ook biedt XviD ondersteuning voor 5.1-geluid en ondertiteling. MPEG MPEG is een veel gebruikt systeem voor de compressie van beeld- en geluidsbestanden. Het heeft een aantal compressieformaten gestandaardiseerd. Elk formaat heeft een onbekend aantal codecs. Doordat de bitstream en de decoder gestandaardiseerd is, kan een decoder van een bepaald formaat, iedere MPEG bitstream van dat formaat decoderen. Het is voor de decoder dus niet van belang met welke codec een bepaald bestand gecodeerd werd. MPEG-1 MPEG-1 (1991) is de initiële compressiestandaard voor video en audio door de Moving Picture Experts Group. Later werd deze gebruikt als standaard voor video-cd. Het formaat beschrijft ook het populaire Layer 3 (MP3) audiocompressieformaat. De videocodec is enkel van toepassing voor niet-geïnterlinieerde beelden. Het formaat beschrijft verder ook nog synchronisatie en multiplexing van video en audio, procedures om de conformiteit te testen, en referentiesoftware. MPEG-2 Het MPEG-2-formaat (niet te verwarren met MP2, MPEG-1 Audio Layer 2) is voornamelijk ontwikkeld voor het transporteren van digitale kwalitatieve video en audio voor televisie-uitzendingen. Het wordt gebruikt voor digitale televisie via conventionele antennes (dus niet via satelliet) (ATSC, DVB en ISDB), uitzending ( broadcasting ) over satelliet (DirecTV), en digitale kabeltelevisie. Ook heeft het (met een kleine aanpassing) zijn toepassing gevonden op dvd-videodiscs. 4

MPEG-3 Oorspronkelijk werd MPEG-3 (niet te verwarren met MP3, MPEG-1 Audio Layer 3) ontworpen voor High-defi nition television (hdtv), maar toen duidelijk werd dat soortgelijke resultaten verkregen konden worden door kleine aanpassingen aan MPEG-2 door te voeren, werd besloten om het verder ontwikkelen van MPEG-3 te beëindigen. MPEG-4 MPEG-4 is een uitbreiding van MPEG-1 om video/audio- objecten te ondersteunen, 3D-inhoud, lage bitrate-encoding en Digital Rights Management (DRM). Als bestandsformaat koos de Moving Pictures Experts Group voor het QuickTime-bestandsformaat, ontwikkeld door Apple. Microsoft, dat graag zijn eigen bestandsformaat in een ISO-standaard had zien opnemen, kwam daarop met een eigen versie van MPEG-4. Het is overigens op deze (gesloten en incompatibele) Microsoft-variant van MPEG-4 dat het populaire DivX gebaseerd werd. MPEG-7 In tegenstelling tot de andere standaarden, die beschrijven hoe bewegende beelden daadwerkelijk gecodeerd kunnen worden, is MPEG-7 een standaard om multimedia-inhoud te beschrijven aan de hand van XML. Het is een meta-informatiesysteem als aanvulling op MPEG-1, MPEG-2 en MPEG-4. Tegenwoordig is er sprake van een overdaad aan informatie, de toevoer van audiovisuele informatie neemt mettertijd exponentieel toe. Daarom zal een beschrijvend, doorzoekbaar informatiesysteem als MPEG-7 een grote hulp worden voor het terugvinden van audiovisueel materiaal. MPEG-21 MPEG-21 is een OpenSource framework voor multimedia-applicaties. Het is de bedoeling dat bij conversies en uitwisseling van multimedia tussen verschillende gebruikers en bedrijven de auteursinformatie en herkomst bewaard blijft. Het is dus niet te vergelijken met DRM dat voor restricties bij de distributie zorgt, maar eerder als een technologie om de herkomst, het gebruik en de distributie van het bestand te achterhalen. Quicktime QuickTime is een multimedia-raamwerk dat programma s kunnen gebruiken voor ontsluiting van multimediale gegevens. QuickTime is ontwikkeld door Apple, en ondersteunt een groot aantal multimediaformaten. MOV is een speciaal videoformaat voor de QuickTime Player. Het is beschikbaar voor Mac OS X en Windows. Theora Theora is een vrije en opensourcecodec voor videobestanden in ontwikkeling door de Xiph.Org Foundation. Het is vrij van patenten en het is gebaseerd op de VP3-codec van On2 Technologies. Het is de bedoeling dat Theora kan wedijveren met bestaande codecs zoals MPEG-4 en WMV. Deze codec is vernoemd naar het personage Theora Jones in de televisieserie Max Headroom. Windows Media Video Windows Media Video (WMV) is een videocodec van Microsoft. Windows Media Video is de generieke naam voor de videocodectechnologie zoals die door Microsoft ontwikkeld is voor Windows Media Framework. Een WMV-bestand is vaak ingekapseld in het ASF-containerformaat. De bestandsextensie 5

.wmv beschrijft de ASF-bestanden die de Windows Media Video-codec gebruiken. De audiocodec die gebruikt wordt bij het WMV-formaat is vaak Windows Media Audio, maar in sommige gevallen de inmiddels verouderde Sipro ACELP.net-audiocodec. Microsoft raadt aan om WMV-bestanden met codecs die niet Windows Media zijn de extensie.asf te geven. In tegenstelling tot populaire formaten als AVI en MPEG kan er bij WMV wel het controversiële DRM toegepast worden. H.264 Deze wordt het vaakst gebruikt voor HD materiaal. Je kunt de H.264 codec het best zien als het Zwitserse zakmes onder de codecs, omdat hij zowel van lossy als lossless compressie gebruikt. Alles hangt af van de instellingen die worden gebruikt bij het coderen, zoals de frame rate, kwaliteit en de grootte van het uiteindelijke bestand. H.264 zou 1,5 tot 2 keer zo effi cient zijn als MPEG-4 compressie waardoor je deze codec op meer toestellen kunt gebruiken en kleinere bestanden afl evert voor dezelfde kwaliteit. Welke gebruik je het best? Om het even te plaatsen: zelfs 4K-video wordt gecomprimeerd en komt zelfs niet eens in de buurt van de grootte van een niet gecomprimeerd videobestand. Wie immers een niet gecomprimeerde 1080 p-video (HD) wil opslaan, komt op 410 Gb per uur! En dat is dan nog zonder de audio, al voegt die slechts 7 Gb per uur toe. In vergelijking: een Blu-ray fi lm is minder dan 50 Gb terwijl een 4K-fi lm amper 160 Gb telt. Met de huidige technologie is dat formaat niet echt werkbaar, zeker niet online. Het belangrijkste dat je moet weten is dat een codec niet enkel gebruikt wordt om een video te comprimeren. Je hebt ook diezelfde codec nodig om diezelfde video af te kunnen spelen. Dat verklaart bijv. al die problemen die je soms hebt bij het afspelen van video s waarbij de codec niet meteen het formaat herkent dat jij gebruikt. Videocontainers Het woord zegt het eigenlijk zelf al: een container is verpakkingsmateriaal waarin de verschillende gebruikte audio en video codecs voorkomen (wat die zijn verklaren we straks). Naast de gebruikte audio en video codec bevat het ook de informatie van de verschillende hoofdstukken van de fi lm, de ondertiteling en de verschillende beschikbare talen. Een typische container is niets anders dan een.exe-bestand dat je moet opstarten om de betrokken fi lm te kunnen zien. Betekent dit dat bijv. VLC een container is? Niet honderd procent: VLC is een toepassing waarin verschillende containers samengebracht worden. De toepassing zelf zal de juiste container aanspreken op het ogenblik dat jij een fi lm wil afspelen. MP4 MP4 is het aangeraden formaat wanneer je bestanden op internet plaatst via Vimeo of Youtube. The MP4 container gebruikt MPEG-4 of H.264 encodering naast AAC of AC3 voor audio. MP4 wordt op de meeste apparaten ondersteund. Het is ook de meest gebruikte container voor online video. Met MP4 kun je niet verkeerd zijn. MKV MKV is aan een stevige opmars bezig. De container ondersteunt bijna alle audio- en videoformaten, waardoor het als één van de beste gezien wordt. Op oudere apparaten doet deze echter wat vreemd, waarbij vooral audio het laat afweten en slechts happerend afgespeeld kan worden. 6

Flash video (.fl v en.swf) Macromedia maakte Flash voor het in 2005 overgenomen werd door Adobe. Het is ondertussen al een oude container die stilletjesaan zal verdwijnen (en in 2016 zelfs de doodsteek gekregen heeft). Omdat Steve Jobs van Apple het maar rotzooi vond, kreeg het nooit een voet aan de grond op ios-systemen, wat waarschijnlijk het begin van het einde werd. Nu HTML 5 als standaard aanslaat zal Flash steeds minder voorkomen. Sites zoals Youtube maken er bijv. al geen gebruik meer van. Steeds vaker wordt er trouwens opgeroepen om Flash af te voeren (o.m. door Mozilla Firefox) Audio Video Interleave (AVI) AVI is een multimediacontainer (videobestand) geïntroduceerd door Microsoft in november 1992 als deel van de Video for Windows technologie. AVI-bestanden bevatten zowel audio- als videodata in een standaardcontainer, die het gelijktijdige afspelen van beide toelaat. Net als dvd s ondersteunen AVI-bestanden meerdere audio- en videostromen, bijvoorbeeld voor verschillende gesproken talen, maar deze mogelijkheden worden bijna nooit benut. De meeste AVI-bestanden gebruiken een bestandsformaat dat ontwikkeld is door de Matrox OpenDML groep in februari 1996. Deze bestanden worden door Microsoft ondersteund en staan onoffi cieel bekend onder de naam AVI 2.0. Advanced Systems Format (ASF) Advanced Systems Format is een containerformaat ontwikkeld door Microsoft. Het wordt vooral gebruikt voor het streamen van audio en video. ASF kan multi-bitrate video bevatten, waardoor de bitrate kan worden aangepast aan de noden van de gebruiker. Bekijkt een gebruiker bijvoorbeeld een video die zich op het internet bevindt op een goed uitgeruste computer, dan zal hij dit meestal in een zo hoog mogelijke kwaliteit willen doen, er kan dan naar een hogere bitrate worden geschakeld. Wil hij daarentegen zo n video op een handheld (zoals een mobiele telefoon of een PDA) bekijken, dan zal er voor een lagere bitrate (en dus slechtere kwaliteit) moeten worden gekozen omdat zo n toestel meestal een tragere verbinding met het internet heeft. Welke gebruiken? H.264 is de standaard aan het worden, wat maakt dat zowel MP4 als MKV zeer bruikbare containers zijn. Op dit ogenblik wordt MP4 nog net iets beter ondersteund omdat het de standaard is voor de grootste video streaming sites en daardoor beschikbaar is op de meeste apparaten is. 7

Definities VP3, VP8 en VP9 video-codec: Videocompressie formaten dat eigendom is van Google, en gecreeërd door On2 Technologies 5.1-geluid: Eigendom van Dolby Digital. De zes kanalen zijn bij Dolby Digital als 5.1 gegroepeerd. De 5.1 staat voor de 5 geluidskanalen die 5 normale luidsprekers aansturen (right front, center, left front, right rear en left rear) en 1 kanaal voor de subwoofer, het LFE-kanaal (Low Frequency Effects). XML: Extensible Markup Language is een standaard van het World Wide Web Consortium voor de syntaxis van formele opmaaktalen waarmee men gestructureerde gegevens kan weergeven in de vorm van platte tekst. Deze presentatie is zowel machineleesbaar als leesbaar voor de mens. AAC: Advanced Audio Coding is een coderingsstandaard voor lossy compressie van digitale audio. AAC is ontworpen als opvolger van MP3 en behaalt algemeen gezien een betere geluidskwaliteit ten opzichte van MP3 bij gelijke bitsnelheden. Multiplexing: In de elektronica, telecommunicatie en computernetwerken is multiplexing (MUX) of kortweg muxing een proces waarbij meerdere analoge signalen of digitale datastromen worden gecombineerd tot één signaal. Het voordeel hiervan is dat een duur communicatiemedium gedeeld kan worden, en dus efficiënter gebruikt kan worden. Zo kunnen bijvoorbeeld verschillende telefoongesprekken over één lijn gevoerd worden, of kunnen verschillende datastromen over één dure glasvezelkabel verstuurd worden. DRM: Digital Rights Management, is een techniek om digitale rechten van makers of uitgevers (de rechthebbenden ) van werken (bijvoorbeeld muziek, afbeeldingen, teksten, computer games) digitaal te beheren. In essentie is het een kopieerbeveiligingstechniek. 8

BIBLIOGRAFIE D Hollander, P. (2015, augustus 11). Video codecs en hun containers: de geheimen onthult. Opgeroepen op maart 20, 2016, van Computertaal: http://computertaal.info/2015/08/11/video-codecs-en-hun-containers-de-geheimen-onthult/ Wikipedia. (2014, mei 8). Codec. Opgeroepen op maart 20, 2016, van Wikipedia: https://nl.wikipedia.org/wiki/ Codec Wikipedia. (2016, maart 19). List of file formats. Opgeroepen op maart 20, 2016, van Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/list_of_file_formats#video Wikipedia. (2015, juni 12). Videobestanden. Opgeroepen op maart 20, 2016, van Wikipedia: https://nl.wikipedia.org/wiki/videobestand Wikipedia. (2015, augustus 24). Windows Media Video. Opgeroepen op maart 20, 2016, van Wikipedia: https://nl.wikipedia.org/wiki/windows_media_video 9