лучший видеоформат без потери качества
Какой формат видео лучше и почему: подробный обзор
Далеко не каждый видеолюбитель понимает, чем отличаются одни форматы видео от других. И зря! Ведь если при сохранении проекта случайно или преднамеренно в видеоредакторе установить не то расширение, то позже могут возникнуть серьезные трудности с воспроизведением клипа. Из этой статьи вы узнаете об особенностях популярных расширений и о том, когда и какое стоит выбрать.
Узнайте об особенностях форматов, тогда вы сможете смотреть видео на любых устройствах!
Содержание:
Что такое формат
В отношении видеофайла за расширение отвечают медиаконтейнер и кодек. При записи или рендеринге фильма, данные, включая отдельные кадры и аудиодорожку, сжимаются и помещаются в специальный контейнер. Для дальнейшего воспроизведения используется тот же видеокодек, который может раскодировать информацию и отобразить ее в изначальном (или почти изначальном) виде. Сам медиаконтейнер не умеет определять способ кодирования данных, но он нормально работает с определенными кодеками. Также в нем хранится мета-информация об объекте: размер, продолжительность, автор и т.д.
В процессе записи и воспроизведения участвуют и кодеки, и медиаконтейнеры, но формат обозначается именно типом используемого контейнера: AVI, MPEG-4, MKV и другие. Кодеки тоже имеют свои названия: H.264, DivX, Theora. Но чаще всего они распространяются в паках, а в описании указываются не их названия, а медиаконтейнеры, с которыми те работают. Это упрощенный ответ на вопрос, что такое формат. Более сложный предполагает массу терминов, ненужных обычному пользователю.
В чем отличия контейнеров
В самых простых случаях в них хранятся только видеопотоки и аудиопотоки. В более сложных можно сохранять несколько видеодорожек, синхронизируемые субтитры и метки разделов для быстрой навигации по содержимому.
Выбирая, в какой формат лучше конвертировать видео, нужно помнить, что определенные медиаконтейнеры используются для минимального сжатия и получения точной картинки, но это часто выливается в большой размер. Другие сжимают материал сильнее, экономя пространство носителя. Некоторые из них поддерживают дорожки, сжатые лишь конкретными способами. Например, MPEG-4 Part 14 работает с файлами, сжатыми с помощью H.265/HEVC, H.264/AVC и MPEG-4 Part 2.
Какой видеоформат лучше
Почти у любого из расширений есть свои преимущества, иначе в их существовании не было бы смысла. Но при создании собственного кино или, например, выборе фильма для просмотра, следует опираться на две составляющие: возможности и распространенность.
Выбирайте формат, ориентируясь на устройство, на котором будете смотреть ролик
Под возможностями подразумеваются количество видеодорожек, которые там будут храниться, субтитры, главы и другое. От распространенности зависит, с какой вероятностью кино запустится на устройстве без установки дополнительных кодеков. Если прямо отвечать на вопрос, какой формат видео лучше, то ответом будет один из трех самых распространенных: AVI, MKV или MP4.
Как работать с разными видеоформатами
«ВидеоМОНТАЖ» — программа, которая поддерживает более 50 распространенных расширений, включая MP4, AVI, MKV и другие. Готовый результат она умеет сохранять в видеоформате, который точно запустится на нужном устройстве. Поддерживается точная настройка: выбор контейнера, кодека, размера кадра, качества, размера файла и параметров аудиодорожки.
Программа «ВидеоМОНТАЖ» поддерживает все популярные форматы видео
Редактор подойдет для создания живых открыток, добавления титров или заставок, улучшения качества картинки, изменения аудиодорожек, наложения фильтров, коррекции света и цвета и многого другого. Для конвертации обычно применяется специализированное ПО, но «ВидеоМОНТАЖ» можно использовать для тех же целей. Добавьте файл, по желанию отредактируйте, а после — выберите, в каком формате сохранять видео.
Как работать с редактором
В нашем видео редакторе вы сможете выполнить обработку от и до. Для этого нужно добавить клип на дорожку и дважды кликнуть по миниатюре. Под основными вкладками появятся еще несколько дополнительных, на которых и будет проходить редактирование. С ними можно:
В программе «ВидеоМОНТАЖ» вы легко обрежете видео
Применяйте эффекты и улучшайте качество видеороликов
Как сохранить готовый ролик
После обработки видеофайл необходимо сохранить. Поручите программе автоматически подобрать настройки в зависимости от того, где будет использоваться ролик, или вручную выставьте параметры. Вы можете:
Выберите способ сохранения видео
«ВидеоМОНТАЖ» — это программа для монтажа видео и добавления эффектов с множеством полезных инструментов, которые помогут создать клип из нескольких роликов, заменить фон или просто задать нужное настроение. Она поддерживает все популярные расширения видеофайлов и предлагает выбрать любой из доступных при сохранении готового проекта. Скачайте «ВидеоМОНТАЖ» и опробуйте все функции прямо сейчас!
Выбор правильного формата видео
Узнайте, как найти оптимальный формат видео для потоковой передачи, загрузки или сохранения на диск.
Основные сведения о формате видеофайлов и кодеках
Поскольку видеофайлы могут иметь большой размер, были разработаны программы, называемые кодеками, которые упрощают их хранение и обмен ими. Кодеки кодируют данные, сжимая их для хранения и совместного использования. Затем они декодируют эти данные, чтобы распаковать их для просмотра и редактирования. Наиболее распространенным кодеком для сжатия видео является H.264, или AVC.
Форматы аудиофайлов или расширения файлов являются контейнерами, или оболочками, этих кодеков. Как и форматы аудиофайлов с потерей данных, большинство форматов видео теряют данные при сжатии. Выбор формата зависит от баланса между качеством и простотой использования.
Знакомство с основными расширениями видеофайлов
Ниже приводится информация о наиболее распространенных форматах цифрового видео и их назначении.
MP4 (MPEG-4 Part 14) — наиболее распространенный тип формата видеофайлов. MP4, любимый формат Apple, также может воспроизводиться на большинстве других устройств. Он использует алгоритм кодирования MPEG-4 для хранения видео- и аудиофайлов и текста, но предоставляет более низкое разрешение по сравнению с другими форматами. Формат MP4 хорошо подходит для видео, размещаемых на YouTube, в Facebook, Twitter и Instagram.
Формат MOV (QuickTime Movie) позволяет хранить видео, аудио и эффекты высокого качества, но эти файлы имеют довольно большой размер. Файлы MOV, разработанные для проигрывателя QuickTime от Apple, используют кодировку MPEG-4 для воспроизведения в QuickTime для Windows. Формат MOV поддерживается Facebook и YouTube и подходит для просмотра телепередач.
Файлы WMV (Windows Media Viewer) обеспечивают хорошее качество видео, это файлы большого размера, как MOV. Формат WMV разработан Microsoft для проигрывателя Windows Media Player. Он поддерживается YouTube, а пользователи Apple могут просматривать эти видеоролики, загрузив Windows Media Player для Apple. Помните, что WMV не позволяет выбрать собственное соотношение сторон.
AVI (Audio Video Interleave) поддерживается практически всеми веб-браузерами на компьютерах под управлением Windows, macOS и Linux. Формат AVI, разработанный Microsoft, обеспечивает высочайшее качество, но AVI-файлы — это тоже файлы большого размера. Этот формат поддерживается YouTube и хорошо подходит для просмотра телепередач.
Формат AVCHD (Advanced Video Coding High Definition) предназначен специально для видео высокой четкости. Эти файлы, созданные для цифровых видеокамер Panasonic и Sony, сжимаются для удобства хранения без потери четкости.
Форматы Flash Video FLV, F4V и SWF (Shockwave Flash) предназначены для Flash Player, но обычно используются для потоковой передачи видео на YouTube. Flash не поддерживается устройствами с iOS.
Разработанный в России формат Matroska Multimedia Container имеет бесплатный открытый исходный код. Он поддерживает практически все кодеки, но сам не поддерживается многими программами. MKV — это разумный выбор для просмотра видео на телевизоре или компьютере с помощью медиаплеера с открытым исходным кодом, например VLC или Miro.
Эти форматы лучше всего подходят для видео, встраиваемого на личный или деловой веб-сайт. Эти файлы имеют небольшой размер, поэтому они быстро загружаются и легко транслируются.
Для записи видео на DVD можно использовать формат MPEG-2 с кодеком H.262.
Редактирование и экспорт видеофайлов
Adobe Premiere Pro позволяет работать с собственным форматом любой камеры, будь то цифровая зеркальная камера, CinemaDNG или другая HD-камера. Благодаря легким рабочим процессам и полной интеграции с другими приложениями Adobe в Premiere Pro вы можете создавать любые видео, даже на мобильных рабочих станциях. После завершения монтажа видео можно экспортировать в новейшие форматы телевещания.
Разбираемся с форматами и кодеками видео
Содержание
Содержание
Современные медийные платформы позволяют пользователям наслаждаться высокодетализированным видео и потрясающими аудиоэффектами в режиме онлайн.
Однако создание подобного контента было бы невозможно без существования кодеков и контейнеров.
Чем кодеки отличаются от контейнера — их часто путают
Для ответа на вопрос, чем кодеки отличаются от контейнеров, необходимо понять, что такое кодеки.
Смысл понятия «кодек» лежит прямо в его названии:
Фактически кодек — это цифровой инструмент компрессии и декомпрессии данных. Компрессия (сжатие данных) необходима для экономии занимаемого файлом места. Например, несжатое видео высокой четкости в raw-формате, при 60 кадрах в секунду способно достигать размеров в полтерабайта на каждый час записи.
Восьмиканальная аудиодорожка в 24-битном разрешении будет занимать 16 мегабит за одну секунду записи. Такие объемы данных не подходят ни для штатного хранения, ни для их передачи онлайн, поэтому для их сжатия применяются специальные формулы, которые и называются кодеками.
Для хранения сжатой информации создаются контейнеры-обертки в определенном формате. Современные контейнеры способны хранить информацию, обработанную разными кодеками. Такие обертки указывают устройству на то, какими кодеками была сжата информация, и по какой формуле ее восстанавливать.
Если разобрать стандартное видео со звуком на кодеки и контейнеры, в результате получится три составные части:
В случае если в видео нет звука, аудиокодек не нужен.
Популярные и прогрессивные кодеки
Большинство создаваемого видеоконтента обрабатывается кодеками XviD, MPEG-1\2, H.264, MPEG-4, DivX, WMV, MJPEG, RealVideo, Bink Video и их вариациями. Для аудиоформатов в основном используют AAC, Opus и MP3-кодеки. Из новинок стоит отметить кодек H.266/VVC, разрабатываемый для потоковой передачи видео в 4K и 8K.
Новый кодек позволяет вдвое сократить объем файла относительно H.265 кодека за счет более сложных алгоритмов. Сложные вычисления потребляют больше ресурсов, до 1000 % от потребления H.265 при кодировании, и до 200% при декодировании.
Какие кодеки в основном поддерживаются современными ТВ и обновляются ли они с прошивкой
Современные системы поддерживают большинство существующих кодеков.
Поддержка кодеков MPEG от первого до четвертого, вариации H.264 для воспроизведения Blu-Ray, а также XviD и DivX, входят в базовый пакет любого современного телевизора.
Ведущие производители всегда следят за ошибками и актуальностью своего программного обеспечения.
Обновление кодеков в процессе прошивки регулируется разработчиками индивидуально под каждую модель SmartTV.
Если новые кодеки необходимы, поддерживаются устройством на аппаратном уровне и не вызывают ошибок отображения, ничего не мешает разработчикам добавить их в ближайших обновлениях.
Не все устройства совместимы с новыми кодеками, поэтому установка неофициальных обновлений прошивки не рекомендуется потому как может привести к ошибкам воспроизведения.
Какие кодеки используются при проигрывании онлайн-видео (современные кодеки youtube)
В настоящее время стандартом большинства видеосервисов стали кодеки H.264 и MPEG-4, значительно реже встречаются кодеки FFDshow, XviD и DivX.
Одним из самых перспективных кодеков является бесплатный AV1-кодек. Разработан сообществом AOMedia, включающим в себя таких гигантов как AMD, Google, Netflix, Mozilla, Nvidia, Intel, ARM и Cisco. Исходный код кодека открыт и свободно распространяется без каких-либо лицензионных отчислений.
Что даст конечному пользователю переход ютуба на современный AV1
Кодек AV1 разрабатывался для воспроизведения видео онлайн, в браузерах Safari, Firefox, Edge и Chrome. Степень сжатия видео кодеком AV1 превосходит кодеки VP8 и H.264 от 30% до 50%, а кодек HEVC до 30–43 % на высоких битрейтах.
Полный переход видео платформы YouTube на AV1-кодек не только ускорит загрузку всех видеороликов от 20% до 50%, но и позволит стримить в разрешении 4K.
Для минимизации потерь качества, при сохранении и конвертации файла рекомендуется использовать кодеки AV1 для видео и Opus для аудио, обернутые в MP4-контейнер.
Видео AVI, MP4 или WMV — что лучше?
Сегодня мы собираемся выступить в роли адвоката дьявола и произведем расследование с пристрастием и применением спецсредств в отношении трех наиболее популярных видеоформатов – AVI, MP4 и WMV.
Для начала полезно уточнить понятия относительно форматов. В общем плане формат видео файла – это контейнер, в котором содержатся данные и кодеки, то есть программы сжатия и восстановления информации.
Не будем вас утомлять таблицами с цифрами, а сразу расскажем о результатах бенчмарков простыми человеческими словами.
Сравнение трех форматов видео по потребительским свойствам
В общем-то, по результат тестов стало понятно, что мы на эти тесты зря потратили время. Все оказалось примерно так, как можно было прогнозировать умозрительным путем исходя из теоретических описаний этих трех форматов видео в Википедии.
В этом формате используются кодеки с наименьшей степенью сжатия. Поэтому вот что:
Наиболее распространенный формат видео – поддерживается на всем, что только думает цифрами. Этот момент полезен для пользователей, у которых в пользовании много устройств разного типа, на альтернативных платформах.
Следует помнить, что это формат является собственность Microsoft и в основном поддерживается на платформах Windows. Могут быть несовместимости на других операционных системах.
Сфера применения
Приступим к оглашению приговора. Исходя и представленных следствием доказательств, можно с уверенностью утверждать нижеследующее.
Формат видео AVI можно рекомендовать для просмотра кинофильмов и музыкальных программ на больших (относительно больших) дисплеях с многоканальной объемной озвучкой.
Едва ли качество AVI окажется достаточно для видеопроектора, даже если проецировать на стену в комнате обычной квартиры.
Но для широкоформатного дисплея компьютера, если диван поставить в дальней стороне комнаты и вооружиться батареей Ячменного Колоса – то вполне годится приятно вечерок скоротать.
Оптимальный формат для просмотра видеофильмов на планшетных компьютерах. Для книжного размера экрана разрешения MP4 вполне хватает.
Считается, что формат MP4 по качественным показателям оптимален еще для заливки видео на канал YouTube.
Хотя, положа руку на сердце – качество видео ряда на Ютубе оставляет желать лучшего, если удержаться от более сильных выражений. По правде – совсем никудышные качество видео на Ютубе.
Например, на сайте Seria-z при равном потреблении трафика качество практически HD.
Даже заложенных в MP4 качественных показателей на YouTube никто не старается достигать.
Так сказать – бюджетный формат. Отлично подходит для просмотра видео в бытовых условиях на мобильном устройстве. Когда на экран смотришь только краем глаза в процессе суеты на кухне или прикрывая смартфон ладошкой на лекциях в колледже.
Зато можно много видео записать на небольшую локальную память мобильного гаджета и карту памяти.
Чем проиграть видео-файлы на MAC
AVI, MP4 и WMA форматы вы можете с легкостью проиграть на MAC с помощью Elmedia Player.
Сжатие видео на пальцах: как работают современные кодеки?
Затраты на хранение данных зачастую становятся основным пунктом расходов при создании системы видеонаблюдения. Впрочем, они были бы несравнимо больше, если бы в мире не существовало алгоритмов, способных сжимать видеосигнал. О том, насколько эффективны современные кодеки, и какие принципы лежат в основе их работы, мы и поговорим в сегодняшнем материале.
Для большей наглядности начнем с цифр. Пускай видеозапись будет вестись непрерывно, в разрешении Full HD (сейчас это уже необходимый минимум, во всяком случае, если вы хотите полноценно использовать функции видеоаналитики) и в режиме реального времени (то есть, с фреймрейтом 25 кадров в секунду). Предположим также, что выбранное нами оборудование поддерживает аппаратное кодирование H.265. В этом случае при разных настройках качества изображения (высоком, среднем и низком) мы получим примерно следующие результаты.
Кодек
Интенсивность движения в кадре
Использование дискового пространства за сутки, ГБ
H.265 (Высокое качество)
H.265 (Высокое качество)
H.265 (Высокое качество)
H.265 (Среднее качество)
H.265 (Среднее качество)
H.265 (Среднее качество)
H.265 (Низкое качество)
H.265 (Низкое качество)
H.265 (Низкое качество)
Но если бы сжатия видео не существовало в принципе, мы бы увидели совсем иные цифры. Попробуем разобраться, почему. Видеопоток представляет собой не что иное, как последовательность статичных картинок (кадров) в определенном разрешении. Технически каждый кадр является двумерным массивом, содержащим информацию об элементарных единицах (пикселях), формирующих изображение. В системе TrueColor для кодирования каждого пикселя требуется 3 байта. Таким образом, в приведенном примере мы бы получили битрейт:
Учитывая, что в сутках 86400 секунд, цифры выходят поистине астрономические:
Итак, если бы мы записывали видео без сжатия в максимальном качестве при заданных условиях, то для хранения данных, полученных с одной единственной видеокамеры в течение суток нам бы потребовалось 12 терабайт дискового пространства. Но даже система безопасности квартиры или малого офиса предполагает наличие, как минимум, двух устройств видеофиксации, тогда как сам архив необходимо сохранять в течение нескольких недель или даже месяцев, если того требует законодательство. То есть, для обслуживания любого объекта, даже весьма скромных размеров, потребовался бы целый дата-центр!
К счастью, современные алгоритмы сжатия видео помогают существенно экономить дисковое пространство: так, использование кодека H.265 позволяет сократить объем видео в 90 (!) раз. Добиться столь впечатляющих результатов удалось благодаря целому стеку разнообразных технологий, которые давно и успешно применяются не только в сфере видеонаблюдения, но и в «гражданском» секторе: в системах аналогового и цифрового телевидения, в любительской и профессиональной съемке, и многих других ситуациях.
Наиболее простой и наглядный пример — цветовая субдискретизация. Так называют способ кодирования видео, при котором намеренно снижается цветовое разрешение кадров и частота выборки цветоразностных сигналов становится меньше частоты выборки яркостного сигнала. Такой метод сжатия видеоданных полностью оправдан как с позиции физиологии человека, так и с точки зрения практического применения в области видеофиксации. Наши глаза хорошо замечают разницу в яркости, однако гораздо менее чувствительны к перепадам цвета, именно поэтому выборкой цветоразностных сигналов можно пожертвовать, ведь большинство людей этого попросту не заметит. В то же время, сложно представить, как в розыск объявляют машину цвета «паука, замышляющего преступление»: в ориентировке будет написано «темно-серый», и это правильно, ведь иначе прочитавший описание авто даже не поймет, о каком оттенке идет речь.
А вот со снижением детализации все оказывается уже совсем не так однозначно. Технически квантование (то есть, разбиение диапазона сигнала на некоторое число уровней с последующим их приведением к заданным значениям) работает великолепно: используя данный метод, размер видео можно многократно уменьшить. Но так мы можем упустить важные детали (например, номер проезжающего вдалеке автомобиля или черты лица злоумышленника): они окажутся смазаны и такая запись будет для нас бесполезной. Как же поступить в этой ситуации? Ответ прост, как и все гениальное: стоит взять за точку отсчета динамические объекты, как все тут же становится на свои места. Этот принцип успешно используется со времен появления кодека H.264 и отлично себя зарекомендовал, открыв ряд дополнительных возможностей для сжатия данных.
Это было предсказуемо: разбираемся, как H.264 сжимает видео
Вернемся к таблице, с которой мы начали. Как видите, помимо таких параметров, как разрешение, фреймрейт и качество картинки решающим фактором, определяющим конечный размер видео, оказывается уровень динамичности снимаемой сцены. Это объясняется особенностями работы современных видеокодеков вообще, и H.264 в частности: используемый в нем механизм предсказания кадров позволяет дополнительно сжимать видео, при этом практически не жертвуя качеством картинки. Давайте посмотрим, как это работает.
Кодек H.264 использует несколько типов кадров:
Поскольку в процессе вычитания возможны ошибки, приводящие к появлению графических артефактов, то через какое-то количество кадров схема повторяется: вновь формируется опорный кадр, а вслед за ним — серия кадров с изменениями.
Полное изображение формируется путем «наложения» P-кадров на опорный кадр. При этом появляется возможность независимой обработки фона и движущиеся объектов, что позволяет дополнительно сэкономить дисковое пространство без риска упустить важные детали (черты лиц, автомобильные номера и т. д.). В случае же с объектами, совершающими однообразные движения (например, вращающимися колесами машин) можно многократно использовать одни и те же разностные кадры.
Независимая обработка статических и динамических объектов позволяет сэкономить дисковое пространство
Данный механизм носит название межкадрового сжатия. Предсказанные кадры формируются на основе анализа широкой выборки зафиксированных состояний сцены: алгоритм предвидит, куда будет двигаться тот или иной объект в поле зрения камеры, что позволяет существенно снизить объем записываемых данных при наблюдении за, например, проезжей частью.
Кодек формирует кадры, предсказывая, куда будет двигаться объект
В свою очередь, использование двунаправленных предсказанных кадров позволяет в несколько раз сократить время доступа к каждому кадру в потоке, поскольку для его получения будет достаточно распаковать только три кадра: B, содержащий ссылки, а также I и P, на которые он ссылается. В данном случае цепочку кадров можно изобразить следующим образом.
Такой подход позволяет существенно повысить скорость быстрой перемотки с показом и упростить работу с видеоархивом.
В чем разница между H.264 и H.265?
В H.265 используются все те же принципы сжатия, что и в H.264: фоновое изображение сохраняется единожды, а затем фиксируются лишь изменения, источником которых являются движущиеся объекты, что позволяет значительно снизить требования не только к объему хранилища, но и к пропускной способности сети. Однако в H.265 многие алгоритмы и методы прогнозирования движения претерпели значительные качественные изменения.
Так, обновленная версия кодека стала использовать макроблоки дерева кодирования (Coding Tree Unit, CTU) переменного размера с разрешением до 64×64 пикселей, тогда как ранее максимальный размер такого блока составлял лишь 16×16 пикселей. Это позволило существенно повысить точность выделения динамических блоков, а также эффективность обработки кадров в разрешении 4K и выше.
Кроме того, H.265 обзавелся улучшенным deblocking filter — фильтром, отвечающим за сглаживание границ блоков, необходимым для устранения артефактов по линии их стыковки. Наконец, улучшенный алгоритм прогнозирования вектора движения (Motion Vector Predictor, MVP) помог заметно снизить объем видео за счет радикального повышения точности предсказаний при кодировании движущихся объектов, чего удалось достичь за счет увеличения количества отслеживаемых направлений: если ранее учитывалось лишь 8 векторов, то теперь — 36.
Помимо всего перечисленного выше, в H.265 была улучшена поддержка многопоточных вычислений: квадратные области, на которые разбивается каждый кадр при кодировании, теперь могут обрабатываться независимо одна от другой. Появилась и поддержка волновой параллельной обработки данных (Wavefront Parallelel Processing, WPP), что также способствует повышению производительности сжатия. При активации режима WPP обработка CTU осуществляется построчно, слева направо, однако кодирование каждой последующей строки может начаться еще до завершения предыдущей в том случае, если данных, полученных из ранее обработанных CTU, для этого достаточно. Кодирование различных строк CTU с временной задержкой со сдвигом, наряду с поддержкой расширенного набора инструкций AVX/AVX2 позволяет дополнительно повысить скорость обработки видеопотока в многоядерных и многопроцессорных системах.
Флэш-карты для видеонаблюдения: когда значение имеет не только размер
И вновь вернемся к табличке, с которой мы начали сегодняшний разговор. Давайте подсчитаем, сколько дискового пространства нам понадобится в том случае, если мы хотим хранить видеоархив за последние 30 дней при максимальном качестве видеозаписи:
По нынешним меркам 4 терабайта для винчестера индустриального класса — практически ничто: современные жесткие диски для видеонаблюдения имеют емкость до 14 терабайт и могут похвастаться рабочим ресурсом до 360 ТБ в год при MTBF до 1.5 миллионов часов. Что же касается карт памяти, то здесь все оказывается не так однозначно.
В IP-камерах флэш-карты играют роль резервных хранилищ: данные на них постоянно перезаписываются, чтобы в случае потери связи с видеосервером недостающий фрагмент видеозаписи можно было восстановить из локальной копии. Такой подход позволяет существенно повысить отказоустойчивость всей системы безопасности, однако при этом сами карты памяти испытывают колоссальные нагрузки.
Как видно из нашей таблицы, даже при низком качестве изображения и при условии минимальной активности в кадре, всего за сутки будет записано около 24 ГБ видео. А это значит, что 128-гигабайтная карточка будет полностью перезаписана менее чем за неделю. Если же нам требуется получать максимально качественную картинку, то все данные на таком носителе будут полностью обновляться раз в сутки! И это лишь при разрешении Full HD. А если нам понадобится картинка в 4K? В этом случае нагрузка вырастет практически в два раза (в заданных условиях видео в максимальном качестве потребует уже 250 ГБ).
При бытовом использовании подобное попросту невозможно, поэтому даже самая бюджетная карта памяти способна прослужить вам несколько лет к ряду без единого сбоя. А все благодаря алгоритмам выравнивания износа (wear leveling). Схематично их работу можно описать следующим образом. Пусть в нашем распоряжении есть новенькая флеш-карта, только что из магазина. Мы записали на нее несколько видеороликов, использовав 7 из 16 гигабайт. Через некоторое время мы удалили часть ненужных видео, освободив 3 гигабайта, и записали новые, объем которых составил 2 ГБ. Казалось бы, можно задействовать только что освободившееся место, однако механизм выравнивания износа выделит под новые данные ту часть памяти, которая ранее никогда не использовалась. Хотя современные контроллеры «тасуют» биты и байты куда более изощренно, общий принцип остается неизменным.
Напомним, что кодирование битов информации происходит путем изменения заряда в ячейках памяти за счет квантового туннелирования электронов сквозь слой диэлектрика, что вызывает постепенный износ диэлектрических слоев с последующей утечкой заряда. И чем чаще меняется заряд в конкретной ячейке, тем раньше она выйдет из строя. Выравнивание износа как раз направлено на то, чтобы каждая из доступных ячеек перезаписывалась примерно одинаковое количество раз и, таким образом, способствует увеличению срока службы карты памяти.
Нетрудно догадаться, что wear leveling перестает играть хоть сколько-нибудь значимую роль в том случае, если флэш-карта постоянно перезаписывается целиком: здесь на первый план уже выходит выносливость самих чипов. Наиболее объективным критерием оценки последней является максимальное количество циклов программирования/стирания (program/erase cycle), или, сокращенно, циклов P/E, которое способно выдержать флеш-память. Также достаточно точным и в данном случае наглядным (так как мы можем заранее рассчитать объемы перезаписи) показателем является коэффициент TBW (Terabytes Written). Если в технических характеристиках указан лишь один из перечисленных показателей, то вычислить другой не составит особого труда. Достаточно воспользоваться следующей формулой:
TBW = (Емкость × Количество циклов P/E)/1000
Так, например, TBW флеш-карты емкостью 128 гигабайт, ресурс которой составляет 200 P/E, будет равен: (128 × 200)/1000 = 25,6 TBW.
Давайте считать дальше. Выносливость карт памяти потребительского уровня составляет 100–300 P/E, и 300 — это в самом лучшем случае. Опираясь на эти цифры, мы можем с достаточно высокой точностью оценить срок их службы. Воспользуемся формулой и заполним новую таблицу для карты памяти емкостью 128 ГБ. Возьмем за ориентир максимальное качество картинки в Full HD, то есть в сутки камера будет записывать 138 ГБ видео, как мы выяснили ранее.
Ресурс карты памяти, циклов P/E