مقایسه کدک‌های H.264، H.265 و AV1 به زبان ساده

اگر اهل دانلود فیلم و سریال با کیفیت بالا هستید، یا ویدیوهای 4K در یوتیوب تماشا می‌کنید، حتماً با یک معمای عجیب روبرو شده‌اید: چگونه ممکن است یک فیلم سینمایی کامل با کیفیت عالی 4K، تنها ۲ گیگابایت حجم داشته باشد، در حالی که نسخه قدیمی‌تر همان فیلم با کیفیت پایین‌تر 1080p، حجمش دو برابر است؟ راز این ماجرا در تکنولوژی پنهانی به نام کدک ویدیویی نهفته است. وقتی به نام فایل‌ها یا مشخصات ویدیوهای آنلاین دقت می‌کنید، با عبارات مرموزی مانند h.264، h.265 (HEVC) و اخیراً AV1 مواجه می‌شوید. این‌ها فقط اسم‌های فنی نیستند؛ بلکه نشان‌دهنده جنگی بزرگ بر سر کیفیت در برابر حجم هستند. در این مقاله، به زبان ساده و بدون استفاده از اصطلاحات پیچیده مهندسی، این سه غول دنیای تصویر را مقایسه می‌کنیم و می‌فهمیم چگونه تکنولوژی‌های جدیدتر، حجم فایل‌ها را به طرز جادویی نصف می‌کنند.

چرا به فشرده‌سازی ویدیو نیاز داریم؟

قبل از معرفی استانداردها، باید بدانیم چرا اصلاً ویدیوها را فشرده می‌کنیم. یک فایل ویدیویی دیجیتال، در واقع هزاران فریم است که پشت سر هم پخش می‌شوند. اگر یک دوربین حرفه‌ای تنها یک دقیقه فیلم با کیفیت ۴K ضبط کند و هیچ‌گونه فشرده‌سازی روی آن انجام ندهد (حالت Raw)، حجم آن فایل به چندین گیگابایت می‌رسد!

ذخیره کردن، دانلود کردن و استریم آنلاین چنین فایل‌های غول‌پیکری عملاً غیرممکن است. اینجاست که کدک‌ها وارد میدان می‌شوند. کدک‌ها الگوریتم‌های هوشمندی هستند که فایل ویدیویی خام را می‌گیرند، اطلاعات اضافی آن را دور می‌ریزند تا حجمش کم شود (Encode)، و هنگام پخش دوباره آن را بازسازی می‌کنند (Decode).

معرفی سه استاندارد اصلی: گذشته، حال و آینده

در حال حاضر، سه استاندارد اصلی در دنیای ویدیو حکمرانی می‌کنند:

۱. استاندارد H,۲۶۴ (یا AVC)

این کدک (معروف به x۲۶۴) سال‌هاست که استاندارد اصلی دنیای ویدیو است. تقریباً هر دستگاهی که در ۱۵ سال اخیر ساخته شده (از گوشی‌های ارزان تا تلویزیون‌های قدیمی) می‌تواند آن را پخش کند. این فرمت برای کیفیت ۱۰۸۰p عالی بود، اما برای دنیای ۴K کمی قدیمی شده است.

۲. استاندارد H,۲۶۵ (یا HEVC)

این کدک (معروف به x۲۶۵) جانشین H,۲۶۴ است. هدف اصلی آن یک انقلاب بود: ارائه همان کیفیت تصویر H.۲۶۴، اما با حدود ۵۰ درصد کاهش حجم فایل. این فرمت، استریم کردن و ذخیره ویدیوهای ۴K را امکان‌پذیر کرد.

۳. استاندارد AV۱

جدیدترین بازیگر میدان، AV۱ است. این کدک توسط غول‌هایی مثل گوگل، نتفلیکس و مایکروسافت توسعه داده شده است. هدف AV۱ دو چیز است:

فشرده‌سازی حتی بهتر از x۲۶۵ (حدود ۳۰٪ حجم کمتر نسبت به x۲۶۵ در کیفیت برابر).
رایگان و متن‌باز بودن (برخلاف x۲۶۵ که هزینه لایسنس گرانی دارد).

چگونه H,۲۶۵ و AV۱ حجم را نصف می‌کنند؟

هر سه کدک از یک اصل پایه استفاده می‌کنند: «ذخیره نکردن چیزهای تکراری». اگر در یک سکانس ۱۰ ثانیه‌ای، دیوار پشت سر بازیگر ثابت است، کدک فقط یک بار آن را ذخیره می‌کند و در فریم‌های بعدی آن را کپی می‌کند.

اما تفاوت آن‌ها در میزان هوشمندی در انجام این کار است.

تفاوت در بلوک‌بندی تصویر

کدک‌ها تصویر را به مربع‌های کوچکی تقسیم می‌کنند تا آن‌ها را تحلیل کنند.

روش H,۲۶۴ (قدیمی): از مربع‌های کوچک با اندازه ثابت (معمولاً ۱۶x۱۶ پیکسل) استفاده می‌کند. مثل این است که بخواهید کف یک سالن بزرگ را فقط با کاشی‌های کوچک ۱۰ سانتی‌متری بپوشانید؛ تعداد کاشی‌ها خیلی زیاد می‌شود.
روش H,۲۶۵ (هوشمند): انعطاف‌پذیر است و می‌تواند از بلوک‌های بسیار بزرگتر (تا ۶۴x۶۴) برای مناطق ساده (مثل آسمان آبی صاف) استفاده کند. استفاده از بلوک‌های کمتر برای مناطق ساده، دلیل اصلی کاهش ۵۰ درصدی حجم است.
روش AV۱ (فوق هوشمند): AV۱ این ایده را یک قدم فراتر می‌برد. این کدک می‌تواند بلوک‌ها را به شکل‌های پیچیده‌تر و کارآمدتری تقسیم کند و از الگوریتم‌های پیش‌بینی حرکت بسیار پیشرفته‌تری استفاده کند. این پیچیدگی بیشتر، باعث می‌شود اطلاعات باز هم کمتری برای توصیف تصویر نیاز باشد و حجم نهایی نسبت به H,۲۶۵ باز هم کاهش یابد.

چرا همه چیز هنوز AV۱ نیست؟

اگر AV۱ اینقدر عالی است که حجم را به حداقل می‌رساند و رایگان هم هست، چرا هنوز همه جا از آن استفاده نمی‌شود؟ پاسخ در یک کلمه است: قدرت پردازش .

هرچه فشرده‌سازی هوشمندتر و پیچیده‌تر باشد، محاسبات ریاضی سنگین‌تری برای ساختن و پخش کردن آن نیاز است.

برای تولیدکننده (Encode): تبدیل یک فیلم خام به فرمت AV۱ زمان و قدرت CPU وحشتناکی نیاز دارد (بسیار بیشتر از H,۲۶۵).
برای مصرف‌کننده (Decode): پخش کردن فایل AV۱ فشار زیادی به دستگاه می‌آورد. اگر گوشی یا تلویزیون شما قدیمی باشد و قطعه سخت‌افزاری مخصوص (Hardware Decoder) برای AV۱ نداشته باشد، هنگام پخش ویدیو داغ می‌کند، باتری را می‌بلعد و تصویر لگ می‌زند.

(دستگاه‌های ساخته شده از سال ۲۰۲۰ به بعد کم‌کم در حال اضافه کردن پشتیبانی سخت‌افزاری از AV۱ هستند).

جدول مقایسه سریع H,۲۶۴ ،H,۲۶۵ وAV۱:

ویژگی	H.264 (AVC)	H.265 (HEVC)	AV1
کارایی فشرده‌سازی	خوب (پایه)	عالی (۵۰% بهتر از H.264)	فوق‌العاده (۳۰% بهتر از H.265)
بهترین استفاده برای	1080p، دستگاه‌های قدیمی	4K، آرشیو فیلم	4K/8K، استریمینگ (یوتیوب/نتفلیکس)
سازگاری دستگاه‌ها	تقریباً ۱۰۰% همه جا	بسیار خوب (دستگاه‌های مدرن)	در حال رشد (دستگاه‌های جدید)
فشار پردازشی (پخش)	کم	زیاد	بسیار زیاد (نیاز به سخت‌افزار جدید)
هزینه لایسنس	دارد (ارزان)	دارد (گران و پیچیده)	رایگان و متن‌باز

کدام را انتخاب کنیم؟

H,۲۶۴ (x۲۶۴): اگر می‌خواهید ویدیویی بسازید که مطمئن باشید روی هر دستگاهی در کره زمین پخش می‌شود، این امن‌ترین گزینه است.
H,۲۶۵ (x۲۶۵): در حال حاضر بهترین تعادل بین کیفیت و حجم برای آرشیو کردن فیلم‌های ۴K روی هارد دیسک است. اکثر تلویزیون‌ها و گوشی‌های فعلی آن را به خوبی پخش می‌کنند.
AV۱: آینده است. پلتفرم‌هایی مثل یوتیوب و نتفلیکس برای صرفه‌جویی در پهنای باند به شدت به سمت آن می‌روند. اگر سخت‌افزار جدیدی دارید که از آن پشتیبانی می‌کند، بهترین کیفیت و کمترین حجم را تجربه خواهید کرد.