Объёмы несжатого видео и аудио
Перед тем как говорить о сжатии, важно понять, почему оно вообще необходимо. Для этого рассмотрим, насколько велики объёмы данных, которые генерируются при записи даже простого видео без какого-либо сжатия. Мы сравним несжатые потоки с тем, к чему мы привыкли в повседневной жизни — потоковым видео, видеоконференциям, записям с камер — и увидим, насколько радикально сжатие меняет масштабы.
Сколько данных генерирует несжатое видео?
Представим, что мы хотим записать видео в цифровом виде. Для этого изображение разбивается на пиксели, каждый из которых имеет определённый цвет. Цвет, в свою очередь, кодируется с помощью трёх компонент: красного, зелёного и синего (RGB). Обычно на каждый канал цвета отводится по 8 бит, то есть один пиксель занимает 24 бита (3 байта).
Чтобы рассчитать, сколько данных генерируется за одну секунду, нужно умножить:
- количество пикселей в одном кадре,
- на количество бит на пиксель,
- на количество кадров в секунду (FPS — frames per second).
Формула битрейта несжатого видео:
Рассмотрим несколько реальных примеров.
Примеры расчётов для популярных разрешений
Допустим, мы используем 8 бит на канал (24 бита на пиксель) и частоту 30 кадров в секунду.
| Разрешение | Пикселей на кадр | Битрейт (бит/с) | Битрейт (Мбит/с) | Байт/с (МБ/с) | ГБ за 1 минуту |
|---|---|---|---|---|---|
| 720p (1280×720) | 921 600 | 921 600 × 24 × 30 | ~211 Мбит/с | ~26.4 МБ/с | ~1.58 ГБ |
| 1080p (1920×1080) | 2 073 600 | 2 073 600 × 24 × 30 | ~470 Мбит/с | ~58.8 МБ/с | ~3.53 ГБ |
| 4K (3840×2160) | 8 294 400 | 8 294 400 × 24 × 30 | ~1.89 Гбит/с | ~236 МБ/с | ~14.16 ГБ |
| 8K (7680×4320) | 33 177 600 | 33 177 600 × 24 × 30 | ~7.57 Гбит/с | ~946 МБ/с | ~56.76 ГБ |
⚠️ Примечание: это — только видео. Мы пока не учитываем аудио, дополнительные данные (например, метаданные), и тем более — сжатие.
Что означают эти цифры на практике?
- 1 минута 1080p видео в несжатом виде — это более 3.5 гигабайт.
- 1 час 1080p видео — около 212 гигабайт.
- 1 минута 4K видео — почти 15 гигабайт.
- 1 час 4K видео — более 800 гигабайт.
Теперь представим, что вы хотите передавать такое видео по сети. Для 4K с 30 кадрами в секунду нужно почти 2 гигабита в секунду. Это в 40 раз больше, чем типичный доступный битрейт для домашнего интернета (50 Мбит/с). Даже в локальной сети такое сложно реализовать без специализированного оборудования.
А что с аудио?
Аудио, к счастью, занимает значительно меньше места, но и здесь без сжатия всё может быстро выйти из-под контроля.
Для расчёта битрейта несжатого аудио используется формула:
Пример: стерео-аудио (2 канала), 16 бит, 48 кГц:
Это около 192 кБ/с, или 11.5 МБ в минуту. За час — ~690 МБ.
🔹 Для сравнения: несжатое аудио CD (44.1 кГц, 16 бит, стерео) — 1.41 Мбит/с, или 74 минуты на 650 МБ.
В контексте видео — это мало, но если мы работаем с многоканальным аудио (например, 5.1 или 7.1), битрейт возрастает пропорционально.
Контраст: несжатое vs сжатое видео
Теперь сравним эти огромные цифры с тем, что мы реально видим в повседневности.
| Формат видео | Типичный битрейт | Степень сжатия (относительно 1080p) |
|---|---|---|
| Не сжатое 1080p (30 fps) | 470 Мбит/с | 1× (база) |
| YouTube (1080p, сжатие) | 5–8 Мбит/с | ~60–90× сжатие |
| Стриминг (Twitch, 1080p) | 3–6 Мбит/с | ~80–150× сжатие |
| IP-камера (1080p) | 2–4 Мбит/с | ~120–230× сжатие |
| Сжатое 4K (YouTube) | 15–25 Мбит/с | ~75–125× сжатие (относительно 4K) |
🔄 То есть современные кодеки сжимают видео в 60–200 раз без значительной потери воспринимаемого качества.
Почему это важно?
Без сжатия:
- Хранение видео стало бы физически невозможным на обычных носителях.
- Передача по сети — нереальной даже в локальных сетях без специального оборудования.
- Обработка в реальном времени (видеоконференции, трансляции) — невозможной на большинстве устройств.
Сжатие позволяет:
- уменьшить объёмы данных в десятки и сотни раз,
- передавать видео по интернету,
- записывать часы видео на SD-карту,
- запускать видеопотоки на смартфонах и одноплатных компьютерах.
Вывод
Несжатое видео — это технически возможный, но практически неприменимый формат. Даже короткая запись в 4K создаёт гигабайты данных за минуту. Современные технологии — от видеонаблюдения до онлайн-кинотеатров — возможны только благодаря эффективному сжатию.
В следующих разделах мы разберём, как это сжатие работает, какие есть компромиссы, и почему мы готовы мириться с потерями ради таких выигрышей.