Cos’è il video encoding e come funziona? La tecnica per la compressione dei video

IES Italia ha ideato e sviluppato Tangram, la piattaforma che codifica i video, attraverso la tecnologia Blockchain. Ma cosa si intende quando parliamo di codifica video o, come è chiamata più comunemente dagli esperti di settore, video encoding?

In parole semplici, la codifica video è il processo di compressione e conversione del contenuto video. L'obiettivo finale è occupare meno spazio, consumare meno banda e rendere più fluida l’esperienza per gli utenti. Va da sé che il processo di compressione causa una perdita consistente di informazioni, tanto che maggiore è quella applicata, maggiore sarà il numero di dati eliminati nel video. Il risultato sarà una versione diversa dall’originale proprio a causa della mancanza di dati.

Perché la codifica dei video è così importante?

La codifica dei video è fondamentale per lo streaming, in quanto semplifica la trasmissione di video in internet, attraverso un processo di compressione. La compressione riduce la larghezza di banda richiesta e, allo stesso tempo, offre un'esperienza di qualità. Senza questa operazione, infatti, i contenuti video grezzi non permetterebbero a molti utenti di poter vedere contenuti su internet a causa di velocità di connessione non adeguate. Il protagonista di questo processo è il bitrate ovvero la velocità di trasmissione di dati digitali che possono essere trasferiti su un canale di comunicazione in un dato intervallo di tempo. Nello streaming, il bitrate determinerà se gli utenti possono vedere facilmente il contenuto o se si troveranno in balìa del buffering del video.

Un altro aspetto fondamentale nella codifica dei video è la compatibilità. A volte, infatti, il contenuto è già compresso in una dimensione adeguata, ma deve ancora essere codificato per essere compatibile con diversi dispositivi e applicazioni, sebbene questo sia spesso descritto come transcodifica.

Il processo di codifica video è dettato da codec video che sono standard di compressione eseguiti tramite applicazioni software o hardware. Ogni codec è costituito da un codificatore per comprimere il video e un decodificatore per ricreare un'approssimazione del video per la riproduzione.
Il nome codec deriva, infatti, dalla fusione delle parole “encoder” e “decoder”.

Ma qual è il migliore codec?

Dipende dalla tipologia di video. In questa occasione descriveremo il più utilizzato.

Per lo streaming video di alta qualità su internet, H.264 è sicuramente il codec più utilizzato per la maggior parte del traffico multimediale. Questo codec è considerato di eccellente qualità, velocità di codifica e efficienza di compressione, pur non essendo efficiente come il successivo standard di compressione HEVC (High Efficiency Video Coding, noto anche come H.265). H.264 può anche supportare lo streaming di video 4K, una vera conquista per un codec creato nel 2003.

Ora che abbiamo una panoramica sui codec, esaminiamo alcune tecniche di compressione.

Tecniche di compressione

La tecnica più utilizzata per la compressione è il ridimensionamento della risoluzione. Infatti, maggiore è la risoluzione di un video, maggiore è l'informazione inclusa in ciascun fotogramma.
Un metodo per diminuire la quantità di dati è ridurre la dimensione dell'immagine e quindi ricampionare. Questo creerà meno pixel, riducendo il livello di dettaglio dell'immagine, a tutto vantaggio della riduzione della quantità di informazioni necessarie. Questo processo permette di avere più livelli di qualità per un video, che corrispondono a diverse risoluzioni create. Un esempio pratico è quando si guarda un film in streaming, prima di riprodurlo, infatti, si può scegliere a quale risoluzione guardarlo, a patto che il proprio dispositivo la supporti.

Una tecnica di compressione video che potrebbe non essere ampiamente realizzata è l'interframe. Questo processo riduce le informazioni "ridondanti" da una cornice all'altra.

Un’altra tecnica è il P-frame, abbreviazione di frame predittivo, ovvero ha la capacità di guardare indietro verso un i-frame o un altro P-frame e capire se ci sono immagini uguali. Se è così, quella parte sarà esclusa per risparmiare spazio.

B-frame, invece, è il frame predittivo bidirezionale, che offre una buona compressione senza nulla togliere all'esperienza visiva. Questa tecnica, tuttavia, richiede un profilo di codifica più elevato.

Un’altra tecnica è quella che permette di intervenire sul colore, questo processo chiamato “chroma subsampling”, cerca di preservare la luminosità dell’immagine sacrificando la qualità del colore. Infine, un altro metodo per comprimere il video è ridurre la quantità di fotogrammi al secondo. Questo può essere un po' più invasivo di altri sistemi di compressione, perché abbassare troppo la frequenza dei fotogrammi causa una fruizione meno fluida del contenuto.

Il video encoding Tangram

IES Italia ha ideato Tangram per la codifica e la trasmissione di video, una piattaforma digitale che si avvale dell’utilizzo della tecnologia Blockchain, vera novità in questo genere di servizio. Il network peer-to-peer che elabora le task può lavorare su un numero esteso di nodi senza la necessità di nuove configurazioni manuali. Grazie alla Blockchain viene inoltre garantita la tracciabilità di tutto il lavoro all’interno della rete, il controllo della qualità e la protezione del copyright del cliente. La distribuzione del lavoro su nodi pubblici permette l’abbattimento delle spese per l’infrastruttura, portando a costi minori per usufruire del servizio e un consistente miglioramento in termini di velocità.

Tangram è stato possibile grazie alla Blockchain, una tecnologia sicura, che non è una tendenza, è il futuro. Questa sofisticata tecnologia si è già rivelata molto versatile e ha il potenziale per generare un cambiamento profondo e positivo in diversi ambiti del mercato digitale. Il team di IES Italia è solo all’inizio dell’affascinante viaggio di esplorazione dei suoi infiniti campi di applicazione. Stay tuned!