کدک چیست و چه نقشی در شبکه‌های ارتباطی دارد؟

کدک چیست؟

کدک یک دستگاه سخت‌افزاری یا یک فرایند نرم‌افزار محور است که برای کاهش حجم داده‌های صوتی و تصویری که قرار است از طریق بسترهای اینترنتی مبادله شوند اقدام به فشرده‌سازی و از فشرده خارج کردن داده‌ها می‌کند. این تکنیک به‌ویژه در ارتباط با کنفرانس‌های ویدیویی و استریم‌های ویدیویی که باید کمترین مقدار ممکن داده‌ها از طریق کانال ارتباطی با بهترین کیفیت ارسال یا دریافت شوند کاربرد دارد. دومین کاربرد کدک‌ها تبدیل داده‌ها از قالبی به قالب دیگر است. به‌طور مثال، در دنیای چندرسانه‌ای، کدک‌ها داده‌های یک فایل ویدیویی را دریافت می‌کنند و فرایند تبدیل داده‌ها از قالبی به قالب دیگر را انجام می‌دهند که به این فرایند کدگذاری (Encoding) گفته می‌شود. در نقطه مقابل این فرایند، کدگشایی قرار داد که داده‌ها در مقصد از قالبی به قالب دیگر تبدیل می‌شوند. در دنیای ارتباطات، رویکرد فوق باعث می‌شود تا فرایند برگزاری یک کنفرانس ویدیویی یا انتقال صوت بر بستر اینترنت (VoIP) به‌شکل پویا و روانی انجام شود، زیرا داده‌های کمتری ارسال می‌شوند و یک نشست ویدیویی به‌شکل روان برگزار شود. در تکنیک فوق کدک داده‌های یک منبع ورودی را دریافت و آن‌ها را کدگذاری می‌کند (تبدیل قالب) و در خروجی فرایند کدگشایی را انجام می‌دهد تا یک نشست ارتباطی به‌شکل روان انجام شود. برای درک بهتر کاری که کدک انجام می‌دهد به یک مثال ساده دقت کنید.

مطلب پیشنهادی

کدک aptX چگونه باعث بهبود کیفیت صدای دستگاه‌های بلوتوثی می‌شود؟

به‌طور مثال، هنگامی که یک فایل ویدیویی در یک نرم‌افزار ویرایش ویدیو ایجاد می‌کنید، در زمان ساخت فایل نهایی باید به دو نکته مهم کیفیت و حجم فایل دقت کنید. نرم‌افزارهای ویرایش فایل‌های ویدیویی مثل ادوبی پریمایر یا Ulead Studio خروجی‌های مختلفی پیشنهاد می‌کنند که برخی خاص‌منظوره و برای پخش روی یک دستگاه خاص هستند و برخی دیگر قابلیت اجرا روی پلتفرم‌های مختلف را دارند. با این‌حال، وجه اشتراک تمامی این گزینه‌ها، مفهومی به‌نام کدک (Codec) است. کدک همان‌گونه که اشاره شد ممکن است سخت‌افزاری یا نرم‌افزاری باشد. در هر دو حالت کاری که کدک انجام می‌دهد، تبدیل داده‌ها و کپسوله‌سازی (Encapsulation) برای انتقال از طریق شبکه است. کدک‌های ویدیویی و صوتی از الگوریتمی نرم‌افزاری که ممکن است روی پردازنده‌های رایج یا سخت‌افزار اختصاصی و بهینه‌شده برای این فرایند اجرا شوند استفاده می‌کنند تا فرایند کپسوله‌ کردن و از کپسوله خارج کردن داده‌ها با سهولت انجام شود. به لحاظ تخصصی کدک‌ها به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که عملکرد فنی آن‌ها موضوع این مقاله نیست، با این‌وجود، این نکته را بدانید که کدک‌های پیش‌‌بینی‌کننده (Predictive) با استفاده از یک الگوریتم محاسباتی دنباله‌ای از داده‌های مرتبط و شبیه به‌یکدیگر را شناسایی کرده و فرایند فشرده‌سازی با هدف انتقال آسان داده‌ها از طریق شبکه را روی آن‌ها اعمال می‌کنند. به‌طوری که در مقصد بایت‌ها به داده‌های صوتی و ویدیویی قابل فهم برای رسانه تبدیل می‌شوند. کدک‌های تبدیل‌کننده (Transformative) داده‌ها را به بلوک‌های تفکیک شده از یکدیگر و مدیریت‌پذیر تبدیل و سپس ذخیره‌سازی می‌کنند. تمامی پلتفرم‌های ابرمحور بزرگ در جهان از کدهای مختلفی پشتیبانی می‌کنند، با این‌حال، H.264 اصلی‌ترین گزینه است، زیرا کیفیت مناسبی ارایه می‌کند و اندازه فایل ویدیویی را به‌گونه‌ای کاهش می‌دهد تا کیفیت تصویر افت پیدا کند. در دنیای امروز، کدگذاری و کدگشایی سیگنال‌های صوتی و تصویری برای تبدیل فیلم‌ها و اصوات به بیت‌های اطلاعاتی قابل انتقال و قابل فهم برای کامپیوترها ضروری است. ابرآروان به‌عنوان یکی از شرکت‌های ارایه‌دهندگان خدمات ابری، برای آن‌که به تولیدکنندگان محتوای ویدیویی کمک کند تا محتوای چندرسانه‌ای با کیفیتی در اختیار مخاطبان قرار دهند نه تنها از کدک فوق پشتیبانی می‌کند، بلکه به‌توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد بیت‌ریت، تفکیک‌پذیری، Sample Rate و سایر معیارهای مهم در زمان ساخت فایل‌های ویدیویی را بر حسب نیاز انتخاب کنند. بنابراین، در ساخت فایل‌های ویدیویی H.264 و بارگذاری آن‌ها روی زیرساخت ویدیویی ابرآروان با مشکل خاصی روبرو نیستید. علاوه بر این، نکته مهم دیگری که باید به‌آن دقت کنید این است که زیرساخت ویدیویی ابرآروان از کدک صوتی -LC  مخفف Advanced Audio Codec نیز پشتیبانی می‌کند. 

پر کاربردترین کدک مورد استفاده در کاربردهای چندرسانه‌ای

کدک H.264 در کاربردهای مختلف از ساخت دی‌وی‌دی‌ها گرفته تا فیلم‌های یوتیوب استفاده می‌شود. عملکرد کدک مذکور باعث‌شده تا شرکت‌های فعال در حوزه زیرساخت‌ ابری، برای استریم‌های ویدیویی از آن استفاده کنند. H.264 یک استاندارد فشرده‌سازی ویدیو است که بالاترین نرخ فشرده‌سازی با حداکثر وضوخ ممکن را انجام می‌دهد. به بیان دقیق‌تر، بر مبنای کدک مذکور شما می‌توانید یک فیلم ویدیویی 2 ساعته را با حجم نزدیک به 700 مگابایت یا حتا کمتر دانلود کنید. اگر نرخ فشرده‌سازی در حالت حداکثری قرار گیرد و کمی از کیفیت تصاویر کاسته شده این حجم به 200 تا 300 مگابایت نیز کاهش پیدا می‌کند. عملکرد کدک فوق باعث شده به‌عنوان یک استاندارد از سوی تولیدکنندگان تجهیزات سخت‌افزاری و ناشران محتوای چندرسانه‌ای به‌رسمیت شناخته شود، به‌همین دلیل است که امروزه بیشتر دستگاه‌های پخش ویدیو از استاندارد فوق پشتیبانی می‌کنند. امروزه کدک‌های مختلفی مثل MEPG4، MPEG1، WMV،dvix  و نمونه‌های مشابه وجود دارند، با این‌وجود، H.264 و H.265 عملکرد بهتری نسبت به‌رقبا دارند. لازم به توضیح است که فرایند کدگذاری در H.265 بهبود قابل توجهی نسبت به H.264 پیدا کرده، به‌طوری که اندازه فشرده‌سازی ماکروبلوک‌ها (MacroBlocks) از 16 x 16 پیکسل به 64 x 64 پیکسل رسیده است.

چرا از کدک‌ها استفاده می‌کنیم؟

در دنیای ارتباطات از دو نوع کدک استفاده می‌شود. نوع اول سخت‌افزار محور است و برای تبدیل سیگنال‌های آنالوگ به دیجیتال و دیجیتال به آنالوگ استفاده می‌شود. یک مثال رایج در این زمینه، مودم‌ها هستند که سیگنال‌های داده‌ای دریافتی از کامپیوترها را به اصوات شنیداری تبدیل می‌کنند که این فرایند مدولاسیون نام دارد. در ادامه اصوات دریافتی از خطوط تلفن را به سیگنال‌های دیجیتالی تبدیل می‌کنند که این فرایند دمودلاسیون نام دارد. کاری که مودم انجام می‌دهد کدگذاری و کدگشایی است.

نوع دوم کدک‌ها که امروزه به‌شکل گسترده‌ای استفاده می‌شوند به روند کدگذاری یک منبع صوتی و ویدیویی مثل میکروفون یا دوربین فیلم‌برداری اشاره دارند که داده‌های دیجیتالی دریافتی را به‌شکلی قالب‌بندی می‌کنند تا کنفرانس‌های ویدیویی بدون لگ برگزار شوند یا محتوای تولید شده با حجم کمتری از طریق یک رسانه وب‌محور انتقال پیدا کند. در کاربرد مذکور کدک به فرایند فشرده‌سازی و از فشرده خارج کردن داده‌ها اشاره دارد.