Formati multimediali, chiariamoci le idee

Gennaio 2010. I formati dei file video, audio e foto sono di due principali tipologie:
1) codec per la codifica digitale, che nel caso del video prevede  anche una compressione del bitrate, mentre nell'audio può anche non prevederla.
2) contenitori per assemblare più file non solo audio e video ma anche file di gestione e menù.

Formati dei codec video
I codec multimediali sono software di dimensioni ridotte, che consentono di riprodurre filmati o musica per uno specifico formato. La loro funzione è comprimere il segnale mantenendo il più possibile inalterata la qualità visiva per il nostro occhio. Vediamo i più utilizzati.

MPEG. Standard del Moving Picture Expert Group per la compressione e il trasporto dei segnali digitali video e audio, realizzato in diverse versioni ognuna caratterizzata da una sempre maggiore capacità di compressione. La versione Mpeg-1 è usata per i Video CD; la versione Mpeg-2 è utilizzata per le trasmissioni Tv digitali e per i DVD; la versione Mpeg-4 è utilizzata per le trasmissioni HDTV e per la WebTV, inoltre ha dato origine al formato DivX.
H.264. La denominazione ITU della codifica video Mpeg-4 AVC (Advanced Video Coding). Rilasciato per la prima volta da Apple nel 2005 all'interno di QuickTime, viene impiegato dei dischi ottici Bluray e nella vendita online di video con iTunes.
DivX. Tecnologia di compressione video proprietaria basata su una variante dell'Mpeg-4. La particolarità del DivX sta nella sua versatilità nel produrre file di dimensioni ridotte dei filmati di lunga durata, lasciando pressoché inalterata la qualità dell'immagine. È possibile convertire un film DVD di 6-8 GB in un file DivX di 700 MB contenuto in un CD-ROM con una qualità video e audio più che discrete. Il sistema è stato al centro di controversie per il suo utilizzo nella duplicazione e distribuzione di DVD protetti.
Xvid. Codec video open source che fa parte dello standard Mpeg-4 con profilo SP e ASP creato dalla società DivX Networks Inc creatrice anche del DivX. A parità di bitrate, XviD produce un video di migliore qualità e con meno artefatti rispetto al DivX. Inoltre, sia il decoder sia l'encoder, sono decisamente meno pesanti per la CPU. Questo fatto si manifesta in una decodifica del flusso video possibile anche su macchine datate, cosa non possibile su DivX. La diffusione di Xvid, oggi, è decisamente superiore a quella del codec DivX, soprattutto nel file sharing.
VC-1. Standard per la compressione dei filmati video in HD sviluppato da Microsoft e riconosciuto ufficialmente come sistema aperto da SMPTE nel 2006. Ha la caratteristica di supportare contenuti video sia interlacciati sia progressivi. Viene utilizzato nei dischi Blu-ray, in Windows media 9 e nella play station Xbox 360. È un'alternativa all'H264/Mpeg-4 AVC.
WMV. Windows Media Video è il nome generico per le tecnologie proprietarie sviluppate da Microsoft per lo streaming di file video e fa parte della piattaforma Windows Media, con prestazioni simili all'Mpeg-4.  I file WMV sono riproducibili con Windows Media Player su sistemi Windows e sistemi Macintosh. WMV è dotato anche dell'opzione DRM di protezione dei diritti d'autore. La versione WM 9 ha trovato impiego anche nei dischi Blu-ray.

Formati dei codec audio
MPEG Audio Real Time Player. Supporta Mpeg Layer 1 a 384 Kbs e rapporto di compressione 4:1, Mpeg Layer 2 a 192-256 Kbs e rapporto di compressione 6:1-8:1: Mpeg Layer 3 (meglio noto come Mp3) a 112-128 Kbs e rapporto di compressione 10:1-12:1.
Mp3 ha avuto il maggiore successo per la più forte compressione pur con una riproduzione accettabilmente fedele del file originale non compresso. La Thomson Consumer Electronics è proprietaria del brevetto Mp3 in USA e in Giappone.
WMA. Windows Media Audio, creato da Microsoft come proprio formato audio proprietario per non pagare le royalties per Mp3, supera Mp3 nel rapporto qualità/bit rate.
OGG. Contenitore per l'archiviazione di file streaming, ma viene spesso  usato per indicare il formato di file audio codificato l'algoritmo Vorbis, primo codec ad usare il contenitore OGG.
AAC. Advanced Audio Coding, creato dal consorzio MPEG e incluso ufficialmente nell'Mpeg-4. L'AAC fornisce una qualità audio superiore al formato Mp3 con la stessa dimensione di compressione. Utilizzato principalmente da Apple nei suoi prodotti dedicati all'audio iTunes.
AC-3. Permette di comprimere i file audio di un fattore superiore a 10, richiedendo circa 400 kbps per codificare audio 5.1, e meno di 200 kbps per codificare audio stereo. È l'algoritmo di compressione usato nel Dolby Digital.
DTS. Dal nome della società Digital Theater Systems Inc. che lo ha sviluppato, è il codec audio principale concorrente del Dolby Digital AC-3 nei mercati del Cinema e dell'Home Theater. Vanta la perfetta trasparenza di riproduzione alla massima velocità di codifica di 1509.75 Kbs, mentre AC-3 la ottiene a 640 Kbs: entrambi vengono utilizzati a bitrate inferiori. Nelle tracce audio dei film il bitrate del DTS è di 754.5 Kbs.
FLAC. Free Lossless Audio Codec, è un codec audio libero del tipo “lossless”, cioè senza perdita di qualità a differenza delle codifiche “lossy”, come OGG Vorbis, Mp3 e AAC.
La compressione con il codec FLAC raggiunge livelli dell'ordine del 30-50% senza rimuovere informazioni dal flusso audio ed è quindi adatto sia all'ascolto normale sia per l'archiviazione. Con algoritmi “lossy” si raggiungono senza difficoltà riduzioni molto più estreme, ma le differenze con un formato senza perdita di qualità sono nettamente udibili con sistemi HiFi.
WAV/WAVE. Wave form audio format, è il tipico formato usato in Windows per i file audio non compressi. Usa la codifica LPCM, Linear Pulse Code Modulation, viene utilizzato dai professionisti audio per ottenere la massima qualità audio.

Formati dei contenitori multimediali
Per contenitore multimediale si intende un formato file in grado di contenere vari tipi di dati. Il suo ruolo è di sincronizzare codec video, codec audio, sottotitoli e menu.
I contenitori più utilizzati sono i seguenti.

MPEG-2. Definisce alla codifica anche la multiplazione di diversi segnali televisivi, segnali audio e dati supplementari aggregati per formare un unico flusso di dati digitali detto “Transport Stream”, dando luogo a versioni particolari del formato, come PVA, contenente anche i segnali di sincronismo, Mpeg-TS, in cui ogni pacchetto di segnale è contrassegnato da un PID, Packet IDentifier, Mpeg-PS Mpeg-2 Program Stream, contenente un solo programma Tv adatto per il multiplexing. I Media Player, Power DVD o DVD player non sono in grado di leggere i formati PVA e Mpeg-TS, mentre Mpeg-PS è il classico formato riconosciuto da tutti i media player e DVD player.
MKV. Matroska Video è un formato contenitore (da cui il nome Matroska, riferimento alle bambole russe) di altri formati, come quelli video DivX, Xvid, RV9, ecc., e del suono Mp3, Mp2, AC3, OGG, AAC, DTS, PCM, nonché dei sottotitoli (SRT, ASS, SSA, USF, etc.).
DAT. Estensione di file Mpeg-1 su CD video
TP. Transport Packet, nello standard ATSC americano è l'equivalente di TS, Transport Stream nell'Mpeg-2.
M2TS. Usato nei dischi Blu-ray.
VOB. Video Object, usato per DVD video, sono gli unici che possono essere criptati.
AVI. Audio Video Interleave, introdotto da Microsoft
MOV. Estensione usata per i file Quick Time Movie
Mp4. Corrisponde al formato contenitore Mpeg-4 Part 14.
IFO. Descrive la struttura del DVD-Video, contiene le informazioni sulla dislocazione di audio, video, sottotitoli, suddivisione in capitoli del film e su ogni altro contenuto.

Formati dei codec per immagini fotografiche
JPEG. Joint Photografic Experts Group, molto popolare nelle macchine fotografiche per la compressione delle fotografie con livelli di compressione variabili. Ad esempio con una compressione di 10:1 si percepisce una perdita molto piccola di qualità. Non è adatto per la grafica di testi e immagini, per le quali sono più adatti i formati RAW senza perdità di informazioni, come GIF, PNG.
GIF. Graphics Interchange Format, formato di tipo bitmap per la grafica su computer, utilizza un algoritmo di compressione lossless che non fa perdere informazioni. Molto utilizzato nel web, sia per immagini fisse sia per animazioni.
PNG. Portable Network Graphics, come il GIF è di tipo “lossless” ma, essendo stato sviluppato dopo, è più efficiente con immagini non fotorealistiche e può memorizzare immagini in colori reali, mentre il GIF era limitato a 256 colori.

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