برنامج الترميز

المُشفِّر (codec) هو مُكوِّن من مُكوِّنات الحاسوب ، سواءً كانت أجهزة أو برامج ، يقوم بتشفير أو فك تشفير دفق البيانات أو الإشارة . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} كلمة "مُشفِّر" (codec) هي مُركَّبة من كلمتي "مُشفِّر" و"مُفكِّك" (coder/decoder) . ^{[ 4 ]}

في مجال الاتصالات الإلكترونية، يُعدّ جهاز "إنديك" جهازًا يعمل كمشفّر ومفكّك لإشارة أو دفق بيانات، ^{[ 5 ]} وبالتالي فهو نوع من أنواع الترميز/فكّ التشفير. وكلمة "إنديك" هي كلمة مركبة من "مشفّر/مفكّك" .

يقوم برنامج الترميز أو التشفير بتشفير دفق البيانات أو الإشارة لإرسالها أو تخزينها، وقد يكون ذلك بصيغة مشفرة ، بينما يقوم برنامج فك التشفير بعكس عملية التشفير لتشغيلها أو تحريرها. تُستخدم برامج الترميز في مؤتمرات الفيديو ، وبث الوسائط ، وتطبيقات تحرير الفيديو .

في الأصل، في منتصف القرن العشرين، كان جهاز الترميز (codec) عبارة عن جهاز مادي يقوم بتحويل الإشارات التناظرية إلى شكل رقمي باستخدام تعديل رمز النبض (PCM). لاحقًا، تم تطبيق المصطلح أيضًا على البرامج المستخدمة للتحويل بين تنسيقات الإشارات الرقمية، بما في ذلك وظائف الضغط والتمديد .

يقوم مُشفّر الصوت بتحويل إشارات الصوت التناظرية إلى إشارات رقمية للإرسال أو تشفيرها للتخزين. ثم يقوم جهاز الاستقبال بتحويل الإشارات الرقمية مرة أخرى إلى شكل تناظري باستخدام مُفكِّك الصوت لتشغيلها. ومن الأمثلة على ذلك مُشفّرات الصوت المستخدمة في بطاقات الصوت لأجهزة الكمبيوتر الشخصية. ويؤدي مُشفّر الفيديو المهمة نفسها لإشارات الفيديو.

عند تطبيق بروتوكول ربط البيانات بالأشعة تحت الحمراء (IrDA)، يمكن استخدام وحدة فك التشفير (endec) بين وحدة UART والأنظمة الكهروضوئية . ^{[ 6 ]}

تشمل أمثلة برامج الترميز للأجهزة Intel QSV و Azalia Audio ؛ وتشمل أمثلة برامج الترميز للبرامج FFmpeg (و Libavcodec الخاص به ).

إضافةً إلى ترميز الإشارة، قد يقوم برنامج الترميز أيضًا بضغط البيانات لتقليل عرض النطاق الترددي للإرسال أو مساحة التخزين. تُصنّف برامج الترميز المضغوطة بشكل أساسي إلى برامج ترميز مع فقدان البيانات وبرامج ترميز بدون فقدانها .

تُستخدم برامج الترميز غير المضغوطة غالبًا لأرشفة البيانات بشكل مضغوط مع الحفاظ على جميع المعلومات الموجودة في البث الأصلي. إذا كانت المحافظة على جودة البث الأصلية أهم من تقليل حجم البيانات، يُفضّل استخدام برامج الترميز غير المضغوطة. ويصدق هذا بشكل خاص إذا كانت البيانات ستخضع لمزيد من المعالجة (مثل التحرير )، حيث أن تكرار عمليات المعالجة (الترميز وفك الترميز) باستخدام برامج الترميز المضغوطة سيؤدي إلى تدهور جودة البيانات الناتجة بحيث تصبح غير قابلة للتمييز (بصريًا أو صوتيًا أو كليهما). كما أن استخدام أكثر من برنامج ترميز أو نظام ترميز بشكل متتابع قد يؤدي إلى تدهور الجودة بشكل ملحوظ. ومع انخفاض تكلفة سعة التخزين وعرض النطاق الترددي للشبكة، يميل استخدام برامج الترميز المضغوطة إلى تقليل الحاجة إلى برامج الترميز المضغوطة لبعض الوسائط.

تعتمد العديد من برامج الترميز الشائعة على تقنية الضغط مع فقدان البيانات، حيث تُقلل من جودة الصوت أو الصور لزيادة الضغط إلى أقصى حد. غالبًا ما يكون هذا النوع من الضغط غير قابل للتمييز عمليًا عن الصوت أو الصور الأصلية غير المضغوطة، وذلك بحسب برنامج الترميز والإعدادات المستخدمة. ^{[ 7 ]} تعتمد تقنية ضغط البيانات مع فقدان البيانات الأكثر استخدامًا في الوسائط الرقمية على تحويل جيب التمام المنفصل (DCT)، المستخدم في معايير الضغط مثل صور JPEG ، وفيديوهات H.26x و MPEG ، وملفات الصوت MP3 و AAC . تُخفف مجموعات البيانات الأصغر حجمًا الضغط على أنظمة التخزين الفرعية باهظة الثمن نسبيًا، مثل الذاكرة غير المتطايرة والقرص الصلب ، بالإضافة إلى تنسيقات الكتابة لمرة واحدة والقراءة عدة مرات، مثل أقراص CD-ROM و DVD و Blu-ray . كما تُقلل معدلات نقل البيانات المنخفضة التكلفة وتُحسّن الأداء عند نقل البيانات، على سبيل المثال، عبر الإنترنت.

تُستخدم تقنيتان رئيسيتان في برامج الترميز، وهما تعديل النبضة وتعديل دلتا . غالبًا ما تُصمم برامج الترميز لإبراز جوانب معينة من الوسائط المراد ترميزها. على سبيل المثال، يحتاج فيديو رقمي (باستخدام برنامج ترميز DV ) لحدث رياضي إلى ترميز الحركة بدقة، ولكن ليس بالضرورة الألوان بدقة تامة، بينما يحتاج فيديو لمعرض فني إلى ترميز اللون وملمس السطح بدقة.

يجب أن تتميز برامج ترميز الصوت للهواتف المحمولة بزمن استجابة منخفض للغاية بين ترميز المصدر وتشغيله. في المقابل، يمكن لبرامج ترميز الصوت المستخدمة في التسجيل أو البث استخدام تقنيات ضغط الصوت ذات زمن الاستجابة العالي لتحقيق جودة صوت أعلى بمعدل بت أقل.

توجد آلاف من برامج ترميز الصوت والفيديو، وتتراوح تكلفتها من مجانية إلى مئات الدولارات أو أكثر. هذا التنوع في برامج الترميز قد يُسبب مشاكل في التوافق والتقادم. ويقلّ تأثير ذلك على التنسيقات القديمة، التي تتوفر لها برامج ترميز مجانية أو شبه مجانية منذ زمن طويل. مع ذلك، غالبًا ما تكون التنسيقات القديمة غير ملائمة للتطبيقات الحديثة، مثل التشغيل على الأجهزة المحمولة الصغيرة. على سبيل المثال، لطالما كان صوت PCM الخام غير المضغوط (44.1  كيلوهرتز، 16 بت ستيريو، كما هو مُسجل على قرص صوتي مضغوط أو في ملف بصيغة .wav أو .aiff) معيارًا شائعًا عبر منصات متعددة، لكن نقله عبر الشبكات بطيء ومكلف مقارنةً بالتنسيقات المضغوطة الحديثة، مثل Opus وMP3.

تحتوي العديد من تدفقات بيانات الوسائط المتعددة على كلٍ من الصوت والفيديو ، وغالبًا ما تحتوي على بعض البيانات الوصفية التي تسمح بمزامنة الصوت والفيديو. يمكن معالجة كل تدفق من هذه التدفقات الثلاثة بواسطة برامج أو عمليات أو أجهزة مختلفة، ولكن لكي تكون تدفقات بيانات الوسائط المتعددة مفيدة في شكلها المخزن أو المرسل، يجب تغليفها معًا في تنسيق حاوية .

تتيح برامج الترميز ذات معدل البت المنخفض عددًا أكبر من المستخدمين، ولكنها تُنتج أيضًا تشويشًا أكبر. فضلًا عن الزيادة الأولية في التشويش، تُحقق برامج الترميز ذات معدل البت المنخفض معدلات البت المنخفضة باستخدام خوارزميات أكثر تعقيدًا تعتمد على افتراضات معينة، مثل تلك المتعلقة بالوسائط ومعدل فقدان الحزم. قد لا تعتمد برامج الترميز الأخرى على هذه الافتراضات. عندما يتحدث مستخدم يستخدم برنامج ترميز ذي معدل بت منخفض مع مستخدم آخر يستخدم برنامج ترميز مختلف، يُضاف تشويش إضافي مع كل عملية تحويل ترميز .

يُشار أحيانًا إلى تنسيق AVI (الصوت والفيديو المتداخل ) خطأً على أنه برنامج ترميز، ولكنه في الواقع تنسيق حاوية، بينما برنامج الترميز هو أداة برمجية أو مادية تقوم بترميز أو فك ترميز الصوت أو الفيديو من وإلى تنسيق صوتي أو فيديو معين. يمكن وضع الصوت والفيديو المرمزين باستخدام العديد من برامج الترميز في حاوية AVI، على الرغم من أن AVI ليس معيارًا معتمدًا من ISO . توجد أيضًا تنسيقات حاويات أخرى معروفة، مثل Ogg و ASF و QuickTime و RealMedia و Matroska و DivX Media Format . أما تنسيقات MPEG Transport Stream و MPEG Program Stream و MP4 وتنسيق ملف الوسائط الأساسي ISO فهي أمثلة على تنسيقات حاويات معتمدة من ISO.

تُستخدم برامج الترميز المزيفة عندما يقوم مستخدم الإنترنت بأخذ نوع من برامج الترميز وتثبيت الفيروسات والبرامجالضارةفي البيانات المضغوطة، مستخدمًا إياها كتمويه. يظهر هذا التمويه على شكل تنزيل لبرنامج ترميز من خلال نافذة منبثقة أو إعلان. عند محاولة المستخدم النقر على برنامج الترميز أو تنزيله، يتم تثبيت البرامج الضارة على جهازه. بمجرد تثبيت برنامج الترميز المزيف، يُستخدم غالبًا للوصول إلى البيانات الخاصة، أو إتلاف نظام الكمبيوتر بالكامل، أو مواصلة نشر البرامج الضارة. كانت صفحات برامج مكافحة الفيروسات المزيفة من أكثر الطرق شيوعًا لنشر البرامج الضارة، ومع تطور تقنية برامج الترميز، تم استخدام كليهما معًا لاستغلال مستخدمي الإنترنت. ^{[ 8 ]} يسمح هذا المزيج بتنزيل برامج الترميز المزيفة تلقائيًا إلى الجهاز من خلال موقع ويب مرتبط بإعلان منبثق، أو تنبيهات الفيروسات/برامج الترميز، أو حتى المقالات.