Hevc что это такое

Кодек HEVC: ключевые особенности, используемые технологии сжатия и кодирования данных

Чтобы повысить скорость загрузки фильмов или роликов в интернете, а также уменьшить объём памяти, необходимый для хранения видеофайлов, при сохранении исходного качества картинки, используют специальные кодеки. Сегодня существуют различные алгоритмы сжатия кадров видео, которые отличаются своими особенностями, достоинствами и недостатками. Одним из наиболее современных считается кодек HEVC, который пришёл на смену AVC. Что из себя представляет данный алгоритм, какие преимущества имеет? Предлагаем рассмотреть в данной статье.

Что такое HEVC, где используется?

High Efficiency Video Coding (HEVC, Н.265) – современный видеокодек, который способен в более чем 2 раза сильнее сжимать видеофайлы по сравнению с лучшим алгоритмом Blu-ray – предшественником Advanced Video Coding (AVC, Н.264). Необходимость в создании нового видеокодека обусловлена растущей потребностью в передаче по интернету видеофайлов больших размеров и записи на диски огромного количества видеоинформации.

Важно знать! Н.265/HEVC обеспечивает максимально возможный сегодня коэффициент сжатия 1000:1.

Основные сферы применения нового алгоритма – вещательное телевидение, мультимедиа и видеонаблюдение. Новый видеокодек является важнейшим моментом в переходе на более высокий уровень качества картинки и уменьшении нагрузки на глобальные сети.

Преимущества HEVC перед старыми форматами

При появлении операционных систем iOS 11 и macOS HighSierra компания Apple начала активно разрабатывать и внедрять новые форматы для фото и видеоконтента. Вследствие этого были созданы форматы HEIF (для картинок) и HEVC (видео). Так, кодек Н.265 характеризуется следующими неоспоримыми преимуществами по сравнению со своими предшественниками:

Важно знать! По утверждению специалистов компании Apple, благодаря использованию формата HEVC им удалось добиться уменьшения размера файлов в среднем на 40%.

Основные нововведения кодека

Для улучшения качества картинки при создании нового алгоритма сжатия HEVC были применены следующие инновационные решения:

Эффективность поддержки 4К и 8К

Если оценивать эффективность применения нового кодека HEVC, то сразу после создания он был малопопулярным, поскольку поддерживать данный стандарт могли только высокомощные графические процессоры GeForce 970 и 980. Это объяснялось большим количеством времени, которое потребовалось для кодирования файлов при использовании менее мощных видеокарт.

Со временем разработчики постоянно работали над решением данной проблемы, и сегодня кодек Н.265 получил более широкое распространение. Особенно ярко выгоды использования алгоритма сжатия видны в случае с видео формата 4К и 8К – для таких видеофайлов обеспечивается экономия места на диске более 50%. Сегодня уже существует множество видеокамер, которые поддерживают кодек HEVC. Изучить подходящие модели, а также арендовать камеры для съёмки видео вы можете на сайте https://tvtok.ru/catalog/arenda/arenda_operatorskoy_tekhniki/.

Особенности сжатия изображений

Если рассматривать кодек AVC (Н.264), то для сжатия картинки в отдельных фреймах ищутся области однотонного цвета. Так, если сфотографировать небо в солнечный день, то многие блоки будут характеризоваться однообразным ярко-синим цветом. В этом случае нет необходимости определять цвет всех в отдельности пикселей – программа просто укажет, что те или иные части изображения имеют одинаковый окрас. Данная функция называется «внутрикадровое сжатие» (сжимаются данные конкретного кадра).

Также в AVC используется опция межкадрового сжатия – в этом случае программа определяет, какие участки соседствующих картинок в видеоряде были изменены. Ещё одна уникальная функция – разбивание фрейма на макроблоки и определение количества кадров, которые имеют одинаковые неизменные участки. Существуют и многие другие опции, которые применяются в алгоритме Н.264.

В кодеке HEVC используются многие функции из AVC, но они работают ещё более эффективно. Так, благодаря увеличению размера блоков можно отслеживать и запоминать бо́льшее количество кадров с неизменёнными участками.

Отличия кодека Н.265 от Н.264

Как уже отмечалось, данные кодеки отличаются друг от друга размером единиц кодирования дерева (CTU). Благодаря улучшенной сегментации блоков в сочетании с улучшенной компенсацией движений и пространственным прогнозированием предоставляются более широкие возможности обработки изображений при сжатии, а также сокращают количество проводимых вычислений, необходимых для декомпрессии.

Очередным отличием Н.265 от Н.264 является поддержка расширенных форматов AVX/AVX2 и FMA3/FMA4. Данные стандарты предполагают разделение изображений на отдельные, независимые области прямоугольной формы, которые можно обрабатывать параллельно. Ещё одна особенность HEVC – использование дерева решений Wavefront Parallel Processing (WPP) для обеспечения более продуктивного сжатия.

В Н.265 используются многие инструменты кодирования, заимствованные у Н.264, которые подверглись незначительным, но беспрецедентным изменениям. Здесь речь идет о таких функциях:

Немаловажное отличие – intra-предсказание, которое существенно улучшилось у Н.265. Так, в HEVC используется 33 направленных режима, тогда как у AVC их количество ограничено 8. Дополнительные улучшения касаются Adaptive Motion Vector Prediction – новейшая методика взаимного прогнозирования за счёт использования более краткой информации об изображениях.

С помощью чего смотреть HEVC?

Для просмотра видео, закодированного с помощью нового алгоритма Н.265, через интернет можно воспользоваться программными плеерами. Одним из самых действенных вариантов является специализированный и узконаправленный софт Daum PotPlayer. Если данный вариант не подходит, то можно использовать популярный VLC Media Player. В данном случае необходимо устанавливать последнюю версию плеера, поскольку только она имеет встроенную поддержку HEVC.

Кроме неоспоримых преимуществ, новый кодек связан и с некоторыми недостатками. Так, большинство производителей домашних кинотеатров и SmartTV не торопятся выпускать новые модели техники, которые поддерживали бы алгоритм Н.265. Зрителям остаётся только надеяться, что в скором будущем данная интеграция всё же произойдёт.

Стоит учесть, что видеокодек является основным алгоритмом сжатия на устройствах iOS 11 и Mac HighSierra. Так, на последних версиях смартфонов iPhone и планшетов iPad видеофайлы, снятые на камерах при сжатии Н.265, воспроизводятся в стандартном приложении «Видео» либо с помощью VLC Media Player. Если говорить о мобильных устройствах с операционной системой Android, то для воспроизведения HEVC файлов можно использовать MX Player с программным декодированием, но только при условии достаточной производительности самой техники.

Если вы хотите просматривать отснятые видео на ПК или ноутбуке с платформой Windows, то можно скачать последние версии MediaPlayerClassic, MediaPlayerClassic BE, KM Player, VLC либо GOM Player, которые также поддерживают кодек HEVC.

Источник

Как бесплатно скачать кодек HEVC для Windows

Чтобы просмотреть некоторые типы видеофайлов на компьютере, например, снятые на мобильных устройствах Apple, необходимо, чтобы в операционной системе присутствовал HEVC кодек для Windows 10 / 11. К сожалению, встроенная поддержка данного кодека была удалена из ОС, начиная с версии Windows 10 1709.

Если запустить видео в формате HEVC на компьютере в Windows 10 или Windows 11, то из-за отсутствия в системе данного кодека, штатные приложения «Кино и ТВ» или Проигрыватель Windows Media (Windows Media Player) не смогут воспроизвести видео этого формата из-за отсутствия в системе соответствующего кодека.

Для решения этой ситуации, нужно скачать и установить кодек HEVC на компьютер, работающий в операционной системе Windows 10 или Windows 11. Кодек HEVC можно получить из Магазина Майкрософт (Microsoft Store), но, к сожалению, отнюдь не бесплатно.

Мы попробуем решить эту проблему, чтобы установить HEVC бесплатно в операционную систему Windows 11 или Windows 10.

HEVC — что это за формат

Формат HEVC (High Efficiency Video Coding, в переводе — высокоэффективное кодирование видеоизображений) имеет еще другое название — H.265/MPEG-H Part 2. Этот формат приходит на смену предыдущему — H.264/MPEG-4 AVC. Формат сжатия H.265 поддерживает разрешения кадра до 8K (UHDTV).

Файлы формата имеют несколько расширений имени файла: «*.h265», «*.265».

По сравнению с предыдущим форматом, H.265 обеспечивает более высокую степень сжатия видео при одинаковом уровне качества. Видео файл будет меньшего размера, это очень важно при использовании разрешений типа 4K и Ultra HD.

При сохранении видео с разрешениями высокого качества, файлы получаются большого размера. Использование формата HEVC позволит значительно уменьшить размер видео файла.

Для просмотра видео в формате H.265 на компьютере необходимо иметь поддержку кодека HEVC, чтобы данный формат можно было бы воспроизвести с помощью мультимедиа плеера.

Чтобы воспроизвести видео в формате HEVC необходимо наличие кодека H.265, с помощью которого читается данный формат на ПК.

Кодек H.265 можно использовать на компьютере в двух вариантах:

В первом случае, нужно установить видеокодек H.265 на компьютер, после этого мультимедиа плееры смогут воспроизводить видео файлы в формате HEVC.

Во втором варианте видеоформат HEVC будет воспроизводиться в соответствующем мультимедиа проигрывателе, используя встроенные данные.

В этой статье мы рассмотрим несколько вариантов, которыми можно воспользоваться для добавления поддержки видеоформата: скачать кодек HEVC для Windows 10 / 11, установить на ПК набор кодеков, воспользоваться мультимедиа плеером со встроенным набором кодеков.

Как скачать бесплатно кодек HEVC для Windows 10 / 11 — 1 способ

В Windows 10 или Windows 11 многие пользователи используют встроенные приложения для воспроизведения видео и аудио файлов. Чтобы у вас была возможность для открытия файлов в формате H.265, необходимо скачать и установить кодек HEVC на компьютер.

Системные требования «Расширения для видео HEVC от производителя устройства»:

Но, нам нужно скачать HEVC кодек бесплатно. Чтобы получить бесплатный кодек HEVC для Windows 10 / 11, выполните следующие действия:

Бесплатный кодек HEVC установлен на ПК.

Как скачать HEVC для Windows — 2 способ

Вы можете получить расширение HEVC бесплатно с помощью альтернативного метода загрузки. Мы воспользуемся онлайн-генератором ссылок для Microsoft Store на сайте rg-adguard.net.

После того, как расширение HEVC для Windows установлено, вы можете открыть подходящий видео файл с помощью Проигрывателя Windows Media (Windows Media Player).

При запуске видео файла откроется окно с предупреждением, в котором нужно нажать на кнопку «Да». Чтобы предупреждение больше не открывалось, установите флажок в пункте «Больше не спрашивать об этом расширении».

Установка пакета кодеков, включающая HEVC

Для просмотра на компьютере видео в формате H.265 совсем необязательно устанавливать специальное расширение для операционной системы. Вы можете установить HEVC в составе пакета кодеков.

Вместе с пакетом кодеков на компьютер будет установлен мультимедиа плеер Media Player Classic Home Cinema, в котором можно запустить воспроизведение видео в формате H.265.

Мультимедиа плеер со встроенными кодеками

Другой вариант: установка на ПК медиа плеера со встроенными кодеками. В этом случае, вам не потребуется установить HEVC на компьютер, потому что проигрыватель поддерживает данный кодек из «коробки».

Установите на свое устройство VLC media player от VideoLAN. Медиапроигрыватель VLC откроет видео в формате H.265.

Вы можете использовать на своем компьютере другую подобную программу: The KMPlayer, PotPlayer и так далее, которая поставляется со встроенными кодеками, имеющими в составе кодек HEVC.

Выводы статьи

Некоторые пользователи могут испытывать трудности с открытием видео файлов в формате H.285 (HEVC) на своих ПК. В операционной системе Windows была отключена встроенная поддержка HEVC, потому пользователям необходимо самостоятельно установить расширения для видео HEVC на компьютер. Вы можете бесплатно скачать и установить соответствующее приложение из Магазина Microsoft, или использовать альтернативные варианты для открытия файлов данного типа на своем устройстве.

Источник

Высокоэффективное кодирование видеоизображений (HEVC)

Что такое высокоэффективное кодирование видеоизображений (HEVC)?

До недавнего времени при необходимости оптимизировать качество видео и уменьшить размеры файлов предпочтение отдавалось кодеку H.264 (также известному как AVC). Переход на кодек H.265 (или HEVC) требует большей вычислительной мощности по сравнению с H.264, однако кодек HEVC работает намного эффективнее и обеспечивает повышение качества видео при более низких битрейтах.

Переломным моментом в использовании видеокодека HEVC / H.265 стала Всемирная конференция разработчиков Apple (WWDC) 2017 года, на которой компания Apple объявила кодек HEVC своим «видеокодеком следующего поколения». Последствия этого события стали глобальными. Благодаря такой заинтересованности в HEVC и уже появившейся на тот момент в большинстве микросхем для мобильных устройств аппаратной поддержке видеокодирования HEVC поставщики видеоконтента осознали, что кодек HEVC стал новым стандартом сжатия видео для потоковой передачи.

HEVC по сравнению с AVC. В чем преимущества кодека HEVC?

Из объявления Apple: «Одним словом, эффективность. И в первую очередь – эффективность кодирования. Кодек HEVC примерно на 40 % эффективнее AVC. Это означает, что воспроизведение с приличным качеством начнется для пользователя на 40 % быстрее, а когда плеер полностью адаптируется к видеопотоку, контент будет выглядеть на 40 % лучше. Мы решили сделать HEVC доступным для всех. В самые новые устройства Apple поддержка HEVC встроена на аппаратном уровне. Даже для более старых устройств, где такой аппаратной поддержки нет, мы планируем развертывание кодека HEVC на программном уровне. Так что теперь HEVC будет использоваться повсюду».

Ответ на вопрос любой компании относительно выбора между HEVC и AVC можно обобщенно выразить в виде двух основных преимуществ кодека HEVC.

При использовании кодека HEVC с той же пропускной способностью, что и AVC, можно достичь более высокого качества видео – либо обеспечить тот же уровень качеств, что и AVC, с использованием половины пропускной способности, необходимой для AVC.

HEVC по сравнению с H.264 и MPEG‑2. Сравнение трех кодеков

Если коротко, кодек HEVC предоставляет инструменты для передачи видео с заданным уровнем качества при наименьшем объеме передаваемой информации. Ниже приведено сравнение кодеков MPEG‑2, H.264 и HEVC по компонентам.

Источник

HEVC: что это такое

Начиная с прошлого года пользователи стали регулярно сталкиваться с новым форматом видео, который называется HEVC. В данном материале мы расскажем, что такое формат HEVC, чем он лучше старых форматов кодирования видео, чем смотреть файлы в формате HEVC, а также как вернуться к старым форматам если у вас iPhone.

Что такое формат HEVC

Аббревиатура HEVC расшифровывается как High Efficiency Video Coding, что можно перевести на русский как высокоэффективное кодирование видеоизображений. Это формат, созданный для сжатия видео с разрешением до 8K (UHDTV, 8192×4320 пикселей). Другим названием формата является H.265, поэтому HEVC и H.265 это одно и тоже.

Формат HEVC разрабатывался как замена для устаревающего формата H.264/MPEG-4 AVC. Работа над новым стандартом началась еще в 2004 году, когда экспертная группа VCEG (Video Coding Experts Group) начала поиск новых технологий, которые могли бы лечь в основу нового стандарта. Тогда этому проекту были присвоены временные названия H.265 и H.NGVC (Next-generation Video Coding). Основными требованиями к разрабатываемому стандарту стали: снижение битрейта видео, сохранение текущего качества картинки, а также сохранение текущих требований к вычислительным мощностям.

Разработка продолжалась с 2012 года, когда этот формат был официально утвержден. Но, после выхода особой популярности формат не получил, он применялся в IP камерах, телевизионном вещании и других специализированных областях. Обычным пользователям формат HEVC стал известен в конце 2017 года, когда вышла iOS 11.

Чем HEVC лучше старых форматов

С выходом операционных систем macOS High Sierra и iOS 11 компания Apple начала активно внедрять новые форматы для видео и фотографий. Так, для фотографий теперь используется формат HEIF, о котором мы уже рассказывали, а для видеороликов формат HEVC.

Переход к формату HEVC состоялся по двум причинам. Во-первых, этот формат обеспечивает изображение более высокого качества. А во-вторых, такое видео занимает меньше места в памяти и требует меньшей пропускной способности сети, при его передаче через Интернет. Проще говоря, видео в формате HEVC обеспечивает значительное повышение качества изображения, при этом сохраняя такой размер файла и ту же скорость передачи данных. Согласно информации от Apple, использование формата HEVC может сохранить до 40 процентов памяти.

Разбивка кадра на блоки в H.264 (вверху) и HEVC (снизу).

Для того чтобы добиться такого улучшения уровня сжатия видео было применено несколько новых подходов. Одним из таких подходов является увеличенный размер блока, на который разбивается кодированный файл. При кодировании видео в формате H.264 такой блок имеет размер 16 на 16 пикселей (всего 256), в то время как при использовании HEVC размер такого блока может составлять 64 на 64 пикселей (всего 4096). Такое увеличение блока показывает особо хорошие результаты на видеороликах с большим разрешением, что очень кстати, ведь формат HEVC поддерживает видео с разрешением до 8192×4320 пикселей.

Как вернуться к старым форматам видео

Как уже было сказано, в новых версиях iOS и в новых моделях iPhone, формат HEVC используется по умолчанию. Если настройки не поменять, то камера будет сохранять видео в формате HEVC, а фотографии в формате HEIF. Но, при необходимости пользователь может вернуться к использованию старых форматов. Для этого нужно зайти в настройки Айфона и открыть раздел «Камера».

Дальше нужно перейти в подраздел «Форматы».

И включить опцию «Наиболее совместимые».

После включения данной опции iPhone перестанет использовать HEIF/HEVC и вернется к старым форматам видео. Но, такой возврат приведет не только к увеличенному расходу памяти, но и к ограничению по частоте кадров. Например, с форматом HEVC камера iPhone X может снимать FullHD видео со скоростью 240 кадров в секунду, но после возврата к старым форматам эта функция становится недоступной.

Чем смотреть HEVC

Сталкиваясь с видео файлами в формате HEVC, пользователи задаются вопросом, чем смотреть такой контент. На данный момент, все устройства Apple под управлением iOS 11 и Mac на High Sierra без проблем справляются с воспроизведением HEVC. Например, на iPhone или iPad такие файлы можно воспроизводить с помощью стандартного приложения «Видео» либо с помощью приложения VLC Media Player.

На мобильных устройствах с операционной системой Android вы можете воспроизводить HEVC файлы с помощью MX Player и программного декодирования (в то случае если производительности устройства достаточно).

Что касается настольных компьютеров под управлением Windows, то тут, как всегда, все намного проще. Вы можете использовать такие программы как Media Player Classic, Media Player Classic BE, KMPlayer, VLC или GOM Player.

Источник

Что творится с HEVC (h265)

В своё время разработка кодека H264 стала настоящим прорывом, потому что получилось посадить за один стол людей, занимающихся телевидением, IP камерами, конференц-связью и родить стандарт, которого в целом хватило всем.

Напоминаю, что кодек — это не конкретный алгоритм, а описание форматов упаковки видео так, что бы упихнуться в предельно сжатое количество бит. Энкодер волен выбирать способы упаковки согласно стандарта кодека.

Так вот H264 — это сочетание хорошего кодека, хороших энкодеров и массы приличных декодеров. Но что же происходит с H265?

H265 — это стандарт, который приходит на смену H264. Его прибытие стало омрачено сомнительной авантюрой гугла с их VP6, VP9, VP10 и сказками о том, что кодеки серии VP лучше любого H264 и т.п.

Главная суть H265 в том, что он продается как решение для размеров экранов выше чем FullHD. Для чего он реально годится мы поговорим ниже, но мир устроен так, что сначала надо продать. Вот для 4K он и продается.

Я хочу немного поговорить о текущем статусе поддержки H265, потому что к нам с этим обращаются и приходится проводить ликбез каждый раз.

Кодирование

На сегодняшний день H265, он же HEVC уже поддерживается на большом количестве энкодеров: софтверные, обычные аппаратные (Nvidia NVENC, Intel QSV) и железные аппаратные.

Какое-то заметное применение H265 можно встретить на спутниковом телевидении (редкие, но уже встречающиеся каналы с гигантским битрейтом), IP камеры и всякие бесчисленные коробочки для захвата и кодирования HDMI (и немножко SDI).

Здесь надо быть очень аккуратными с тем, что именно будет уметь железка или софтина. Так, например, Hisilicon достаточно давно выпустил первый чипсет с поддержкой H265 для IP-камер, а вот софт отстал чуть ли не на полтора года от них. Сегодня до сих пор продается полно камер, у которых написано H265, а они не могут его отдавать в реальном времени — только экспортировать файлы через нерабочий китайский софт. В чём тут выражается поддержка H265, продавцы ответить не могут, но упорно кивают головой: да, да, можем h265.

Аналогичная проблема и с RTMP энкодерами. Один из частейших вопросов: «а что, ваш софт не умеет H265 по RTMP?».

Это не наш софт «не умеет», а RTMP не умеет H265. В RTML используется flv-подобная упаковка кадров и H265 ни в одном, ни в другом стандарте как доступные не отмечены. Есть всякие хитрые хаки, позволяющие запихать H265 в протокол, не рассчитанный на это, но называть это RTMP уже будет перебор — это будет проприетарный, закрытый протокол. Подобные изменения существуют, делаются они китайцами, а это как правило означает просто истеричное отношение к предложениям поделиться спецификацией на протокол.

Т.е. железо может уметь H265, а софт, запущенный на нём, может отставать в развитии и просто не уметь с ним работать и такого пока ещё полно.

Вещание

Сейчас в дикой природе H265 проще всего встретить на IP-камерах: там оно уже есть и уже потихоньку распространяется, спасибо HUAWEI. Так же можно на спутниках найти 30-мегабитные каналы, сжатые в H265.

По нашему опыту постепенно делаются попытки внедрить его в различных OTT-сервисах, где есть контроль за устройством.

По поводу вещания ситуация такая: H265 в протоколе HLS поддерживается всеми уже очень давно, а эппл очень вовремя очухались и зафиксировали очевидное в стандарте. Но всем пока что плевать, потому что мало какие айфоны могут его проигрывать.

Т.е. важно запомнить: MPEG-TS давно и надежно умеет передавать H265, а значит то, что называют UDP или HTTP с большой вероятностью тоже сможет.

Так же H265 передается по RTSP: есть упаковка и в SDP, и в RTP. Остается старый нюанс с передачей bframes по RTSP, но это отдельная головная боль.

Если вы встречаете H265 и RTMP, то скорее всего это болтовня, но если оно реально работает, значит люди просто напихали байт и пользуются патченым сервером и клиентом. В стандартный RTMP H265 не влезает.

Проигрывание

Из десктопных браузеров показывать H265 сейчас фактически умеет только Microsoft Edge, остальные нет.

Есть проигрывание на телевизионных приставках, SmartTV и в программах/приложени, но браузеры пока очень сильно отстают.

Так же надо понимать, что на телефонах сейчас h265 скорее всего будет играться на процессоре, т.е. если хватит батарейки на просмотр рекламы, уже неплохо.

Конкуренция

H265 сравнивают с h264: ведь разницу в битрейте надо ещё увидеть, а поддержка h264 сейчас есть абсолютно везде

H265 сравнивают с VP10, потому что так попросил Гугл. На практике у VP10 проблемы с ещё меньшей поддержкой со стороны железа (а значит для него нужно ещё больше батареек и процессорной мощности) и плохие протоколы проигрывания.

H265 начали сравнивать с AV1, но это пока вообще можно не рассматривать — слишком новая штука. Очень интересно, подождем несколько лет.

Резюме

H265 развивается, распространяется, но на сегодняшний день скорее всего не будет ничего фатального, если вы его пока не рассматриваете.

У него уже на старте есть конкуренты, с которыми прийдется побороться, но есть и хорошая стартовая позиция в виде приличной родословной (от тех же людей, что и H264) и неплохая поддержка в транспортах и протоколах доставки видео.

Источник

Видеокодек H.265 — HEVC

Высокопроизводительный видеокодек нового поколения H.265 или HEVC (High Efficiency Video Coding — высокоэффективное кодирование видеоизображений) — формат видеосжатия с применением более эффективных алгоритмов по сравнению с кодеком H.264 или AVC (Advanced Video Coding – продвинутый видеокодек).

Причины создания. Области применения.

Причиной создания более совершенного кодека H.265 стала растущая потребность в передаче через Интернет больших видеофайлов (видеопотоков) и записывать на диск огромного объема видеоинформации. H.265 /HEVC был разработан, чтобы видеоконтент имел коэффициент сжатия данных до 1000: 1.

H.265 при вдвое меньшем битрейте обеспечивает такое же визуальное качество, что и H.264, которым сейчас сжато большая часть видео в Интернете.

Область применения нового стандарта, в первую очередь, каснулась вещательного телевидения, мультимедии и видеонаблюдения. Новый кодек является важным ключом к переходу на более высокое качество изображения и поможет уменьшить нагрузку на сети. Благодаря растущему росту потокового видео в Интернете по популярным веб-сайтам, таким как YouTube, а также с приобретением 8K камер на рынке, требуется значительный объем памяти и пропускной способности сети.

Структура кодера HEVC, H265

Исследования производительности

Чтобы продемонстрировать невероятную мощь этого кодека, между этими двумя кодеками было проведено субъективное исследование производительности видео. Исследование показало, что уменьшение битов обратно пропорционально качеству видеоизображения, где HEVC /H.265 продемонстрировал небольшое снижение на 52% при 480p и 64% при 4K UHD по сравнению с H.264. Помимо этого, превосходного сокращения бит, по сравнению с H.264, HEVC / H.265 обеспечивает значительно лучшее визуальное качество при сжатии до того же размера файла или битрейта.

Отличия от H.264

Что отличает HEVC / H.265 от H.264, так это способность расширять размер этих областей на большие или меньшие блоки, называемые единицами кодирования дерева (CTU) в HEVC / H.265. Размеры CTU шаблона могут быть от 4 × 4 до 64 × 64, в то время как H.264 допускает максимальный размер блока 16 × 16 (CTU — особенность HEVC). Улучшенная сегментация CTU, а также улучшенная компенсация движения и пространственное прогнозирование требуют гораздо большей возможности обработки сигналов для сжатия видео, но оказывают значительно меньшее влияние на объем вычислений, необходимый для декомпрессии. Прогнозирование с компенсацией движения, еще один большой прогресс в HEVC / H.265, ссылается на блоки пикселов на другую область в одном и том же кадре или в другом кадре.

Как упоминалось выше, CTU являются одним из основных инструментов кодирования HEVC. Помимо этого, кодек полагается на параллельные вычислительные технологии обработки, чтобы сделать его еще быстрее и поддерживает расширенные расширения как AVX / AVX2 и FMA3 / FMA4. Отдельные прямоугольные области, которые делят изображение, независимы и обеспечивают параллельную обработку. Кроме того, у HEVC также есть еще одна особенность, которой H.264 не обладает: Wavefront Parallel Processing (WPP), своего рода дерево решений, которое обеспечивает более продуктивное и эффективное сжатие.

Несколько других инструментов кодирования, используемых в H.264, продолжаются в этом новом кодеке, хотя и с некоторыми незначительными, но беспрецедентными изменениями. Энтропийное кодирование сжатия без потерь, адаптивное двоичное арифметическое кодирование (CABAC), адаптированное к контексту, сохраняется в HEVC / H.265, но в слегка обновленной версии. Intra-предсказание — еще одна особенность, которая значительно улучшилась по отношению к H.264. HEVC предусматривает 33 направленных режима, в то время как H.264 ограничивает их до 8 и позволяет предсказание постоянного тока, а также плоское предсказание. Дополнительное улучшение в основном связано с Adaptive Motion Vector Prediction, новейшим методом для взаимного прогнозирования, поскольку он использует информацию изображения более кратким образом.

Благодаря заметным улучшениям, которые можно увидеть в этом новом кодеке, HEVC / H.265 стал универсальным стандартным кодеком.

Сравнение стандартов кодирования при равном пиковом отношении сигнала к шуму PSNR

Стандарт видеокодирования	Среднее сокращение битрейта
	H.264/MPEG-4 AVC HP	MPEG-4 ASP	H.263 HLP	H.262/MPEG-2 MP
HEVC MP	35,4 %	63,7 %	65,1 %	70,8 %
H.264/MPEG-4 AVC HP	—	44,5 %	46,6 %	55,4 %
MPEG-4 ASP	—	—	3,9 %	19,7 %
H.263 HLP	—	—	—	16,2 %

Лучшие цены на Цифровые антенны и кабельные ресиверы в нашем магазине

Специалисты нашего интернет-магазина «Giraffe.Антенны» подобрали для вас специально самые популярные Цифровые антенны и ресиверы лучших производителей.

Источник

Что такое HEVC и зачем он нужен?

Высокоэффективный видео кодек (High Efficiency Video Coding (HEVC)), видео кодек, известный также как кодек H 265, который сжимает сильнее в более чем в два раза, чем лучший видео кодек для Blu-ray.

Я бы назвал его просто — H 265, потому что это звучит круто, но его полное имя — High Efficiency Video Coding (HEVC). Это новый преемник Advanced Video Coding (AVC), кодек, также известный как H.264, который является одной из основных схем сжатия, используемых Blu-ray.

Идея HEVC заключается в том, чтобы предложить тот же уровень качества изображения, что и AVC, но с улучшенным сжатием, поэтому видео файл, сжатый с помощью этого кодека, будет в два раза меньше. Это важно, для вещания в формате 4K / Ultra HD (интернет и спутник), 4K Blu-ray и для других целей.

Но достаточно ли хорошо он в этом отношении, как он работает?

Сжатие (хорошее, плохое, с потерями)

Объем необработанных данных, выходящих из профессиональной HD-камеры, является огромным. Нет возможности удобно доставить его в ваш дом. Вместо этого видео сжимается, чтобы уменьшить объем данных в более управляемую форму.

Есть много способов сделать это, одним из самых простых является снижение качества. В некоторых случаях это нормально. Подумайте о видео на YouTube с низким качеством. Не очень, правда? Часто это связано с тем, что видео сильно сжато (до или во время загрузки).

Сильное сжатие при помощи различных кодеков может быть технически одинаковым, но в зависимости от кодека, изображение может казаться более мягким, шумным или иметь странные отвлекающие артефакты (как показано выше).

Но это не самая хорошая идея, если нужно сохранить намерение режиссера или показать свой новеньки 77-дюймовый телек.

Таким образом, другой вариант — использовать лучшее сжатие. В этом случае вы можете в основном думать о «лучшем» сжатии как «о более умном» сжатии. Он берет тот же оригинал (видео) и находит лучшие способы уменьшить количество данных, не жертвуя качеством. Каждые несколько лет вычислительная мощность передачи улучшилась настолько, что позволяет использовать более интенсивные алгоритмы сжатия процессора, а также сжимать данные без ухудшения качества.

Это различие между «большим» сжатием и «лучшим» сжатием важно, так как на самом деле термины не являются взаимозаменяемыми в этом контексте. Вы можете уменьшить объем данных, необходимых для сигнала, либо путем сжатия и ухудшения изображения, либо с помощью более эффективной компрессии («лучшего» сжатия).

Позвольте мне сказать это так. Скажите, что у вас есть бушель из яблок. Вам нужно поместить 100 яблок внутрь. Вы можете сделать это с большим сжатием (сокращение яблок до пюре) или с лучшим сжатием (поиск лучшего способа сделать их целыми, но при этом, уменьшить объем занимаемого места).

Большее сжатия: яблочное пюре
Лучшее сжатие: больше яблок, в одном и том же пространстве.

Как вы можете видеть из этого восхитительного примера, «более» сжатие легче сделать, в то время как «лучшее» сжатие требует более продуманных и / или лучших технологий.

Кодек H.265

Поток данных, в 4K видео, значительно сильнее чем в HD видео. В то время как большинство из нас еще только привыкало к идее преимущества кодека H.264 по сравнению с MPEG-2, Группа Motion Picture Experts Group и International Telecommunication Union’s Telecommunication Standardization Sector (ITU-T), уже начали работу над следующим поколением сжатия видео.

Не желая делать небольшие, косметические улучшения, всякий раз, когда вводится новый стандарт сжатия, это должно быть значительным изменением. При каждом переходе на новый стандарт, либо объем видео становится в два раза меньше при том же качестве, либо более высокое качество изображения про том же объеме.

Как удалось этого достичь? Во многом благодаря расширению использования AVC (и других методов сжатия).

Во-первых, новый кодек сразу просматривает несколько кадров, чтобы увидеть, что в кадре не меняется. В большинстве сцен в телешоу или фильме, подавляющее большинство кадров не сильно меняется. Подумайте о сцене с кем-то разговаривающим. В кадре в основном голова. Фон не сильно изменится для многих кадров. В этом отношении большинство пикселей, составляющих лицо, вероятно, не будут сильно меняться (кроме губ, конечно). Поэтому вместо того, чтобы кодировать каждый пиксель из каждого кадра, кодируется начальный кадр, а затем после этого кодируются (в основном) только изменения.

Затем HEVC расширяет размер области, на которую смотрят эти изменения. Большие и меньшие «блоки» существенно, что обеспечивает дополнительную эффективность. Они могут быть больше, меньше и различной формы в HEVC, чем в предыдущих кодеках. Более крупные блоки, например, оказались более эффективными.

Слева — макроблокирование по AVC / H.264. Как вы можете видеть, справа гораздо больше гибкости, не говоря уже о больших размерах, для кодировщика HEVC / H.265.

Затем были улучшены другие вещи, такие как компенсация движения, пространственное предсказание и т. Д. Все это было бы сделано в AVC или даже раньше, но это требовало большей вычислительной мощности, чем это было в то время экономически целесообразно.

На этапе разработки алгоритм сжатия объективно проверяется на эффективность его исходного видео. Также проверяется и субъективно, профессионалами видео, сравнивающими различные методы сжатия в «слепом» тесте, где они не знают, какой именно метод перед ними. Сравнение человеком, имеет решающее значение. Просто потому, что компьютер говорит, что один уровень сжатия лучше, чем другой, не означает, что он выглядит лучше другого.

Поскольку H.265 работает намного интенсивнее, не ожидайте простого обновления прошивки, чтобы заставить ваше устройство декодировать его. На самом деле, это часть проблемы. Вам нужен аппаратный декодер. Ваш телевизор или медиа проигрывателя изначально должен иметь декодер, прошивкой тут не обойтись. Может ли ПК высокого класса декодировать его с помощью программного обеспечения? Может быть.

Достаточно ли этого?

Ну, технически да, но с большой оговоркой. Как и AVC (и другие стандарты сжатия), H.265 настраивается в зависимости от требуемой пропускной способности. Хотите 4K на низкоскоростном интернете? Нет проблем; увеличьте степень сжатия (помните яблочный соус?). Хотите лучшее качество изображения? Нет проблем; уменьшите степень сжатия.

Хотя эта схема обеспечивает гибкость, это также означает, что «4K» и «UHD» не обязательно гарантируют лучшее качество изображения, чем сегодня, «1080p» или «HD». Очень сжатый сигнал 4K во многих отношениях выглядел хуже, чем менее сильно сжатый сигнал HD.

Другими словами, потоковая передача 4K может выглядеть хуже, чем текущий 1080p Blu-ray, в зависимости от того, сколько используется сжатие

И хотя скорость обработки на всех устройствах соответствует закону Мура, пропускная способность интернета ограничена.

Еще одно преимущество

В то время как большинство потенциальных преимуществ HEVC сосредоточены на 4K, его лучшее сжатие обеспечивает преимущества для HD. Более низкая пропускная способность с HD означает, что больше людей может получить HD. Люди, у которых низкая скорость интернета, с новым кодеком смогут смотреть HD видео. Если у вас тариф с оплатой за мегабайты, то более низкие скорости передачи данных также означают более дешевый просмотр HD.

Чем смотреть HEVC.

Понятно, сразу возникает вопрос, как смотреть HEVC. Есть несколько решений, в зависимости от того, что у вас есть.

HEVC Video Extension

Если у вас ПК, и стоит Windows 10, то вы можете воспользоваться приложением, которое выпустила компания Microsoft. HEVC Video Extension — приложение, позволяющее смотреть видео в формате HEVC на компьютерах. Однако, стоит заметить, что для того, чтобы это приложение работало, у вас должен быть довольно мощный компьютер, с процессорами Intel седьмого поколения. Ну и сама операционная система, должна быть Windows 10.

Если ваш ПК отвечает этим требованиям, то это расширение вы можете получить при обновлении Windows. Но если вы не стали обновлять свою ОС, но хотите смотреть фильмы в формате HEVC, то вы можете скачать приложения с официального сайта Microsoft.

HEVC Video Extension в магазине приложений Microsoft

Проигрыватель для HEVC.

Если же у вас либо другая ОС, например Windows 7, или просто ваш компьютер не столь мощный, то вы можете скачать плейер, с поддержкой HEVC, например WindowsPlayer. Данный плейер, вы можете скачать с официального сайта программы.

Проигрыватель WindowsPlayer для воспроизведения файлов HEVC

Заключение

Начните искать HEVC (или H.265) в качестве позиции на телевизорах, проигрывателях Blu-ray и других медиаплеерах в будущем. Почти все основные модели начиная с моделей 2014 года выпуска включают необходимый аппаратный декодер, хотя лучше сразу убедится, что он действительно есть, чем потом жалеть о покупке.

Было много ворчаний во время перехода на H.264 / AVC при появлении Blu-ray. Теперь тоже самое происходит и появлением HEVC. Но более низкие скорости передачи данных при сохранении качества — это хорошо для всех.

Источник

Воспроизведение файлов форматов H.264 и H.265 на ПК

Распространённый в «нулевых» формат DVD, основанный на кодеке MPEG2, по мере появления телевизоров и мониторов с высоким разрешением уже не мог удовлетворять возросшим требованиям к качеству видео. Поэтому появление в 2003 году формата кодирования H.264 было воспринято в основном доброжелательно. Но со временем и этот стандарт перестал отвечать современным нуждам – требовался такой кодек, который бы обеспечивал меньший размер файла при том же битрейте (или увеличенный битрейт при неизменном объёме видеофайла). Так появился усовершенствованный формат H.265, именуемый также HEVC, позволивший уменьшить размеры файлов на 30-50% при сравнимом качестве. В нём реализована поддержка разрешения уровня 8К (8192×4320 пикселей). Насколько успешно продвигается этот стандарт? Давайте разбираться.

Что такое формат H.265 (HEVC)

High Efficiency Video Coding на сегодняшний день является самым современным и продвинутым видеокодеком. Если H.264 (AVC), основанный на кодеке MPEG, был ориентирован на воспроизведение FullHD видео, то его сменщик способен сжимать видеоряд до разрешения UHDTV, или 8К.

Что интересно, к разработке более совершенного стандарта приступили в 2004 году, то есть всего через год после начала внедрения AVC. Первоначально проект назывался H.NGVC, что расшифровывается как Next-generation Video Coding, а затем за стандартом закрепилось нынешнее эволюционное название. Перед экспертной группой VCEG стояла нелёгкая задача: повысить разрешение видео, добившись снижения битрейта, при этом не увеличивая вычислительные мощности оборудования. Требования, прямо скажем, противоречивые, поэтому в полной мере их реализовать не удалось.

И всё-таки разработчикам удалось добиться главного: увеличения максимального размера блока, основной единицы кодека, в 16 раз по сравнению с H.264, у которого он равен 16х16 пикселей. При этом была задействована технология блоков динамического размера, когда кодек во время сжатия видео сам выбирает оптимальное количество пикселей в блоке. Это и позволило новому формату легко поддерживать разрешение 8К, хотя и 4К на сегодня внедряется не такими быстрыми темпами, как хотелось бы. Добавьте сюда технологию параллельного кодирования, и вы получите кодек, способный сжимать видео до размера, на 25-50% меньше, чем у предшественника, при том же качестве.

Новый стандарт был утверждён только в 2012 году и поначалу имел ограниченное применение – в телевидении и IP камерах. Но когда в 2017 году поддержку HEVC реализовали в iOS 11, ситуация начала быстро меняться.

Преимущества HEVC по отношению к старым форматам

С выходом iOS 11 и macOS High Sierra Apple начала усиленно продвигать новые форматы для изображений (HEIF) и видео (HEVC). Задача упростилась в том плане, что новый кодек обеспечивал либо видео лучшего разрешения, либо меньшего размера, что в эпоху глобального обмена контентом имеет немаловажное значение – попробуйте передать по сети файл размером с 10-20 ГБ.

Использование блоков большего размера позволило также сократить время, затрачиваемое на кодирование и, что не менее важно, на декодирование, предотвращая фризы при просмотре видео.

Частично улучшения характеристик нового формата удалось добиться за счёт использования новых технологий, о которых мы уже упоминали. Но за всё нужно платить. В данном случае речь идёт о возрастании нагрузки на аппаратную часть, из чего следует вывод, что для обеспечения декодирования видео в формате HEVC потребуется более мощное оборудование. Второй негативный момент связан с тем, что соответствующие кодеки, по крайней мере, на начальном этапе распространения формата, встроены в популярные проигрыватели в ограниченном количестве. Ещё хуже обстоят дела с «железом» – только передовые модели телевизоров, медиаплееров, телевизионной техники и IP-камер умеют «переваривать» этот формат. Но это, разумеется, дело поправимое в среднесрочной перспективе. Во всяком случае, уже сейчас количество доступных аппаратных и софтверных декодеров стремительно растёт.

Что касается ПК, то поначалу H.265 поддерживали только видеокарты 970/980 от GeForce, а для кодирования среднего видео этого формата на более слабом оборудовании требовалось порядка 10 часов. Сегодня ситуация в этом плане гораздо более благоприятная, а дивиденды от использования HEVC очень даже ощутимы. Главное, что выгода будет тем больше, чем выше качество видео: для разрешения 720p, которое ещё совсем недавно было «золотым стандартом», размер файла будет примерно на 25% меньше, чем в формате H.264. Но для 4К выигрыш составит уже 50%, а если говорить о рипах Blue-ray, то здесь экономия достигается десятикратная, то есть видео такого качества вполне можно упаковать в каких-то 3-4 ГБ.

Рассмотрим основные особенности кодека HEVC с технической точки зрения:

Разумеется, это не все технологические новшества, характеризующие новый кодек. Но и перечисленного вполне достаточно, чтобы специалист смог понять, на что способен новый формат.

Как использовать кодек HEVC

Разумеется, обычного пользователя больше интересует вопрос, чем смотреть видео в формате HEVC/H.265, нежели технические подробности реализации улучшенного стандарта.

Если не привязываться к видеоадаптеру, то самый простой вариант – это использование программных плееров. В частности, всем хорошо известного VLC. Его последняя версия гарантированно поддерживает новый формат.

Но по умолчанию поддержка HEVC здесь выключена, и чтобы смотреть видео, закодированное H.265, необходимо выполнить следующие действия:

В результате вы получите возможность просматривать на компьютере видео, сжатое новым кодеком, вне зависимости от используемой операционной системы.

Примерно таким же способом можно установить HEVC/H.265 на Windows, используя последние версии других популярных медиаплееров – Media Player Classic, KMPlayer, GOM Player и других.

Поддержка H.265 реализована и в некоторых браузерах – Microsoft Edge (начиная с 16-й версии) и Safari (от одиннадцатой версии и выше).

Что касается MacOS High Sierra, то там с новым кодеком справляется стандартное приложение «Видео», хотя если вам нравятся сторонние плееры, то все вышесказанное остаётся справедливым. Аналогичная ситуация и с мобильными девайсами, работающими под iOS 11 – здесь главное, чтобы для воспроизведения нового формата хватило производительности устройства.

Что касается смартфонов и планшетов под Android, то на сегодня получить работающий кодек HEVC/H.265 можно только в приложении MX Player с тем же условием – производительности девайса должно хватать для воспроизведения видео нового формата.

Другое дело, что видео, записанного с использованием кодека HEVC, в сети пока не так много. Остаётся надеяться, что ситуация будет постепенно улучшаться, как это было с предшественником и разрешением 4К – сегодня количество каналов, вещающих в этом формате, растёт в арифметической прогрессии.

В немалой степени проблема касается и оборудования, способного поддерживать сверхвысокие разрешения – среди компьютерных мониторов таковых практически нет, да и телевизоры с разрешением 8192×4320 пикселей – пока не столь распространённое явление. Но технический прогресс не остановить…

Источник

Наслаждайтесь миллиардами цветов с 10-битным HEVC

Человеческий глаз способен видеть намного больше цветов, чем показывают ему современные видео дисплеи. Каким бы навороченным не был компьютер, он все равно может воспроизвести лишь конечное количество цветов. В этой статье мы расскажем об использовании 10-битной глубины цвета в сравнении с 8-битной, исходя из функционала процессоров Intel Core седьмого поколения и оптимизирующих возможностей Intel Software Tools. В статье вы также найдете ссылку на пример программы, реализующей 10-битное HEVC кодирование.

Глубина цвета

Глубина цвета, известная также как битовая глубина — это количество битов, используемое для отображения цвета отдельного пикселя. Одно и то же изображение или кадр с различной глубиной цвета выглядят различно, поскольку количество цветов в пикселе зависит от глубины цвета.

Количество битов в изображении включает в себя набор битов на канал для каждого типа цвета в пикселе. Количество цветовых каналов в пикселе зависит от используемого цветового пространства. Например, цветовые каналы в цветовом пространстве RGBA — красный ( R), зеленый (G), синий (B) и альфа (A). Каждый дополнительный бит удваивает количество информации, которое мы можем хранить для каждого цвета. В 8-битном изображении общее количество доступных цветов пикселя равняется 256. В Таблице 1 показано возможное количество доступных цветов для каждой соответствующей глубины цвета.

Глубина канала	Оттенков на канал на пиксель	Общее количество возможных оттенков
8-бит	256	16.78 миллионов
10-бит	1024	1.07 миллиарда
12-бит	4096	68.68 миллиардов

Большинство мониторов и телевизоров способны отображать лишь 8-битный контент, 10-битные изображения в них преобразуются в 8-битные. Однако преимущества 10-битной глубины имеют место уже сейчас:

Эффект цветовых полос

При захвате изображения иногда случается так, что сенсор не может распознать минимальное различие между двумя двумя соседними цветами, и возникает проблема некорректного отображения цветов. Как результат, область рисунка закрашивается одним цветом за неимением более подходящего другого. Таким образом, на рисунке появляются цветные полосы вместо плавного перехода из одного цвета в другой.

Возможные варианты решения проблемы цветовых полос:

Рисунок 1. Сравнение 8-битного (слева) и 10-битного (справа) изображения. Слева виден эффект полос.

Рисунок 1 показывает разницу между 8-битным и 10-битным изображениями применительно к эффекту цветовых полос. На левом изображении необходимая цветовая детализация не была передана сенсором, что привело у меньшему, чем надо, количеству цветов и цветовым полосам. На правом фото цветовой информации достаточно и переход между цветами получился плавным. Для обеспечения плавности цветовых переходов необходим более широкий цветовой диапазон, описанный в стандарте BT2020.

Стандарт BT. 2020

Седьмое поколение процессоров Intel Xeon и Core поддерживает стандарт BT. 2020 (известный также как Rec. 2020) в таких случаях как создание/воспроизведение 4K Ultra-high definition (UHD) контента, использование HDR с поддержкой 10 битов и т.д. UHD-мониторы имеют разрешение 3840*2160 при различной диагонали. Поддержка стандарта BT.2020 улучшает качество картинки при столь высоком разрешении.

Рисунок 2. Сравнение цветовых пространств BT.2020 и BT.709

Рекомендации The International Telecommunications Union (ITU) BT.2020 представляют значительно больший диапазон цветов, чем ранее используемые BT.709. Сравнение соответствующих цветовых пространств показано на Рисунке 2, представляющим диаграмму цветности CIE 1931. Оси X и Y показывают относительные координаты цветности с длинами волн соответствующих цветовых пространств (синий шрифт). Желтый треугольник покрывает цветовое пространство по стандарту BT. 709. Черный треугольник показывает цветовое пространство BT. 2020, значительно большее по размеру и, следовательно, содержащее большее количество цветов для плавных переходов. BT. 2020 также определяет различные аспекты UHD TV такие как разрешение дисплея, частоту кадров, цветовую субдискретизацию и глубину цвета в добавление к цветовому пространству.

Процессоры Intel 7 поколения поддерживают профили HEVC Main 10 profile, VP9 Profile 2 и High Dynamic Range (HDR) видео рендеринг с использованием стандарта BT.2020.

Профиль HEVC Main 10

High Efficiency Video Coding (HEVC), также известный как H.265 — стандарт видео сжатия, наследник хорошо известного стандарта H.264/AVC. По сравнению с предшественниками, HEVC использует более сложные алгоритмы сжатия. Больше информации о стандарте можно узнать здесь. Профиль Main 10 позволяет использовать 8-битный или 10-битный цвет с цветовой субдискретизацией 4:2:0.

Поддержка декодирования HEVC 10b появилась начиная с 6 поколения процессоров Intel. Команда ниже показывает, как тестовая утилита sample_decode из набора примеров кода Intel Media SDK может быть использована для получения сырых кадров из простейшего HEVC потока.

Используемый выше входной поток (input.h265) может быть взят здесь. Выходной поток (raw_frames.yuv) должен быть в формате P010, используемом как исходный материал для утилиты sample_encode.

Аппаратная поддержка кодирования/декодирования HEVC 10b внедрена начиная с 7 поколения процессоров Intel. Кодирование 10-битного HEVC реализовано с помощью дополнительного кода modified_sample_encode, специально измененного для этой конкретной функциональности. Данный пример работает с Intel Media SDK 2016 R2. Инструкция по сборке приведена в руководстве по примерам медиа в образцах кода Intel Media SDK.

Ниже показан пример 10-битного кодирования с использованием sample_encode из добавленной modified_sample_encode.

Рисунок 3. Скриншот утилиты Video Quality Caliper, показывающий, показывающий, что кодированный поток имеет 10 бит на пиксель.

Профиль VP9 2

VP9 — формат видео кодирования, разработанный Google как наследник VP8. Платформы Intel седьмого поколения поддерживают аппаратное ускорение декодирования VP9 10-бит, тогда как кодирование пока комбинированное, софтово-хардварное.

Высокий динамический диапазон (High Dynamic Range, HDR)

Динамический диапазон — это отношение значения самой светлой к самой темной точке на изображении. Видео высокого динамического диапазона (HDR) позволяет получить лучший динамический диапазон, чем обычное (SDR) видео, использующее нелинейные операции для кодирования и декодирования уровня освещенности.

Видео контент HDR поддерживается при использовании кодека HEVC Main 10 или VP9.2, аппаратно ускоренных начиная с 7 поколения процессоров Intel. Для передачи контента HDR, система должна быть оснащена портом DisplayPort 1.4 или HDMI 2.0a. Данная функциональность пока находится на стадии тестирования и не включена в общедоступные релизы.

Заключение

Как мы выяснили, разработчики сейчас имеют возможность создавать красивое, реалистичное видео в самых современных форматах, расцвеченных ярками красками 10-битного цвета, идеальным для HD/UHD дисплеев. Используя процессоры Intel седьмого поколения для создания контента стандарта BT.2020, а также возможности оптимизации Intel Media SDK, мы уже сейчас можем заглянуть за пределы разрешения 4K UHD и стандартной на сегодня кадровой скорости. В дальнейшем область применения современных аппаратно-ускоренных видео кодеков будет расширяться.

В этой статье упоминались следующие программные средства (со ссылками для скачивания):

Источник

Почему для развития видео 4K нужно внедрять стандарт HEVC H.265

Видео 4K занимает тонну пространства, что затрудняет загрузку и потоковое вещание в лучшем качестве. К счастью, одна технология меняет это, и она известна как High Efficiency Video Coding (HEVC) или H.265.

Потребуется много времени, чтобы эта новая технология стала вездесущей, но это происходит: 4K UHD Blu-ray использует HEVC, VLC 3.0 воспроизводить 4K с помощью надежного HEVC, а iPhone может даже сохранить записанное видео в HEVC для экономии памяти.

Но как это работает, и почему так важно для видео 4K?

Текущий стандарт: AVC/H.264

Когда вы смотрите диск Blu-ray, видео на YouTube или фильм из iTunes, все они имеют идентичный исходный файл, который был получен в студии редактирования. Чтобы разместить этот фильм на диске Blu-ray или сделать его достаточно маленьким, чтобы удобно загружать из интернета, видео должно быть сжато.

Расширенное кодирование видео, также известное как AVC или H.264, является лучшим стандартом для сжатия видео среди широко используемых. Существует несколько различных методов, которые он использует, чтобы попытаться уменьшить размер файла видео.

Например, в любом отдельном фрейме он ищет области, которые имеют однотоный цвета. Например на фото нжие большая часть неба имеет достаточно однообразный синий цвет, поэтому алгоритм сжатия может разбить изображение на куски, называемые «макроблоками», и вместо того, чтобы помнить цвет каждого пикселя, просто укажет, что все эти куски в верхней части имеют один и тот же синий цвет. Это намного эффективнее, чем сохранение цвета каждого отдельного пикселя, и снижает размер файла конечного кадра. В видео это называется внутрикадровым сжатием – сжатие данных отдельного кадра.

AVC также использует межкадровое сжатие, которое рассматривает несколько кадров и отмечает, какие части кадра меняются, а какие нет. Алгоритм сжатия также развивает фрейм на макроблоки и говорит: «Знаешь что? Эти куски не меняются 100 кадров подряд, поэтому давайте просто отображать их снова, вместо того, чтобы хранить все части изображения 100 раз». Это может значительно уменьшить размер файла.

Это всего лишь два упрощенных примера использования методов AVC/H.264. Но, они позволяют сделать видеофайл более эффективным, не ставя под угрозу качество.

Конечно, любое видео потеряет качество, если вы слишком сильно его сжимаете, но чем умнее эти методы, тем сильнее вы можете сжать видео без больших потерь.

HEVC/H.265 сжимает видео более эффективно

Высокоэффективное видеокодирование, также известное как HEVC или H.265, является следующим шагом в этой эволюции. В нем реализовано множество методов, используемых в AVC/H.264, чтобы сделать сжатие видео еще более эффективным.

Например, когда AVC просматривает несколько кадров на наличие изменений, макроблоки могут иметь несколько разных форм и размеров, максимум до 16×16 пикселей. С HEVC эти фрагменты могут быть размером до 64×64, что намного больше, чем 16×16, это означает, что алгоритм может запоминать меньшее количество фрагментов, тем самым уменьшая размер общего видео.

Опять же, в HEVC используются другие методы, но это одно из самых больших улучшений – оно позволяет HEVC сжимать видео вдвое сильнее, чем AVC, при том же уровне качества. Это особенно важно для видео 4K, которое занимает огромное пространство с AVC. HEVC делает 4K видео намного более удобным для потоковой передачи, загрузки или копирования на ваш жесткий диск.

HEVC медленнее без аппаратного декодирования

HEVC является утвержденным стандартом с 2013 года, так почему его не используют во всех видео?

Алгоритмы сжатия H.265 сложны – для вычисления этого процесса на лету требуется очень много «математики». Существует два основных способа, которыми компьютер может декодировать это видео: программное декодирование, при котором он использует процессор компьютера для выполнения этих расчетов, и аппаратное декодирование, при котором он переносит нагрузку на графическую карту (или интегрированный графический чип на процессоре). Графическая карта намного эффективнее, если у нее есть встроенная поддержка кодека видео, которое вы пытаетесь воспроизвести.

Таким образом, хотя многие ПК и программы могут пытаться воспроизвести видео HEVC, оно может «заикаться» или быть очень медленным без аппаратного декодирования. Таким образом, HEVC не принесёт много пользы, если у вас нет видеокарты и видеопроигрывателя, которые поддерживают аппаратное декодирование HEVC.

Это не проблема для автономных устройств воспроизведения. 4K проигрыватели Blu-ray, в том числе Xbox One, уже сконструированы с учетом HEVC. Но когда дело доходит до воспроизведения видео HEVC на компьютере, всё становится сложнее.

Вашему устройству потребуется одно из следующих аппаратных средств для быстрого декодирования видео HEVC:

Вам также понадобится использовать операционную систему и видеоплеер, который поддерживает не только видео HEVC, но и аппаратное декодирование HEVC, – этот момент немного «мутный». Многие приложения имеют поддержку аппаратного декодирования HEVC, но в некоторых случаях оно может работать только с некоторыми фишками из списка выше. Возможно, вам придётся включить аппаратное ускорение в вашем плеере, чтобы он работал правильно.

С течением времени большее количество компьютеров сможет обрабатывать видео такого типа, и больше плееров будут поддерживать H.265. Для этого может потребоваться некоторое время, чтобы стандарт стал повсеместным, и до этого Вам придётся хранить свои 4K видео в AVC/H.264 при больших размерах файлов (или сжимать их больше и терять качество изображения). Но чем шире будет поддерживаться больше HEVC/H.265, тем лучше будет видео.

Источник

Hevc что это такое

Содержание

Особенности

Требования, предъявляемые к разработчикам стандарта:

Рекомендация и стандарт

График

Сроки принятия стандарта HEVC выглядят следующим образом:

Применение

Рекомендация и Международный Стандарт предназначены для охвата широкого диапазона видеоприложений, не ограничиваясь следующими:

Возможности

В качестве требований к стандарту предложено много новых возможностей:

История

В 2004 году ITU-T Video Coding Experts Group (VCEG) приступила к исследованию развития технологий, которые позволили бы создать новый стандарт сжатия видео (или добиться существенного улучшения стандарта H.264/MPEG-4 AVC). В октябре 2004 года произведен обзор различных методов для потенциального усовершенствования H.264/MPEG-4 AVC. [5]

Предварительные требования к NGVC состоят в уменьшении битрейта на 50 % при схожей субъективной оценке качества изображения и сравнимой с H.264 High profile вычислительной сложностью. В зависимости от настроек предполагается варьирование вычислительной сложности от 1/2 до 3 по сравнению с H.264 High profile, при этом в первом случае NGVC должен обеспечивать на 25 % меньший битрейт. [6]

ISO / IEC Moving Picture Experts Group (MPEG) начала аналогичный проект в 2007 году, предварительно названный Высокопроизводительное видеокодирование (High-performance Video Coding). В июле 2007 года было принято решение в качестве цели проекта достигнуть снижение битрейта на 50%. [7] К июлю 2009 года, результаты эксперимента показали среднее снижение скорости потока примерно на 20% по сравнению с AVC High Profile, эти результаты побудили MPEG инициировать его усилия по стандартизации в сотрудничестве с VCEG.

Первое заседание Объединенной команды по видеокодированию Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC) состоялось в апреле 2010 года. Было представлено 27 полноценных проекта. Оценки показали, что некоторые предложения могут достичь такого же качества изображения, как AVC лишь с половинным битрейтом во многих тестах, при 2 — 10-кратном увеличении вычислительной сложности, и в некоторых проектах были достигнуты хорошее субъективное качество и хорошие результаты скорости передачи данных с более низкой вычислительной сложностью, чем при референсном кодировании AVC с высоким профилем. На этом совещании было принято название для совместного проекта — высокоэффективное видеокодирование High Efficiency Video Coding (HEVC). [8]

Комитет Проекта HEVC был утвержден в феврале 2012 года. В июне 2012 года MPEG LA объявила о начале процесса принятия совместных лицензии на патенты HEVC. Проект международного стандарта был утвержден в июле 2012 года совещании, состоявшемся в Стокгольме. Fröjdh, председатель шведской делегации MPEG, считает, что коммерческие продукты, которые поддерживают HEVC могут быть выпущены в 2013 году. [9]

29 февраля 2012 года на выставке Mobile World Congress 2012 компания Qualcomm продемонстрировала HEVC декодер работает на планшете Android, с двухъядерным процессором Qualcomm Snapdragon S4, который работает на частоте 1,5 ГГц, показывая, две версии видео с одинаковым содержанием, закодированными H.264/MPEG-4 AVC и HEVC. На этом показе HEVC показал почти 50% снижение скорости передачи по сравнению с H.264/MPEG-4 AVC. [10]

31 августа 2012, Allegro DVT объявила о выпуске двух HEVC вещательных кодеров: кодер AL1200 HD-SDI и IP-транскодер AL2200. [11] Allegro DVT заявило, что аппаратные декодеры HEVC не следует ожидать до 2014 года, но HEVC сможет применяться и раньше в приложениях с программным декодированием. На IBC 2012 выставка Allegro DVT продемонстрировала HEVC системы потокового IP-вещания на основе IP-транскодера AL2200.

Ericsson в сентябре 2012 года на выставке International Broadcasting Convention (IBC) представила первый в мире HEVC кодер, Ericsson SVP 5500, который предназначен для кодирования видео в реальном времени для трансляции эфирного ТВ в мобильных сетях. [12]

Эффективность кодирования

Разработка большинства стандартов видеокодирования предназначена, в первую очередь, для достижения наибольшей эффективности кодирования. Эффективность кодирования определяется способностью закодировать видео с минимально возможной скоростью передачи данных при сохранении определённого уровня качества видео. Существует два стандартных способа измерения эффективности кодирования видео, один из которых заключается в использовании объективной метрики, такой как пикового отношения сигнал-шум (PSNR), а второй состоит в использовании субъективной оценки качества видео. Субъективная оценка качества изображения является наиболее важным параметром для оценки кодирования видео, так как люди воспринимают качество видео субъективно.

Сравнение стандартов видеокодирования при равном PSNR

Стандарт видеокодирования	Среднее сокращение битрейта
	H.264/MPEG-4 AVC HP	MPEG-4 ASP	H.263 HLP	H.262/MPEG-2 MP
HEVC MP	35.4%	63.7%	65.1%	70.8%
H.264/MPEG-4 AVC HP	—	44.5%	46.6%	55.4%
MPEG-4 ASP	—	—	3.9%	19.7%
H.263 HLP	—	—	—	16.2%

Структура кодера HEVC

При кодировании видео в HEVC применяется такой же «гибридный» подход, что и во всех современных кодеках, начиная с H.261. Он заключается в применении внутри- и межкадрового (Intra-/Inter-) предсказания и двумерного кодирования с преобразованием.

В кодере HEVC каждый видеокадр делится на блоки. Первый кадр видеопоследовательности кодируется с использованием только внутрикадрового предсказания, то есть применяется пространственное предсказание ожидаемого уровня отсчёта внутри кадра по соседним отсчётам, при этом отсутствует зависимость от других кадров. Для большинства блоков всех остальных кадров последовательности, как правило, используется режим межкадрового временного предсказания. В режиме межкадрового предсказания на основании данных о величине отсчётов опорного кадра и вектора движения оцениваются текущие отсчёты каждого блока. Кодер и декодер создают идентичные межкадровые предсказания путем применения алгоритма компенсации движения с помощью векторов движения и данных выбранного режима, которые передаются в качестве дополнительной информации.

Разностный сигнал предсказания, который представляет собой разницу между опорным блоком кадра и его предсказанием, подвергается линейному пространственному преобразованию. Затем коэффициенты преобразования масштабируются, квантуются, применяется энтропийное кодирование, и затем передаются вместе с информацией предсказания.

Кодер в точности повторяет цикл обработки декодером так, что в обоих случаях будут генерироваться идентичные предсказания последующиих данных. Таким образом, преобразованные квантованные коэффициенты подвергаются обратному масштабированию и затем обратному преобразованию, чтобы повторить декодированное значение разностного сигнала. Разность затем добавляется к предсказанию, и полученный результат фильтруется для сглаживания артефактов, полученных делением на блоки и при квантовании. Окончательное представление кадра (идентичное кадру на выходе декодера) хранится в буфере декодированных кадров, которое будет использоваться для прогнозирования последующих кадров. В итоге, порядок кодирования и декодирования обработки кадров часто отличается от порядка, в котором они поступают из источника.

Предполагается, что видеоматериал на входе кодера HEVC имеет прогрессивную развёртку. В HEVC не представлено явных функций кодирования чересстрочной развёртки, так как чересстрочная развёртка не используется в современных дисплеях и имеет всё меньшее распространение. Тем не менее, в HEVC были представлены метаданные, позволяющие указать кодеру, что было закодировано видео с чересстрочной развёрткой в одном из двух режимов: в виде отдельных изображений, как два поля (четные или нечетные строки кадра) или весь кадр целиком. Этот эффективный метод обеспечивает кодирование видеосигнала с чересстрочной разверткой, минуя необходимость нагружать декодеры поддержкой специального процесса декодирования.

Профили

В октябре 2012 года проект включает в себя три профиля: Основной (Main), Основной 10 (Main 10) и Основной профиль неподвижных изображений (Main Still Picture). [14]

Профиль — это определённый набор средств кодирования и алгоритмов, которые могут быть использованы для создания видеопотока, соответствующего этому профилю. [13] Кодер при формировании видеопотока определяет, какие компоненты можно использовать для профиля, в то время как декодер должен поддерживать все функции для данного профиля.

Main (Основной профиль)

Для основного профиля определены следующие ограничения:

Main 10 (Основной профиль 10)

Main 10 — профиль для кодирования видео с глубиной цвета 10 бит. [14]

Сравнение основных элементов кодеров:

AVC (High Profile)	HEVC (Main 10)	HEVC (Main Profile)
Размер блоков	Макроблок 16×16	Блоки с древовидной структурой кодирования от 64×64 до 8×8	от 64×64 до 16×16
Блоки предсказания	Разбиение до 4×4	от 64×64 до 4×4, асимметричное предсказание	от 64×64 до 8×8, симметричное предсказание
Блоки преобразования	8×8 и 4×4	32×32 16×16 8×8 4×4 + неквадратные преобразования	32×32 16×16 8×8 4×4
Внутрикадровое предсказание	9 режимов	35 режимов	35 режимов
Обратное преобразование	Деблокирующий фильтр	Деблокирующий фильтр, SAO, ALF	Деблокирующий фильтр, SAO
Компенсация движения	Предсказание вектора движения	Усовершенствованное предсказание вектора движения (пространственное и временное)
Глубина цвета	8 бит	10 бит	8 бит
Энтропийное кодирование	CABAC или CAVLC	CABAC с применением параллельных операций

Main Still Picture (Основной профиль неподвижных изображений)

Основной профиль неподвижных изображений позволяет кодировать отдельное изображение при соблюдении некоторых ограничений, соответствующих Основному профилю. [14]

Уровни

Источник

С быстрым развитием технологии видеонаблюдения текущий стандарт H.264 (MPEG-4/AVC) перестал соответствовать требованиям кодирования видео для более высокого разрешения изображения. В будущем видеооборудование 4K UHD и 8K UHD неизбежно станет стандартом, как и сегодня Full HD. В качестве стандарта сжатия видео следующего поколения на рынок вышел H.265, он постепенно внедряется в продукты для IP-наблюдения высокой четкости, таких как IP-камеры HD, NVR.

Что такое H.264 (MPEG-4 AVC)

В своё время, разработка кодека H264 стала настоящим прорывом, потому что получилось посадить за один стол людей, занимающихся телевидением, IP камерами, конференц-связью и родить стандарт, которого в целом хватило всем.

Разрешение видео h.264

Стандарт H.264 распознает разрешения только до 2048×2048

Обычно поддерживаемые разрешения и соотношения ширины к высоте включают:

Кроме того, решение Apple использовать его в определенной степени способствовало популяризации кодирования H.264. Этот стандарт также вошел в миллионы домашних хозяйств с сотнями миллионов iPad и iPhone и стал абсолютным гегемоном в области кодирования изображений, занимая более 80% доли рынка.

По сравнению с предыдущими стандартами кодирования, H.264 может выдавать более высокое качество изображения при более низкой скорости передачи данных, поэтому он был признан людьми. H.264 также широко используется в сетевой потоковой передаче мультимедийных данных и различных наземных телевизионных передачах высокой четкости, спутниковом телевидении, радиовещании и в других отраслях.

Изначально проблемы массового внедрения кодека h 264 обуславливались тем, что для декодирования HD видео в реальном времени требовались большие по тем временам мощности аппаратной части вычислительной техники. Ситуацию спас выход на рынок доступных для широкого пользователя многоядерных процессоров AMD и Intel.

Что такое H.265 (HEVC)

Стандарт H.265 или HEVC (High Efficiency Video Coding), разработанный в 2012 году, основан на своём предшественнике, стандарте кодирования видео H.264, сохраняя одни и улучшая другие технологии. H.265 использует передовые методы для улучшения взаимосвязи между кодовым потоком, качеством кодирования, задержкой и сложностью алгоритма для достижения оптимальных настроек.

H.265 поддерживает форматы кадра до 8K (UHDTV) с разрешением 8192×4320 пикселей

Улучшения H.265 по сравнению с H.264 включают в себя:

Архитектура кодирования H.265 / HEVC примерно аналогична H.264 / AVC и в основном включает в себя:

Однако в архитектуре кодирования HEVC все разделено на три основных блока:

H.265 vs H.264

Разница между H.264 и H.265 заключается, прежде всего, в пропускной способности потоковой передачи и требованиях к хранилищу. H.265, благодаря оптимизации алгоритма H264 может реализовать передачу цифрового изображения стандартной четкости со скоростью ниже 1 Мбит / с; H.265 может реализовать передачу обычного аудио и видео высокой четкости 720P (разрешение 1280 * 720) со скоростью передачи 1

H.265 предназначен для передачи сетевого видео более высокого качества при ограниченной пропускной способности, и только половина пропускной способности H.264 может использоваться для воспроизведения видео того же качества. Стандарт H.265 также поддерживает видео сверхвысокой четкости 4K (4096 × 2160) и 8K (8192 × 4320).

По сравнению с H.264 / AVC, H.265 / HEVC предоставляет больше различных инструментов для снижения скорости передачи данных. Что касается единицы кодирования, размер каждого макроблока (МБ) в H.264 составляет фиксированные 16×16 пикселей, а кодирование блок H.265 можно выбрать от самого маленького 8×8 до самого большого 64×64. В то же время режим внутреннего предсказания H.265 поддерживает 33 направления (H.264 поддерживает только 8) и обеспечивает лучшую обработку компенсации движения и методы векторного предсказания.

Тест сравнения качества показывает, что при том же качестве изображения, по сравнению с H.264, размер видео, закодированного H.265, будет уменьшен примерно на 39-44%. Когда скорость передачи данных снижается на 51-74%, качество видео, закодированного в H.265, может быть таким же или лучше, чем у видео, закодированного в H.264, что существенно лучше, чем ожидаемое отношение сигнал / шум (PSNR ).

Cравнение кодеков H.264 и H.265

H.264 AVC	H.265 HEVC
Размер блоков	Макроблок 16 х 16	Блоки с древовидной структурой кодирования от 64х64 до 8х8
Блоки предсказания	Разбиение до 4х4	От 64х64 до 4х4 + ассиметричное предсказание
Блоки преобразования	8х8 и 4х4	32х32, 16х16, 8х8, 4х4 + неквадратные преобразования
Обратное преобразование	Деблокирующий фильтр	Деблокирующий фильтр, SAO
Внутрикадровое предсказание	9 режимов	35 режимов
Компенсация движения	Предсказание вектора движения	Усовершенствованное предсказание вектора движения (пространственное и временное)
Глубина цвета	8 бит	10 бит
Энтропийное кодирование	CABAC или CAVLC	CABAC с применением параллельных операций

Поддержка HEVC в протоколах

В протоколе HLS формат H.265 поддерживается уже очень давно. В протоколе MPEG-TS формат H.265 поддерживается. В протоколе RTSP H.265 поддерживается. Есть упаковка и в SDP, и в RTP.

Источник

Все, что вам нужно знать о HEVC/H.265

Возможно, вы недавно много слышали о HEVC/H.265.С ростом популярности видео 4K компания Apple применила такой новый отраслевой стандарт в операционной системе Mac Hight Sierra и iOS 11.По сравнению с H.264, H.265/HEVC имеет большие преимущества, но каковы они? А разве можно воспользоваться таким H.265/HEVC? Ниже я подробно расскажу о HEVC/H.265 и надеюсь, что это будет полезно.

Узнайте больше о HEVC/H.265

# Что такое HEVC/H.265?

HEVC означает высокоэффективное кодирование видео, также известное как H.265 и MPEG-H Part 2, является последним и наиболее передовым стандарт сжатия видео, разработанный совместно MPEG и VCEG, который отличается более высокой эффективностью кодирования и улучшенным качеством видео.HEVC может сжимать видео с удвоенной степенью сжатия данных, но для сохранения того же качества видео и уменьшения объема памяти вдвое по сравнению с H.264 требуется только половина битрейта.

# Почему идет HEVC/H.265?

Как вы, возможно, знаете, в мире появляется все больше и больше видео 4K и 8K, в то время как видео с таким высоким разрешением требуют много места, что делает невозможным их загрузку и потоковую передачу качественный.Чтобы уменьшить пространство для хранения, но сохранить такое же качество, и основанная на H.264, здесь используется технология кодирования HEVC.

HEVC может легко доставлять видеоконтент на ваш Apple TV, компьютер, даже iPhone или другие портативные устройства с высоким качеством и меньшим пространством.Если вам нравится воспроизводить видео в формате HEVC/H.265, вы можете сначала декодировать файлы и воспроизводить их через медиаплеер.Однако вы также можете конвертировать DVD в кодек H.265, чтобы получить видео половинного размера, но с одинаковым качеством.Поэтому многие потребительские устройства и операционные системы поддерживают HEVC/H.265 постепенно.

# Производительность, преимущества и недостатки H.265

H.265 нацелен на передачу более высокого качества.видео с ограниченной пропускной способностью, которая уменьшается вдвое.Это означает, что мы можем наслаждаться видео высокого разрешения 1080p на нашем смартфоне или планшете онлайн.Стандарт H.265 идет в ногу с дисплеем с высоким разрешением.

Основным преимуществом H.265 является то, что H.265 имеет лучшую производительность сжатия и более низкий коэффициент использования полосы пропускания, что может еще больше снизить расчетную скорость потока, чтобы снизить стоимость хранения и передачи.И теперь многие устройства с высоким разрешением 4K, такие как проигрыватели Blu-ray 4K или другие проигрыватели потокового мультимедиа, поддерживают H.265.Кстати, вы также можете конвертировать H.265 в другие совместимые форматы с помощью бесплатного конвертера H.265 для воспроизведения на ваших устройствах.

Стоит отметить, что инвестиции в H.265 огромны, особенно после H.264; многие промышленные компании будут колебаться при выборе H.265.С другой стороны, H.265 имеет 3 патентных пула с различными структурами ценообразования и условиями.Неясность лицензионных отчислений остановила принятие H.265.

# Разработка и текущая ситуация H.265

По мере развития дисплеев с высоким разрешением, H.265 также будет развиваться соответственно.Несмотря на промышленного конкурента VP9 и другие ограниченные факторы, H.265 найдет выход и получит широкую популяризацию.

Отличия: H.265, H.265 + и x265

Вы когда-нибудь сталкивались с H.265 + или x265, когда имеете дело со своими видеоформатами/кодами? Они такие же, как H.265? Очевидно, что это не так.Ниже я хотел бы подробно представить H.265 + и x265 и показать вам разницу между ними и H.265.

# 1.H.265 против H.265 plus(H.265 +)

H.265 +-это улучшенная технология сжатия видео, основанная на своей предшественнице H.265, которая может дополнительно снизить наполовину битрейт, чем H.265, что означает, что она может снизить пропускную способность и потребление памяти.Технология H.265 + сочетает в себе технологии SmartP и AVBR для повышения эффективности сжатия.Это передовая технология привязки, используемая исключительно в видеокодере Hisilicon.С H.265 + IP-камера может передавать видеопоток 1080P со скоростью до 500 кбит/с.

# 2.H.265 vs x265

x265-это библиотека для кодирования видео в Формат сжатия видео HEVC/H.265 разработан и стандартизирован ISO/IEC MPEG и ITU-T VCEG.Другими словами, h.265-это спецификация, а x265-это конкретный кодировщик H.265.Он может обеспечить сжатие и кодек нового поколения с быстрым и отличным качеством.x265 используется многими поставщиками коммерческих видео решений, от разработчиков кодировщиков видео в реальном времени до разработчиков решений потокового видео OTT и поставщиков систем управления видео.

Легко воспроизводите видео HEVC/H.265 с помощью обычного медиаплеера

В этой части я собираюсь представить другой кодек, похожий на H.265, и провести сравнение, чтобы помочь вам лучше узнать H.265.

# 1.H.265 против H.264

По сравнению с H.264(AVC), H.265 может уменьшить объем памяти на 50% за счет кодирования видео с минимально возможным битрейтом, сохраняя при этом высокий уровень качества и обеспечивая лучшее визуальное отображение.опыт.Разница между H.265 и H.264 заключается в их способности расширять размер этих областей на большие или меньшие блоки.Размер CTU H.265 может быть от 4 × 4 до 64 × 64, в то время как H.264 допускает только максимальный размер блока 16 × 16.

# 2.H.265 против VP9

VP9-это открытый и бесплатный формат кодирования видео, разработанный Google и являющийся преемником VP8.В основном он конкурирует с высокоэффективным кодированием видео(HEVC/H.265).И HEVC, и VP9 нацелены на снижение битрейта и повышение эффективности сжатия.Фактически, H.265 лучше, чем VP9, по эффективности кодирования, а устойчивость к ошибкам H.265 лучше, чем у VP9.Что касается режимов внутреннего предсказания, количество режимов внутреннего предсказания для VP9 равно 10, в то время как в H.265-35.Напротив, VP9 более сложен в сопоставлении MTU, режимах сверхнизкой задержки и распараллеливании.

# 3.H.265 против AV1

AV1(AOMedia Video1)-это открытый, не требующий лицензионных отчислений формат кодирования видео, разработанный для передачи видео через Интернет и являющийся преемником VP9.В настоящее время Netflix, Facebook и YouTube и т.Д.применяют AV1 для сжатия потокового контента.AV1 может обеспечить сжатие на 30% больше, чем H.265.Более высокое сжатие AV1 позволит значительно сэкономить как на пространстве для хранения, так и на затратах.

В заключение, вы можете обнаружить, что это подробная статья о HEVC/H.265, и я надеюсь, что она будет вам полезна.Как мы уже упоминали выше, с появлением на рынке 4K Blu-ray-видео и потокового мультимедиа, HEVC/H.265 является важной тенденцией.Полезно знать об этом побольше.Поэтому, если у вас остались какие-либо вопросы, оставляйте их комментарии, и мы постараемся решить ваши проблемы в кратчайшие сроки.

Источник

Сжатие видео на пальцах: как работают современные кодеки?

Затраты на хранение данных зачастую становятся основным пунктом расходов при создании системы видеонаблюдения. Впрочем, они были бы несравнимо больше, если бы в мире не существовало алгоритмов, способных сжимать видеосигнал. О том, насколько эффективны современные кодеки, и какие принципы лежат в основе их работы, мы и поговорим в сегодняшнем материале.

Для большей наглядности начнем с цифр. Пускай видеозапись будет вестись непрерывно, в разрешении Full HD (сейчас это уже необходимый минимум, во всяком случае, если вы хотите полноценно использовать функции видеоаналитики) и в режиме реального времени (то есть, с фреймрейтом 25 кадров в секунду). Предположим также, что выбранное нами оборудование поддерживает аппаратное кодирование H.265. В этом случае при разных настройках качества изображения (высоком, среднем и низком) мы получим примерно следующие результаты.

Кодек

Интенсивность движения в кадре

Использование дискового пространства за сутки, ГБ

H.265 (Высокое качество)

H.265 (Высокое качество)

H.265 (Высокое качество)

H.265 (Среднее качество)

H.265 (Среднее качество)

H.265 (Среднее качество)

H.265 (Низкое качество)

H.265 (Низкое качество)

H.265 (Низкое качество)

Но если бы сжатия видео не существовало в принципе, мы бы увидели совсем иные цифры. Попробуем разобраться, почему. Видеопоток представляет собой не что иное, как последовательность статичных картинок (кадров) в определенном разрешении. Технически каждый кадр является двумерным массивом, содержащим информацию об элементарных единицах (пикселях), формирующих изображение. В системе TrueColor для кодирования каждого пикселя требуется 3 байта. Таким образом, в приведенном примере мы бы получили битрейт:

Учитывая, что в сутках 86400 секунд, цифры выходят поистине астрономические:

Итак, если бы мы записывали видео без сжатия в максимальном качестве при заданных условиях, то для хранения данных, полученных с одной единственной видеокамеры в течение суток нам бы потребовалось 12 терабайт дискового пространства. Но даже система безопасности квартиры или малого офиса предполагает наличие, как минимум, двух устройств видеофиксации, тогда как сам архив необходимо сохранять в течение нескольких недель или даже месяцев, если того требует законодательство. То есть, для обслуживания любого объекта, даже весьма скромных размеров, потребовался бы целый дата-центр!

К счастью, современные алгоритмы сжатия видео помогают существенно экономить дисковое пространство: так, использование кодека H.265 позволяет сократить объем видео в 90 (!) раз. Добиться столь впечатляющих результатов удалось благодаря целому стеку разнообразных технологий, которые давно и успешно применяются не только в сфере видеонаблюдения, но и в «гражданском» секторе: в системах аналогового и цифрового телевидения, в любительской и профессиональной съемке, и многих других ситуациях.

Наиболее простой и наглядный пример — цветовая субдискретизация. Так называют способ кодирования видео, при котором намеренно снижается цветовое разрешение кадров и частота выборки цветоразностных сигналов становится меньше частоты выборки яркостного сигнала. Такой метод сжатия видеоданных полностью оправдан как с позиции физиологии человека, так и с точки зрения практического применения в области видеофиксации. Наши глаза хорошо замечают разницу в яркости, однако гораздо менее чувствительны к перепадам цвета, именно поэтому выборкой цветоразностных сигналов можно пожертвовать, ведь большинство людей этого попросту не заметит. В то же время, сложно представить, как в розыск объявляют машину цвета «паука, замышляющего преступление»: в ориентировке будет написано «темно-серый», и это правильно, ведь иначе прочитавший описание авто даже не поймет, о каком оттенке идет речь.

А вот со снижением детализации все оказывается уже совсем не так однозначно. Технически квантование (то есть, разбиение диапазона сигнала на некоторое число уровней с последующим их приведением к заданным значениям) работает великолепно: используя данный метод, размер видео можно многократно уменьшить. Но так мы можем упустить важные детали (например, номер проезжающего вдалеке автомобиля или черты лица злоумышленника): они окажутся смазаны и такая запись будет для нас бесполезной. Как же поступить в этой ситуации? Ответ прост, как и все гениальное: стоит взять за точку отсчета динамические объекты, как все тут же становится на свои места. Этот принцип успешно используется со времен появления кодека H.264 и отлично себя зарекомендовал, открыв ряд дополнительных возможностей для сжатия данных.

Это было предсказуемо: разбираемся, как H.264 сжимает видео

Вернемся к таблице, с которой мы начали. Как видите, помимо таких параметров, как разрешение, фреймрейт и качество картинки решающим фактором, определяющим конечный размер видео, оказывается уровень динамичности снимаемой сцены. Это объясняется особенностями работы современных видеокодеков вообще, и H.264 в частности: используемый в нем механизм предсказания кадров позволяет дополнительно сжимать видео, при этом практически не жертвуя качеством картинки. Давайте посмотрим, как это работает.

Кодек H.264 использует несколько типов кадров:

Поскольку в процессе вычитания возможны ошибки, приводящие к появлению графических артефактов, то через какое-то количество кадров схема повторяется: вновь формируется опорный кадр, а вслед за ним — серия кадров с изменениями.

Полное изображение формируется путем «наложения» P-кадров на опорный кадр. При этом появляется возможность независимой обработки фона и движущиеся объектов, что позволяет дополнительно сэкономить дисковое пространство без риска упустить важные детали (черты лиц, автомобильные номера и т. д.). В случае же с объектами, совершающими однообразные движения (например, вращающимися колесами машин) можно многократно использовать одни и те же разностные кадры.

Независимая обработка статических и динамических объектов позволяет сэкономить дисковое пространство

Данный механизм носит название межкадрового сжатия. Предсказанные кадры формируются на основе анализа широкой выборки зафиксированных состояний сцены: алгоритм предвидит, куда будет двигаться тот или иной объект в поле зрения камеры, что позволяет существенно снизить объем записываемых данных при наблюдении за, например, проезжей частью.

Кодек формирует кадры, предсказывая, куда будет двигаться объект

В свою очередь, использование двунаправленных предсказанных кадров позволяет в несколько раз сократить время доступа к каждому кадру в потоке, поскольку для его получения будет достаточно распаковать только три кадра: B, содержащий ссылки, а также I и P, на которые он ссылается. В данном случае цепочку кадров можно изобразить следующим образом.

Такой подход позволяет существенно повысить скорость быстрой перемотки с показом и упростить работу с видеоархивом.

В чем разница между H.264 и H.265?

В H.265 используются все те же принципы сжатия, что и в H.264: фоновое изображение сохраняется единожды, а затем фиксируются лишь изменения, источником которых являются движущиеся объекты, что позволяет значительно снизить требования не только к объему хранилища, но и к пропускной способности сети. Однако в H.265 многие алгоритмы и методы прогнозирования движения претерпели значительные качественные изменения.

Так, обновленная версия кодека стала использовать макроблоки дерева кодирования (Coding Tree Unit, CTU) переменного размера с разрешением до 64×64 пикселей, тогда как ранее максимальный размер такого блока составлял лишь 16×16 пикселей. Это позволило существенно повысить точность выделения динамических блоков, а также эффективность обработки кадров в разрешении 4K и выше.

Кроме того, H.265 обзавелся улучшенным deblocking filter — фильтром, отвечающим за сглаживание границ блоков, необходимым для устранения артефактов по линии их стыковки. Наконец, улучшенный алгоритм прогнозирования вектора движения (Motion Vector Predictor, MVP) помог заметно снизить объем видео за счет радикального повышения точности предсказаний при кодировании движущихся объектов, чего удалось достичь за счет увеличения количества отслеживаемых направлений: если ранее учитывалось лишь 8 векторов, то теперь — 36.

Помимо всего перечисленного выше, в H.265 была улучшена поддержка многопоточных вычислений: квадратные области, на которые разбивается каждый кадр при кодировании, теперь могут обрабатываться независимо одна от другой. Появилась и поддержка волновой параллельной обработки данных (Wavefront Parallelel Processing, WPP), что также способствует повышению производительности сжатия. При активации режима WPP обработка CTU осуществляется построчно, слева направо, однако кодирование каждой последующей строки может начаться еще до завершения предыдущей в том случае, если данных, полученных из ранее обработанных CTU, для этого достаточно. Кодирование различных строк CTU с временной задержкой со сдвигом, наряду с поддержкой расширенного набора инструкций AVX/AVX2 позволяет дополнительно повысить скорость обработки видеопотока в многоядерных и многопроцессорных системах.

Флэш-карты для видеонаблюдения: когда значение имеет не только размер

И вновь вернемся к табличке, с которой мы начали сегодняшний разговор. Давайте подсчитаем, сколько дискового пространства нам понадобится в том случае, если мы хотим хранить видеоархив за последние 30 дней при максимальном качестве видеозаписи:

По нынешним меркам 4 терабайта для винчестера индустриального класса — практически ничто: современные жесткие диски для видеонаблюдения имеют емкость до 14 терабайт и могут похвастаться рабочим ресурсом до 360 ТБ в год при MTBF до 1.5 миллионов часов. Что же касается карт памяти, то здесь все оказывается не так однозначно.

В IP-камерах флэш-карты играют роль резервных хранилищ: данные на них постоянно перезаписываются, чтобы в случае потери связи с видеосервером недостающий фрагмент видеозаписи можно было восстановить из локальной копии. Такой подход позволяет существенно повысить отказоустойчивость всей системы безопасности, однако при этом сами карты памяти испытывают колоссальные нагрузки.

Как видно из нашей таблицы, даже при низком качестве изображения и при условии минимальной активности в кадре, всего за сутки будет записано около 24 ГБ видео. А это значит, что 128-гигабайтная карточка будет полностью перезаписана менее чем за неделю. Если же нам требуется получать максимально качественную картинку, то все данные на таком носителе будут полностью обновляться раз в сутки! И это лишь при разрешении Full HD. А если нам понадобится картинка в 4K? В этом случае нагрузка вырастет практически в два раза (в заданных условиях видео в максимальном качестве потребует уже 250 ГБ).

При бытовом использовании подобное попросту невозможно, поэтому даже самая бюджетная карта памяти способна прослужить вам несколько лет к ряду без единого сбоя. А все благодаря алгоритмам выравнивания износа (wear leveling). Схематично их работу можно описать следующим образом. Пусть в нашем распоряжении есть новенькая флеш-карта, только что из магазина. Мы записали на нее несколько видеороликов, использовав 7 из 16 гигабайт. Через некоторое время мы удалили часть ненужных видео, освободив 3 гигабайта, и записали новые, объем которых составил 2 ГБ. Казалось бы, можно задействовать только что освободившееся место, однако механизм выравнивания износа выделит под новые данные ту часть памяти, которая ранее никогда не использовалась. Хотя современные контроллеры «тасуют» биты и байты куда более изощренно, общий принцип остается неизменным.

Напомним, что кодирование битов информации происходит путем изменения заряда в ячейках памяти за счет квантового туннелирования электронов сквозь слой диэлектрика, что вызывает постепенный износ диэлектрических слоев с последующей утечкой заряда. И чем чаще меняется заряд в конкретной ячейке, тем раньше она выйдет из строя. Выравнивание износа как раз направлено на то, чтобы каждая из доступных ячеек перезаписывалась примерно одинаковое количество раз и, таким образом, способствует увеличению срока службы карты памяти.

Нетрудно догадаться, что wear leveling перестает играть хоть сколько-нибудь значимую роль в том случае, если флэш-карта постоянно перезаписывается целиком: здесь на первый план уже выходит выносливость самих чипов. Наиболее объективным критерием оценки последней является максимальное количество циклов программирования/стирания (program/erase cycle), или, сокращенно, циклов P/E, которое способно выдержать флеш-память. Также достаточно точным и в данном случае наглядным (так как мы можем заранее рассчитать объемы перезаписи) показателем является коэффициент TBW (Terabytes Written). Если в технических характеристиках указан лишь один из перечисленных показателей, то вычислить другой не составит особого труда. Достаточно воспользоваться следующей формулой:

TBW = (Емкость × Количество циклов P/E)/1000

Так, например, TBW флеш-карты емкостью 128 гигабайт, ресурс которой составляет 200 P/E, будет равен: (128 × 200)/1000 = 25,6 TBW.

Давайте считать дальше. Выносливость карт памяти потребительского уровня составляет 100–300 P/E, и 300 — это в самом лучшем случае. Опираясь на эти цифры, мы можем с достаточно высокой точностью оценить срок их службы. Воспользуемся формулой и заполним новую таблицу для карты памяти емкостью 128 ГБ. Возьмем за ориентир максимальное качество картинки в Full HD, то есть в сутки камера будет записывать 138 ГБ видео, как мы выяснили ранее.

Ресурс карты памяти, циклов P/E

Источник