H.265 — что такое кодек H265 / HEVC

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.

• H.265 на 50% сократил объемы памяти, так как его алгоритм использует эффективное кодирование путем кодирования видео с минимально возможной скоростью передачи данных при сохранении высокого уровня качества изображения.

Структура кодера HEVC, H265

МЫ РЕКОМЕНДУЕМ — VSTARCAM

Лучшие модели IP камер и лидеры продаж

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.

• Кодек H.265 стал основным стандартом для потоковой передачи видео в сети Интернет.

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.

Сравнительный видеоролик — VP9, VP8, H.265, H264 (по часовой стрелке)

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