что такое hevc video

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

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

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

H.265/HEVC

Поддерживаются форматы кадра до 8K (UHDTV) с разрешением 8192×4320 пикселей.

Содержание

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.

Изначально предусматривалось, что H.265 будет полностью новым стандартом, а не расширением H.264, вроде HVC (High-performance Video Coding). В рамках проекта были присвоены предварительные имена H.265 и H.NGVC (англ. Next-generation Video Coding — следующее поколение видеокодирования), также существовала значительная часть работы VCEG до её эволюции в HEVC, совместный проект с MPEG в 2010 году. В апреле 2009 года, проект получил название NGVC; в июле 2009 состоялось совещание MPEG и VCEG, на котором обсуждалось дальнейшая совместная работа по NGVC и HVC.

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.

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 %. 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.

Для разработки стандарта MPEG и VCEG создали Объединенную команду по видеокодированию Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC). (ITU-T Rec H.264|ISO/IEC 14496-10). Первое заседание Объединенной команды по видеокодированию (JCT-VC) состоялось в апреле 2010 года. Было представлено 27 полноценных проектов. 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).

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

29 февраля 2012 года на выставке Mobile World Congress 2012 компания Qualcomm продемонстрировала HEVC декодер, работающий на планшете Android, с двухъядерным процессором Qualcomm Snapdragon S4 с частотой 1,5 ГГц. Демонстрировались 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.

31 августа 2012, Allegro DVT объявила о выпуске двух HEVC вещательных кодеров: кодер AL1200 HD-SDI и IP-транскодер AL2200. 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.

В апреле 2013 года проект принят в качестве стандарта МСЭ-T.

Особенности [ ]

В качестве требований к стандарту предложено много новых возможностей:

Предполагается, что эти приёмы принесут наибольшую пользу при многопроходном кодировании.

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.

Вместо макроблоков, которые применялись в H.264, в HEVC используются блоки с древовидной структурой кодирования. Выигрыш кодера HEVC — в применении блоков большего размера. Это было показано в тестах PSNR с моделью кодера HM-8.0, где сравнивались результаты кодирования с разными размерами блоков. В результате тестов было показано, что по сравнению с кодированием блоков размером 64×64 пикселей, битрейт увеличивается на 2,2 %, когда используются блоки размером 32×32 и увеличивается на 11,0 %, когда используется размер блоков 16х16. В тестах кодирования видео с разрешением 2560×1600 пикселей при использовании блоков с размером 32×32 пикселей битрейт увеличивается на 5,7 %, а при использовании блоков размером 16×16 пикелей — на 28,2 %, по сравнению с видео, где использованы блоки размером 64х64, при одинаковом пиковом отношении сигнал-шум. Тесты показали, что применение блоков большего размера более эффективно при кодировании видео с высоким разрешением. Тесты также показали, что для декодирования видео, закодированного с размерами блоков 16х16, требуется на 60 % больше времени, чем при использовании блоков 64×64. То есть, применение блоков бо́льших размеров повышает эффективность кодирования при одновременном сокращении времени декодирования.

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 [ ]

Схема типового 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).

Профиль — это определённый набор средств кодирования и алгоритмов, которые могут быть использованы для создания видеопотока, соответствующего этому профилю. 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.

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.

Уровни [ ]

В октябре 2012 года проект HEVC определяет два слоя, Основной (Main) и Высокий (High), и 13 уровней. Уровень (Level) представляет собой набор ограничений для потока данных, связанных с вычислительными возможностями декодера и загрузкой памяти. Уровень устанавливается исходя из максимальной частоты дискретизации, максимального размера кадра, максимальной скорости потока, минимальной степени сжатия и возможностей кадрового буфера декодера и кодера. Понятие слой (англ. Tier — ярус) было введено для приложений, которые различаются только максимальной скоростью потока и ёмкостью кадрового буфера кодера. Основной слой был разработан для большинства приложений, а Высокий уровень предназначен для приложений с повышенными требованиями. Декодер, соответствующий определенному слою и уровню должен декодировать все потоки, закодированные с параметрами этого слоя и уровня и всех более низких слоев и уровней. Для уровней ниже четвёртого допускается только Основной слой.

Источник