H.264 и H.265 - AVC и HEVC - В чём разница?

H.264 и H.265 — это стандарты видеокодирования, разработанные Международным консультационным комитетом по телефонии и телеграфии (MKKТТ, ITU-T VCEG), которые лежат в основе современных технологий обработки видео. Они используются для эффективного сжатия и передачи видеоданных, помогая справляться с растущими объёмами информации.

С развитием технологий стандарт H.264 (MPEG-4/AVC) постепенно перестаёт удовлетворять потребностям зрителей. И ходя сегодня Full HD является привычным стандартом, с появлением 4K UHD и 8K UHD требования к кодированию видео продолжают расти.

Для решения этих задач появился H.265, новый стандарт сжатия видео. Он находит применение не только в стриминге кино, но и в устройствах для IP-наблюдения, таких как HD-камеры и сетевые видеорегистраторы (NVR), предлагая лучшее качество изображения при меньших затратах на хранение и передачу данных.

Чтобы больше узнать о механизмах потокового видео, рекомендуем ознакомиться и с нашими другими материалами: стриминг видео, сервер для видео, ПО для трансляций, трансляция камер на сайте, потоковое видео, видеокодер.

Содержание:

• Что такое H.264 (MPEG-4 AVC)
  • Разрешение видео h.264
• Что такое H.265 (HEVC)
• H.265 vs H.264
• Поддержка HEVC в протоколах

Что такое H.264 (MPEG-4 AVC)

H.264, также известный как MPEG-4 AVC (Advanced Video Codec), — это разработанный в 2003 году стандарт сжатия видео, а также широко используемый формат высокоточной записи, сжатия и распространения видео. H.264 известен тем, что является стандартом кодеков для дисков Blu-ray. Все проигрыватели Blu-ray должны уметь декодировать H.264. Преобладающее большинство современных видеорегистраторов (DVR) используют h.264 как основной кодек.

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 2048x2048

Обычно поддерживаемые разрешения и соотношения ширины к высоте включают:

• 854 x 480 (16:9 480p)
• 1280 x 720 (16:9 720p)
• 1920 x 1080 (16:9 1080p)
• 640 x 480 (4:3 480p)
• 1280 x 1024 (5:4)
• 1920 x 1440 (4:3)

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:

• повышение эффективности сжатия,
• повышение надежности
• возможность восстановления после ошибок
• уменьшение задержки в реальном времени
• сокращение времени захвата канала и задержки произвольного доступа, а также снижение сложности.

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

• внутреннее предсказание
• внешнее предсказание
• преобразование
• квантование
• деблокирующий фильтр (фильтр удаления блочности),
• энтропийное кодирование (энтропийное кодирование) и другие модули.

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

1. блок кодирования (CU)
2. блок предсказания (PU)
3. блок преобразования (TU)

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 ~ 2 Мбит / с.

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).

Архитектура кодирования H.265/HEVC примерно аналогична H.264/AVC. Она в основном включает внутреннее предсказание, внешнее предсказание, преобразование, квантование, фильтр деблокирования (фильтр удаления блочности), энтропийное кодирование (энтропийное кодирование) и другие модули. , но в архитектуре кодирования HEVC все разделено на три основных блока, а именно: блок кодирования (CU), блок предсказания (блок предсказания, PU) и блок преобразования (блок преобразования, TU).

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 16x16 пикселей, а кодирование блок H.265 можно выбрать от самого маленького 8x8 до самого большого 64x64. 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

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.