H.264 та H.265 - AVC та HEVC - У чому різниця?

H.264 та H.265 – це стандарти відеокодування, розроблені Міжнародним консультаційним комітетом з телефонії та телеграфії (MKKТТ, ITU-T VCEG), які лежать в основі сучасних технологій обробки відео. Вони використовуються для ефективного стиснення та передачі відео, допомагаючи справлятися з зростаючими обсягами інформації.

З розвитком технологій стандарт H.264 (MPEG-4/AVC) поступово перестає задовольняти потреби глядачів. І ходячи сьогодні Full HD є звичним стандартом, з появою 4K UHD та 8K UHD вимоги до кодування відео продовжують зростати.

Для вирішення цих завдань з'явився H.265 новий стандарт стиснення відео. Він знаходить застосування не тільки у стрімінг кіно, але й у пристроях для IP-спостереження, таких як HD-камери та мережеві відеореєстратори (NVR), пропонуючи кращу якість зображення при менших витратах на зберігання та передачу даних.

Щоб більше дізнатися про механізми потокового відео, рекомендуємо ознайомитися і з нашими іншими матеріалами: стрімінг відео, сервер для відео, програмне забезпечення для трансляцій, трансляція камер на сайті, потокове відео, відеокодер.

Що таке H.264 (MPEG-4 AVC)

H.264, також відомий як MPEG-4 AVC (Advanced Video Codec), — це розроблений в 2003 році стандарт стиснення відео, а також формат високоточного запису, стиснення і поширення відео, що широко використовується. H.264 відомий тим, що стандарт кодеків для дисків Blu-ray. Усі програвачі Blu-ray повинні вміти декодувати H.264. Переважна більшість сучасних відеореєстраторів (DVR) використовують h.264 як основний кодек.

Свого часу розробка кодека H264 стала справжнім проривом, тому що вдалося посадити за один стіл людей, які займаються телебаченням, IP камерами, конференц-зв'язком і народити стандарт, якого в цілому вистачило всім.

Роздільна здатність відео h.264

Стандарт H.264 розпізнає роздільну здатність лише до 2048x2048

Дозволи і співвідношення ширини до висоти, що зазвичай підтримуються, включають:

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

Крім того, рішення Apple використовувати його до певної міри сприяло популяризації кодування H.264. Цей стандарт також увійшов до мільйонів домашніх господарств із сотнями мільйонів iPad та iPhone і став абсолютним гегемоном у галузі кодування зображень, займаючи понад 80% частки ринку.

У порівнянні з попередніми стандартами кодування, H.264 може видавати більш високу якість зображення за більш низької швидкості передачі даних, тому він був визнаний людьми. H.264 також широко використовується в потоковій мережі передачі мультимедійних даних і різних наземних телевізійних передачах високої чіткості, супутниковому телебаченні, радіомовленні та в інших галузях.

Спочатку проблеми масового впровадження кодеку h 264 обумовлювалися тим, що для декодування HD відео в реальному часі були потрібні великі на той час потужності апаратної частини обчислювальної техніки. Ситуацію врятував вихід на ринок доступних для широкого користувача багатоядерних процесорів AMD та Intel.

Що таке H.265 (HEVC)

Стандарт H.265 або HEVC (High Efficiency Video Coding), розроблений у 2012 році, заснований на своєму попереднику, стандарті кодування відео H.264, зберігаючи одні та покращуючи інші технології. H.265 використовує передові методи для покращення взаємозв'язку між кодовим потоком, якістю кодування, затримкою та складністю алгоритму для досягнення оптимальних налаштувань.

H.265 підтримує формати кадру до 8K (UHDTV) з роздільною здатністю 8192×4320 пікселів

Поліпшення H.265 у порівнянні з H.264 включають:

• підвищення ефективності стиснення,
• підвищення надійності
• можливість відновлення після помилок
• зменшення затримки у реальному часі
• скорочення часу захоплення каналу та затримки довільного доступу, а також зниження складності.

Архітектура кодування H.265 / HEVC приблизно аналогічна H.264 / AVC і в основному включає:

• внутрішнє передбачення
• зовнішнє передбачення
• перетворення
• квантування
• деблокуючий фільтр (фільтр видалення блочності),
• ентропійне кодування (ентропійне кодування) та інші модулі.

Однак в архітектурі кодування HEVC все поділено на три основні блоки:

1. блок кодування (CU)
2. блок передбачення (PU)
3. блок перетворення (TU)

H.265 vs H.264

Різниця між H.264 та H.265 полягає, перш за все, у пропускній спроможності потокової передачі та вимог до сховища. H.265 завдяки оптимізації алгоритму H264 може реалізувати передачу цифрового зображення стандартної чіткості зі швидкістю нижче 1 Мбіт / с; H.265 може реалізувати передачу звичайного аудіо та відео високої чіткості 720P (роздільна здатність 1280*720) зі швидкістю передачі 1 ~ 2 Мбіт/с.

H.265 призначений для передачі мережевого відео вищої якості при обмеженій пропускній здатності, і лише половина пропускної здатності H.264 може використовуватися для відтворення відео тієї ж якості. Стандарт H.265 також підтримує відео надвисокої чіткості 4K (4096×2160) та 8K (8192×4320).

Архітектура кодування H.265/HEVC приблизно аналогічна H.264/AVC. Вона переважно включає внутрішнє передбачення, зовнішнє передбачення, перетворення, квантування, фільтр деблокування (фільтр видалення блочності), ентропійне кодування (ентропійне кодування) та інші модулі. , але в архітектурі кодування HEVC все розділено на три основні блоки, а саме: блок кодування (CU), блок передбачення (блок передбачення, PU) та блок перетворення (блок перетворення, TU).

Будьте в курсі найновіших трендів у світі кодеків!

Підпишіться зараз, щоб отримувати всі новини першими.

Підписатися на наші новини

Порівняно з H.264/AVC, H.265/HEVC надає більше різних інструментів для зниження швидкості передачі даних. Що стосується одиниці кодування, розмір кожного макроблока (МБ) H.264 становить фіксовані 16x16 пікселів, а кодування блок H.265 можна вибрати від найменшого 8x8 до найбільшого 64x64. У той же час режим внутрішнього передбачення H.265 підтримує 33 напрямки (H.264 підтримує лише 8) і забезпечує кращу обробку компенсації руху та методи векторного прогнозування.

Тест порівняння якості показує, що при тій самій якості зображення, в порівнянні з H.264, розмір відео, закодованого H.265, буде зменшений приблизно на 39-44%.Коли швидкість передачі даних знижується на 51-74%, якість відео, закодованого в H.265, може бути такою ж або краще, ніж у відео, закодованого в H.264, що істотно краще, ніж очікуване відношення сигнал/шум (PSNR) .

Порівняння кодеків H.264 та H.265

Підтримка HEVC у протоколах

У протоколі HLS формат H.265 підтримується вже давно. У протоколі MPEG-TS формат H.265 підтримується.

Війни відеокодеків: вибираємо між H.264, HEVC та AV1 для стрімінгу

Вартість стримінгу сильно залежить від двох процесів: стиснення та декомпресії відеоданих.

Створити ідеальний кодек намагалися багато компаній. У 2000-2010-х роках це призвело до війни за ринок, на яку страждали всі: глядачі, розповсюджувачі контенту та розробники обладнання. красивий малюнок.

Сьогодні лідерство утримують три кодеки: H.264, HEVC та AV1.У цій статті ми заглянемо в їхню історію та розберемося у відмінностях та перевагах для ТВ/IPTV-провайдерів, OTT-сервісів та професійних продакшн-компаній.

Що таке відео?

Спочатку розберемося в термінах. Відеокодек — технологія, яку використовують для кодування та декодування відеофайлів. При кодуванні відео стискається, розмір файлу зменшується: так його легко передавати і зберігати. При декодуванні стисло відео відновлюється до початкової якості для відтворення.

Вибір кодека впливає на якість відео, сумарний розмір файлу та його сумісність з різними пристроями.

У звичайному житті ми не помічаємо, який кодек використовується. Але бачимо формат файлу – наприклад, avi. Важливо розуміти його відмінність від кодека:

Кодек — це програмне забезпечення, яке стискає та «розтискає» відеофайли. Наприклад, H.264 і HEVC (H.265) — це кодеки, які визначають, як кодувати відео для зменшення розміру файлу та декодувати для відтворення.

Формат контейнера — це формат файлу, який ми бачимо, наприклад, .avi, .mov або .mp4. Контейнери об'єднують відео- та аудіопотоки в один файл, але самі не займаються стисненням. Вони виступають як обгортка для стисненого кодеком вмісту.

Наприклад, відеофайл з розширенням .mp4 може використовувати кодек H.264 для стиснення відео та AAC для стиснення аудіо. Контейнер .mp4 просто зберігає ці потоки разом.

Як працює відеокодек?

Кожен кадр складається із матриці пікселів. Відеокодек ідентифікує та відстежує групи пікселів зі схожими характеристиками (наприклад, однаковий колір тла).Замість того, щоб записувати інформацію про кожен піксель (колір, яскравість), кодек зберігає лише ключовий піксель та лічильник, який вказує, скільки разів цей піксель повторюється до зміни його кольору. Якість зображення визначається порогом, у якому невеликі різницю між пікселями вважаються ідентичними.

Це принцип роботи найпростіших відеокодеків. Більш складні кодеки враховують додаткові фактори, такі як рух груп пікселів, сегментацію зображення з різним рівнем стиснення та використання послідовностей кадрів, закодованих різними методами та представлених у певному порядку.

Сучасні кодеки враховують психофізичні особливості сприйняття відео людиною, що дозволяє значно скоротити розмір даних без втрати якості зображення.

Війни кодеків: у пошуках ідеальної технології

На початку 2000-х років – період бурхливого розвитку відеостримінгу – компанії, які займалися розробкою кодеків, вели боротьбу за майбутнє відеотехнологій. Метою "війни кодеків" був не лише пошук кращого рішення, а й контроль над ринковими стандартами. Розробники кодеків та технологічні гіганти вкладали великі гроші у дослідження, розробку та лобіювання, щоб впливати на галузь, ціноутворення та розповсюдження технологій.

Розмір ліцензійних платежів та роялті для таких кодеків, як HEVC, і зараз впливають на рішення у галузі. Тому на зміну платним рішенням поступово приходять безкоштовні інструменти, які мають зруйнувати старі традиції та впорядкувати ринок.

Давайте уважніше подивимося на кодеки, які зараз мають найбільшу популярність.

H.264 (AVC)

Випущений 2003 року, H.264, або AVC (Advanced Video Coding), швидко став стандартом стиснення відео. Розроблений ITU-T Video Coding Experts Group (VCEG) спільно з ISO/IEC Moving Picture Experts Group (MPEG), він підтримував вдалий баланс між якістю відео та розміром файлу. На відміну від його попередників, H.264 підтримував різні дозволи та частоти кадрів та забезпечив підвищення ефективності стиснення.

Спочатку YouTube використав H.264 для своїх сервісів потокового відео. Цей вибір дозволив користувачам передавати відео на різні пристрої з гарною якістю за невеликого розміру файлу.

Як працює H.264 (AVC)

• Компенсація руху за допомогою блоків: кодек ділить відеокадр на невеликі блоки (зазвичай 16x16 пікселів) і відстежує, як від кадру до кадру змінюється зображення. H.264 стискає відео, записуючи лише інформацію про зміни у блоках.
• Змінний розмір блоку: замість використання фіксованого розміру блоку H.264 дозволяє використовувати блоки різних розмірів, наприклад, 4x4 або 8x8 пікселів. Це допомагає краще стискати відео, особливо у сценах зі змінним рухом.
• Внутрішньокадрове передбачення: для ділянок відео, які не змінюються, H.264 використовує інформацію із сусідніх пікселів для передбачення значень пікселів, що зменшує обсяг необхідних даних.
• Ентропійне кодування: H.264 використовує два методи, CAVLC та CABAC, для подальшого стиснення даних. CABAC ефективніший, але потребує більшої обчислювальної потужності.

Чому H.264 був важливим:

• Ефективність: у порівнянні зі старими кодеками, наприклад, MPEG-2, ефективність стиснення H.264 значно вища. Це дозволило отримувати якісне відео у нижчому бітрейті.
• Широке поширення: завдяки ефективності та відносно простому ліцензуванню, H.264 швидко завоював популярність і отримав підтримку на різних платформах та пристроях.

HEVC (H.265) завдає удар у відповідь

З появою HD- і 4K-контенту необхідність більш якісному стисканні стала очевидною. Тому у 2013 році з'явився HEVC (H.265), який став наступником H.264. Розроблений експертною групою ISO/IEC Moving Picture Experts Group та експертною групою ITU-T Video Coding Experts Group, HEVC обіцяв подвоїти ступінь стиснення даних у порівнянні з H.264.

Одним із найвідоміших користувачів HEVC для формату 4K став Netflix. Він дозволив ефективніше використовувати пропускну спроможність мережі та надавати високоякісне відео, забезпечуючи чудову якість зображення для глядачів.

Як працює HEVC (H.265)

У H.265 реалізовано кілька удосконалень порівняно з H.264:

• Блоки дерева кодування (CTUs): зображення H.265 представлені деревом, в якому кожен вузол може містити блок яскравості і два блоки кольоровості. Крім того, розмір блоків HEVC може бути до 64x64 пікселів. Для відео високої роздільної здатності такий розмір блоків знижує витрати на стиск, оскільки вимагає менше обчислювальних потужностей.
• Удосконалене передбачення руху: HEVC покращує відстеження руху за допомогою точніших методів. Він використовує більш дрібні рухи та кілька опорних кадрів для кращого передбачення руху об'єкта.
• Більше режимів передбачення: HEVC надає ширший спектр методів передбачення для кращої обробки різних частин кадру, що призводить до підвищення точності стиснення.
• Поліпшене ентропійне кодування: HEVC використовує вдосконалену версію CABAC, забезпечуючи кращий стиск, але з підвищеною складністю порівняно з H.264.
• Паралельна обробка: HEVC підтримує поділ відео на дрібніші частини для одночасної обробки, що прискорює кодування та декодування, особливо для контенту високої роздільної здатності.

Досягнення HEVC:

• Поліпшений стиск. Кодек обіцяв подвоїти ефективність стиснення в порівнянні з H.264, забезпечуючи таку ж якість відео при вдвічі меншому бітрейті або кращу якість при тому ж бітрейті, що дуже важливо для роботи з контентом високої чіткості та 4K.
• Найкраща якість для нових технологій. Більш ефективна обробка великих відеофайлів відповідала попиту, що росте, на відео 4K.

Проблеми HEVC:

• Складність: використовуються досконаліші методи стиснення, що підвищує складність кодування та декодування.
• Витрати на ліцензування: HEVC обтяжений безліччю патентних пулів, що призводить до значних ліцензійних відрахувань і перешкоджає поширенню.

AV1: нова надія

З розвитком галузі виникла потреба у кодеку, який забезпечить кращу продуктивність без високих витрат. У 2018 році Альянс відкритих медіа (AOMedia) завершив розробку AV1 як безоплатної альтернативи HEVC, спрямованої на підвищення ефективності стиснення та зниження витрат на ліцензування.

YouTube почав використовувати AV1 для деяких своїх відеопотоків, насамперед для контенту високої роздільної здатності. Кодек дозволяє передавати відео покращеної якості з нижчим бітрейтом, що вигідно користувачам із повільним інтернет-з'єднанням.

Як працює AV1

AV1 покликаний забезпечити більш високу продуктивність порівняно з HEVC:

• Блокове та плиткове кодування: AV1 використовує поєднання блочного та плиткового кодування. Він може обробляти блоки розміром від 4x4 до 128x128 пікселів, що дозволяє йому адаптуватися до різного відеоконтенту та ефективно стискати його.
• Адаптивна квантизація: AV1 регулює рівень деталізації залежно від складності відео Ця динамічна настройка допомагає стискати відео більш ефективно, не витрачаючи дані на простіші сцени.
• Удосконалені методи прогнозування: AV1 включає нові та покращені методи передбачення руху, що дозволяє скоротити обсяг даних, необхідних для складних сцен.
• Підтримка HDR: AV1 краще обробляє контент з високим динамічним діапазоном (HDR), підвищуючи точність та якість кольору для сучасних дисплеїв.

Досягнення AV1

• Чудовий стиск. Розроблений, щоб перевершити HEVC по ефективності стиснення, пропонуючи приблизно на 30% кращий стиск і більш високу якість відео при нижчому бітрейті.
• Економічна ефективність Немає ліцензійних платежів та витрат, пов'язаних з патентами.
• Можливості для розвитку. Включає функціональність для обробки 4K, 8K відео і більше.

Проблеми AV1

• Складність. Нова функціональність підвищує складність кодування та декодування, вимагаючи більшої обчислювальної потужності та більш досконалого обладнання.
• Обмежене використання. Популярність AV1 зростає, але його підтримка все ще обмежена в порівнянні з H.264 та HEVC, через повільніше оновлення обладнання та програмного забезпечення.

Порівняльний аналіз

Щоб зрозуміти, як кожен кодек працює на практиці, порівняємо їх ключові технічні характеристики та реалізацію в реальному світі.Нижче ми зібрали таблицю з основними технічними характеристиками H.264, HEVC та AV1.

H.264 проти HEVC

Якщо порівнювати H.264 та HEVC, то HEVC пропонує значно кращий стиск. Наприклад, потокова передача 4K-фільму з HEVC вимагає меншої пропускної здатності, ніж H.264: ви можете передавати відео вищої якості з меншим навантаженням на мережу та буферизацією. Однак недоліком HEVC може бути вища складність кодування та ліцензійні збори.

HEVC проти AV1

AV1 перевершує HEVC завдяки ще більшій ефективності стиснення. Істотними перевагами AV1 є відкритий вихідний код та відсутність ліцензійних відрахувань, хоча в даний час відсутність широкої апаратної підтримки є обмеженням.

Стрімінг 2-годинного фільму у форматі 4K

Подивимося, як ці кодеки працюють у реальних сценаріях, наприклад, при потоковій передачі фільму:

Вплив на стрімінг 4K відео

Відео 4K вимагає значної пропускної здатності та ефективного стиснення. Обмеження H.264 стають очевидними при роботі з 4K-контентом, вимагаючи вищого бітрейту для досягнення прийнятної якості. HEVC пропонує більш високу продуктивність та ефективніший стиск. Однак передові алгоритми AV1 забезпечують чудові результати під час роботи з відео 4K, знижуючи споживання даних при збереженні високої якості.

Чудова ефективність стиснення AV1 забезпечує більш плавне відтворення 4K-відео з меншою буферизацією та зниженням споживання даних.У міру поширення AV1 обіцяє значно підвищити якість і ефективність потокового мовлення 4K.

Вибір кодека для IPTV/OTT

На вибір оптимального кодека впливають кілька факторів:

• якість відео,
• обмеження пропускної спроможності,
• вартість,
• сумісність із пристроями.

На сьогодні H.264 залишається надійним вибором для масового використання, HEVC відмінно підходить для сценаріїв з високою роздільною здатністю, а AV1 забезпечує заділ на майбутнє завдяки передовим технологіям стиснення.

Перехід на новий кодек передбачає оцінку існуючої інфраструктури, тестування нового кодека та управління процесом переходу для забезпечення сумісності. Наприклад, перехід на AV1 може вимагати оновлення як апаратного, так і програмного забезпечення, щоб повною мірою використовувати переваги. Поетапний підхід дозволяє мінімізувати збої та забезпечити сумісність із існуючими системами.

Битва продовжується

Війна кодеків – це не лише гонка технологій, а й встановлення галузевих стандартів. Компанії продовжують удосконалювати технології стиснення відео для підвищення якості, ефективності та рентабельності стрімінгу. При цьому вимоги до якості зображення лише зростають. Дистриб'юторам доводиться підтримувати все більше технологій, щоб доставити контент у потрібній якості на потрібний пристрій глядачеві.

Flussonic Media Server забезпечує доставку відео на будь-який пристрій завдяки захопленню та транскодуванню відео на льоту. Спробуйте нашу пробну версію та оцініть переваги для вашого проекту.

Блог Катерини Калмикової

У світі відеокодування існують два основні стандарти – AVC (H.264) та HEVC (H.265).Обидва стандарти є методами стиснення відео для зменшення розміру файлів і підвищення якості передачі. Але який із них кращий? Давайте розберемося.

Що таке AVC?

AVC, або Advanced Video Coding, також відомий як H.264, є одним із найпоширеніших стандартів відеокодування. Він широко використовується в багатьох пристроях і платформах, від телевізорів і DVD-програвачів до стрімінгових сервісів.

Що таке HEVC?

HEVC, або High Efficiency Video Coding, відомий також як H.265, є більш сучасним стандартом відеокодування. Він обіцяє більш ефективне стиснення відео за збереження високої якості зображення.

Порівняння AVC та HEVC

При порівнянні AVC та HEVC варто звернути увагу на кілька ключових аспектів. HEVC забезпечує краще стиснення при тій самій якості відео, що дозволяє заощадити місце на диску та зменшити вимоги до пропускної здатності при передачі. Проте, підтримка HEVC може бути обмежена на старих пристроях та платформах, на відміну більш універсального AVC.

Який вибрати?

Вибір між AVC та HEVC залежить від конкретних потреб та цілей. Якщо вам важливе стиснення відео при мінімальних втратах якості і ви використовуєте сучасні пристрої, то HEVC може бути найкращим варіантом. Однак, якщо вам важлива широка сумісність та підтримка на різних пристроях, AVC залишиться надійним вибором.

Загалом, вибір між AVC та HEVC залежить від ваших індивідуальних потреб та обставин. Обидва стандарти мають свої переваги та недоліки, тому важливо уважно оцінити, що важливіше саме у вашому випадку.

Часті питання:

1. Який стандарт забезпечує кращу якість відео – AVC чи HEVC?

2.Чи існує суттєва різниця у розмірі файлів при використанні AVC та HEVC?

3. Який стандарт найкраще підходить для стрімінгових сервісів?

4. Які пристрої підтримують HEVC?

5. У чому основна відмінність між AVC та HEVC?

Порівняння AVC та HEVC: що краще?

AVC (Advanced Video Coding) та HEVC (High Efficiency Video Coding) – це два популярні стандарти стиснення відео, що використовуються для передачі та зберігання відео контенту. Обидва стандарти були розроблені з метою покращення якості відео та зменшення розміру файлів. Однак у кожного з них є свої особливості та переваги.

AVC, також відомий як H.264, був представлений у 2003 році і швидко став одним із найпопулярніших форматів відео. Він добре стискає відео контент без значної втрати якості, що робить його чудовим вибором для онлайн відео стрімінгу та трансляцій у режимі реального часу. AVC також добре підтримується широким спектром пристроїв та платформ, що робить його універсальним вибором для більшості користувачів.

HEVC, або H.265, був представлений пізніше, в 2013 році, і пропонує ще ефективніший стиск відео. HEVC здатний стискати відео контент вдвічі краще, ніж AVC, при збереженні прийнятної якості. Це робить його ідеальним вибором для обробки відео високої роздільної здатності, такого як 4K і навіть 8K. Однак, деякі пристрої та платформи можуть мати обмежену підтримку для HEVC, що може спричинити проблеми сумісності.

При виборі між AVC та HEVC, важливо враховувати цілі та потреби конкретного проекту чи використання. Якщо ви працюєте з відео контентом низької або середньої роздільної здатності і вам важлива універсальність, то AVC може бути найкращим вибором.З іншого боку, якщо вам необхідно обробляти відео високої роздільної здатності з максимальною якістю, то HEVC може бути кращим.

Висновок: обидва стандарти, AVC і HEVC, мають свої переваги та недоліки, і вибір між ними залежить від конкретного завдання та вимог проекту. При виборі стандарту стиснення відео необхідно уважно вивчити їх особливості та порівняти їхню застосовність до конкретної ситуації.