High Efficiency Video Coding
High Efficiency Video Coding (HEVC, označováno také H.265 nebo MPEG-H část 2) je standard formátu kódování videa schválený v roce 2013. Je součástí sady standardů MPEG-H. Formát H.265 snižuje datový tok (deklarováno na polovinu) při zachování porovnatelné obrazové kvality v porovnání se svým předchůdcem H.264. Předpokládá se jeho nasazení do UHDV/UHDTV (Ultra High Definition Video and Television), kde se počítá s rozlišením 8K (7680×4320p). Za vývojem HEVC/H.265 stojí ISO/IEC Moving Picture Experts Group (MPEG) a ITU-T Video Coding Experts Group (VCEG).
| Typ internetového média | video/H265 |
|---|---|
| Tvůrce | MPEG, VCEG |
| První verze | 13. duben 2013 [1] |
| Předchůdce | H.264/MPEG-4 AVC |
| Typ formátu | Kompresní videoformát |
| Standard(y) | ITU-T H.265, ISO/IEC 23008-2 |
| Otevřený formát | ne |
V České republice se formát používá v digitálním televizním vysílání DVB-T2.[2]
Vývoj editovat
- 25. 1. 2013: Schválení standardu ITU-T H.265 (ISO/IEC 23008-2)
- 2011: Vydán balík HEVC Test Model Reference Software 1.0
- 2010: Schváleno na společných jednáních 27 společných návrhů k novému standardu.
- 2004: ITU-T Video Coding Experts Group (VCEG) se začíná věnovat studii na téma nového standardu komprese videa, nebo vylepšení H.264
Licence editovat
Za patentová práva se soukromým firmám platí poplatek až 2,6 USD za zařízení a 0,5 % z příjmů. Je však přijímán jako mezinárodní standard namísto například formátů VP9 či AV1, které nejsou zatíženy patenty.[3]
Vlastnosti HEVC editovat
Rozdělení na jednotky editovat
Každý snímek je rozdělen na jednotky kódovacího stromu, coding tree units (CTU), jedná se o základní jednotku HEVC procesu. CTU může být dále rozděleno na kódovací jednotky, coding units (CU).[4][5]
Predikce editovat
Predikci můžeme rozdělit na intra predikci a inter predikci. Rozhodnutí, jakou z těchto predikcí použít je rozhodnuto na úrovni CU. Když jsou CU v intra módu tak jsou predikovány ze sousedních pixelů ve stejném řezu. Řezy můžeme rozdělit na I, P nebo B. V řezu I je používaná jen intra predikce pro CU. V P a B řezech může být CU jak v intra módu, tak v inter módu.[6][7]
Intra snímek (I snímek) – je kódován bez ostatních snímků
Inter snímek ( P, B snímky)
- P – snímek je predikován za použití předešlého snímku
- B – snímek je predikován za použití předešlého i následujícího snímku
Kompenzace pohybu editovat
Kompenzace pohybu je proces, který předpovídá pohyb tělesa, které se pohybuje mezi snímky za použití pohybových vektorů. Tento proces je zásadní při odstraňování redundance.[8]
Transformace editovat
Zbylá data, rozdíl mezi predikovaným a počátečním snímkem, která zůstala po predikci jsou transformována za pomocí diskrétní kosinové transformace nebo diskrétní sinové transformace.[8][9]
Kvantizace editovat
Proces kvantizace je hlavním zdrojem ztráty informací při procesu ztrátové komprese videa. Data, která byla v předešlém kroku transformována jsou následně kvantizována.[4][9]
Entropické kódování editovat
Všechny elementy jsou zakódovány za použití kontextově adaptivního binárního aritmetického kódování (CABAC) nebo kontextově adaptivního kódování s variabilní délkou (CALVC)[7]
CABAC - Týká se metody kódování entropie pro samotné binární datové toky během kódování videa[4][7]
CALVC - Týká se metody adaptivního nastavování parametru smyčkového filtru pro lepší zpracování a potlačení artefaktů ve videu po kódování.[4][7]
Loop filtr editovat
Loop filtry slouží k odstranění artefaktů a zlepšení vizuální kvality.[8][5]
Existují dva hlavní typy loop filtrů v HEVC:
- Deblocking filtr – Tento filtr slouží k redukci blokových artefaktů, které mohou vzniknout při kompresi videa.[4]
- Sample Adaptive Offset – Pomáhá odstranit artefakty jako jsou hrany a nerovnoměrné rozložení jasu, čímž přispívá k celkové kvalitě obrazu.[4]
Paralelní nástroje editovat
Slice (řezy) editovat
Část snímku, která může být dekódována samostatně od ostatních řezů obrazu. Může se jednat o celý snímek nebo jen jeho část. [4]
Tiles (dlaždice) editovat
Rozděluje obraz na obdélníkové skupiny CTU.[8]
Termín tiles odkazuje na techniku používanou pro paralelní zpracování během kódování videa. Spočívá v rozdělení snímku na menší obdélníkové oblasti nazývané dlaždice (tiles), které lze zpracovávat nezávisle. Díky tomuto lze zlepšit účinnost kódování tím, že nám umožní současné zpracování více dlaždic.[4]
Profily, úrovně a řady editovat
HEVC má 27 profilů, 13 úrovní (1 – 6,2) a 2 řady (Main a High)[4]
Profily editovat
Profily odkazují na soubory specifikací a omezení, která určují jakým způsobem může být video kódováno pomocí HEVC.[4][8]
Úrovně editovat
Termín úroveň odkazuje na sadu specifikací které určují maximální hodnoty pro různé parametry, jako jsou rozlišení obrazu, snímková frekvence a další, které jsou součástí kódování videa pomocí HEVC. Úroveň také slouží k definování limitů a omezení pro konkrétní zařízení nebo aplikace, které mají podporovat daný standard.[8]
Řady editovat
- Main - Základní řada, která pokrývá širokou škálu aplikací, podporuje běžná rozlišení videa a hloubky bitů.
- High - Přináší další schopnosti, zejména co se týče podpory vyšších hloubek bitů a chromatických formátů. Tato řada je navržena pro aplikace, které vyžadují pokročilejší kvalitu videa, například profesionální video produkci nebo distribuci. [4][7]
Odkazy editovat
Reference editovat
- ↑ Recommendation ITU-T H.265
- ↑ DVB-T2/HEVC. DigiZone.cz [online]. [cit. 2017-09-24]. Dostupné online.
- ↑ http://www.huffingtonpost.com/dan-rayburn/new-patent-pool-wants-05-_b_7851618.html - New Patent Pool Wants 0.5% Of Gross Revenue From Apple, Facebook & Others Over Higher Quality Video
- ↑ a b c d e f g h i j k Overview of the High Efficiency Video Coding (HEVC) Standard | IEEE Journals & Magazine | IEEE Xplore. ieeexplore.ieee.org [online]. [cit. 2024-01-19]. Dostupné online.
- ↑ a b HEVC: An introduction to high efficiency coding. Vcodex [online]. [cit. 2024-01-19]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ MAHBUB. High-Efficiency Video Coding (HEVC) Explained. Castr's Blog [online]. 2023-11-11 [cit. 2024-01-19]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ a b c d e Analýza kodeku High Efficiency Video Coding - Vysokoškolské kvalifikační práce - Vysoká škola ekonomická v Praze. vskp.vse.cz [online]. [cit. 2024-01-19]. Dostupné online.
- ↑ a b c d e f High quality HDR video compression using HEVC main 10 profile | IEEE Conference Publication | IEEE Xplore. ieeexplore.ieee.org [online]. [cit. 2024-01-19]. Dostupné online.
- ↑ a b DAVID, Němec. Experimenty se standardem HEVC pro kompresi videa. dspace.cvut.cz. 2017-02-17. Dostupné online [cit. 2024-01-19].
Související články editovat
- Ultra High Definition Television – formáty digitálního videa s rozlišením 4K, 8K
- x265 – otevřená implementace H.265/HEVC
- H.264 – předchůdce H.265
- H.266 – kodek, který by se měl stát nástupcem H.265/HEVC
- AV1 – nový konkurenční otevřený formát kódování videa
- VP9 – starší konkurenční video formát
Externí odkazy editovat
Obrázky, zvuky či videa k tématu High Efficiency Video Coding na Wikimedia Commons
- Přichází supervideo H.265 HEVC, Živě.cz, 29. 1. 2013
- Nástupce H.264? HEVC alias "H.265" na cestě, DIIT.cz, 4. 2. 2011
- Nový kodek H.265 pro podporu 4K videa schválen, CDR.cz, 29. 1. 2013
- ITU schválilo H.265 – HD video pro mobily s menší zátěží sítě? Možná., Dotekománie.cz, 27. 1. 2013
