Hevc x265 10 bit

Обновлен набор кодеков K-Lite Codec Pack.

Как обычно, в новой версии обновлены некоторые компоненты. Также стоит отметить, что в эту версию включена поддержка декодирования HEVC (H.265) и VP9-видео. Полный список изменений.

K-Lite Codec Pack — самый популярный набор видео и аудио кодеков. Кодеки необходимы для воспроизведения видео и аудио файлов и этот набор предназначен для воспроизведения всех сколько-нибудь распространенных форматов. Стандартные средства операционной системы Windows и большинства популярных плееров уже содержат самые популярные кодеки, но далеко не все и их часто недостаточно для воспроизведения некоторых файлов. В общем, если вы постоянно смотрите видео в разных, в том числе и мало распространенных форматах, то этот пакет для вас — в нем есть все необходимое для качественного просмотра видео.

Доступно 4 версии: Basic, Standard, Full и Mega. Различаются количеством входящих в них кодеков. Большинству пользователей будет вполне достаточно Basic-версии, которая включает только необходимое. Standard-версия имеет дополнительные кодеки и хороший плеер Media Player Classic Home Cinema. Full-версия содержит много редких кодеков. Версия Mega является комбинацией из двух пакетов: K-Lite Codec Pack Full и Real Alternative (для воспроизведения файлов формата RealMedia).

Как известно, все мы любим смотреть фильмы, видеоролики или передачи в хорошем качестве. Но в плане хранения видео на компьютере возникает множество проблем, обычно связанных с банальной нехваткой места. Относительно недавно появился новый стандарт, и многих пользователей сразу же возник закономерный вопрос: «Что это – HEVC?». Рассмотрим несколько основных аспектов, связанных с внедрением и практическим использованием нового кодека.

Что это: HEVC

Если говорить о фильмах, которые записываются на съемные носители, обычно размер самого диска влияет на выбор метода сжатия видео. Те же Blu-ray-диски могут хранить фильмы в высоком разрешении объемами более 25 Гб. Однако, согласитесь, держать такой фильм на винчестере, особенно когда его вместимость явно ограничена, с практической точки зрения является совершенно нецелесообразным.

Для этого используется кодирование роликов, позволяющее даже без ущерба качеству уменьшить размер конечного файла за счет специальных методов сжатия. А на практике что это? HEVC на сегодняшний день является самым продвинутым кодеком, можно сказать, даже революцией в области видео. Но чем же не устраивает любителей качественного видео старый кодек H.264?

High Efficiency Video Coding: основы кодирования

Для этого следует обратиться к пониманию основ кодирования сигнала. Дело в том, что здесь одну из главных ролей играет использование максимального блока. Для H.264 это 16 х 16 или в сумме 256 пикселей.

Для нового стандарта H.265 такой блок может быть в 16 раз больше! А если учесть еще и технологии изменяемых блоков, когда размер блока вбирается непосредственно самим алгоритмом в процессе сжатия, нетрудно сообразить, что новый кодек является, так сказать, наиболее «терпимым» к высоким разрешениям и на сегодняшний день поддерживает даже 8k (8192 х 4320 пикселей). Можно добавить сюда еще и функцию параллельного кодирования. Таким образом, кодек HEVC при высоком качестве изображения позволяет уменьшить битрейт, а соответственно, и размер файла. Экономия места в сравнении со стандартом H.264 может достигать 25-50%!

Поддержка 4k и 8k: насколько это эффективно

Что же касается эффективности применения такого кодека, на заре своего появления он особой популярности не завоевал. Связано это было с тем, что поддержку нового стандарта могли обеспечить только самые мощные и современные графические чипы GeForce 970 или 980.

Собственно, и сам процесс кодирования на других менее мощных устройствах занимал порядка 10-12 часов. Таким образом, с точки зрения практической, применение нового стандарта было невыгодным.

Со временем ситуация изменилась, и теперь технологии на основе H.265 начинают применяться повсеместно. В плане экономии места в сравнении с H.264 можно привести достаточно красноречивый пример. При разрешении 720p показатель экономии составляет порядка 25%, а при условии качества 4k – более 50%. Кстати сказать, если использовать рип Blu-ray-диска, размер исходного видео может быть уменьшен почти в 10 раз (он будет «весить чуть более 3 Гб)!

Основные нововведения

Если посмотреть на некоторые новшества, среди всего того, что представлено в требованиях к новому кодеку, можно отметить следующие:

  • поддержка профилей Main 8 и 10 бит (в перспективе – 12 бит);
  • наличие двумерных разделимых, неразделимых и направленных интерполяционных фильтров ASF;
  • компенсация движения с точностью до 1/8 пикселя;
  • использование системы адаптивного предсказания ошибок и выбора матрицы в процессе кодирования;
  • наличие сравнительной схемы кодирования вектора движения;
  • режимно-зависимое внутрикадровое кодирование.

Конечно, продолжать список можно и дальше. Однако даже эти показатели любому профессионалу, сталкивающемуся с кодированием видео, могут сказать очень многое.

Какое ПО использовать для просмотра фильмов в новом формате

Итак, с самим кодеком разобрались. Что это (HEVC), думается, уже немного понятно. Теперь перейдем к самому насущному вопросу, который, несомненно, интересует большинство пользователей. Что же использовать для просмотра видео, закодированного при помощи новых алгоритмов?

В принципе, в самом простом варианте можно использовать программные плееры. Одним из самых интересных, по мнению многих, является специализированное и узконаправленное приложение Daum PotPlayer. Если не подходит такой вариант, можно использовать популярный VLC Media Player, только установить нужно обязательно последнюю версию, поскольку только в ней имеется встроенная поддержка HEVC.

Однако, несмотря на все преимущества, можно отметить и массу проблем. В большинстве своем это относится только к тому, что в Интернете сейчас можно найти не так уже много фильмов или видеороликов, закодированным при помощи нового алгоритма. Что еще более огорчает, так это отсутствие поддержки со стороны вендоров. Если с программным обеспечением вопросы еще хоть как-то решаются, то производители домашних кинотеатров или Smart TV не торопятся осваивать выпуск продукции с поддержкой H.265. Да и сам кодек, хоть и считается революционным, все равно особого распространения пока не получил. Но хочется надеяться, что это временное явление.

Вместо итога

Вот вкратце и все, что касается нового стандарта в кодировании видео. Конечно, здесь были затронуты далеко не все технические стороны новой технологии, однако даже такая краткая информация поможет любому пользователю сделать вывод об основных нововведениях, целесообразности внедрения и практического использования таких технологий. А ведь по большому счету, они могут перевернуть все наши представления о качестве и обработке видеоинформации. И, по всей видимости, скоро устаревший стандарт H.264 уйдет в небытие, ведь технологии не стоят на месте. Если взять догосрочную перспективу, очень сможет быть, что и вместо кодека HEVC будет разработано что-то еще более мощное.

H.265 или HEVC (англ. High Efficiency Video Coding — высокоэффективное кодирование видеоизображений) — формат видеосжатия с применением более эффективных алгоритмов по сравнению с H.264/MPEG-4 AVC [1] . Рекомендация МККТТ H.265, а также стандарт ISO/IEC 23008-2 MPEG-H Часть 2, — совместная разработка экспертной группы по видеокодированию МККТТ ( ITU-T V >[2] . Рекомендация стандарта разработана в связи с растущей потребностью в более высокой степени сжатия движущихся изображений для самых разных приложений, таких как потоковая передача в интернете, передача данных, видеоконференц-связь, цифровые запоминающие устройства и телевизионное вещание [3] .

Поддерживаются форматы кадра до 8K (UHDTV) с разрешением 8192×4320 пикселей [4] .

Содержание

История [ править | править код ]

В 2004 году 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 произведён обзор различных способов возможного усовершенствования H.264/MPEG-4 AVC [5] .

Изначально предусматривалось, что H.265 будет полностью новым стандартом, а не расширением H.264 вроде HVC (High-performance V >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 обсуждалась 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 [6] .

ISO / IEC Moving Picture Experts Group (MPEG) начала аналогичный проект в 2007 году, предварительно названный Высокопроизводительное видеокодирование (High-performance V >[7] . К июлю 2009 года результаты эксперимента показали среднее снижение скорости потока примерно на 20 % по сравнению с AVC High Profile, эти результаты побудили MPEG начать стандартизацию в сотрудничестве с VCEG.

Для разработки стандарта MPEG и VCEG создали Объединенную команду по видеокодированию Joint Collaborative Team on V >[8] . 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 испытаниях, 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 V >[9] .

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 [10] .

29 февраля 2012 года на выставке Mobile World Congress компания Qualcomm показала HEVC-декодер, работающий на планшете под управлением ОС Andro >[11] .

31 августа 2012 Allegro DVT объявила о выпуске двух HEVC-вещательных кодеров: кодер AL1200 HD-SDI и IP-транскодер AL2200 [12] . Allegro DVT заявила, что аппаратных декодеров HEVC не следует ожидать до 2014 года, но HEVC сможет применяться и раньше в приложениях с программным декодированием. На выставке IBC 2012 Allegro DVT показала 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 сетях подвижной связи [13] .

В апреле 2013 года проект принят в качестве стандарта МСЭ-T [3] .

На начало 2017 на аппаратном уровне реализована частичная поддержка стандарта HEVC всеми крупными производителями процессоров. [ источник не указан 754 дня ]

В качестве требований к стандарту предложено много новых возможностей: [ источник не указан 754 дня ]

  • Двумерный неразделимый адаптивный интерполяционный фильтр (AIF)
  • Разделимый AIF
  • Направленный AIF
  • Компенсация движения с точностью до 1/8-пикселя (Qpel)
  • Адаптивное предсказание ошибок кодирования (APEC) в пространственной и частотной областях
  • Адаптивный выбор матрицы квантования (AQMS)
  • Основанная на сравнении схема выбора и кодирования вектора движения
  • Режимозависимое изменение настройки внутрикадрового кодирования

Предполагается, что эти приёмы принесут наибольшую пользу при многопроходном кодировании [14] .

Эффективность кодирования [ править | править код ]

Разработка большинства стандартов видеокодирования предназначена, в первую очередь, для достижения наибольшей эффективности кодирования. Эффективность кодирования определяется способностью закодировать видео с минимально возможным битрейтом 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 зрители воспринимают качество видео именно 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 пикселей — 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 [15] .

Было проведено сравнение эффективности кодирования основного профиля Н.265 с кодеками H.264/MPEG-4 AVC High Profile (HP), MPEG-4 Advanced Simple Profile (ASP), H.263 High Profile Latency (HLP) и H .262/MPEG-2 Main Profile (MP). Были закодированы видео развлекательных программ и девять тестовых видеопоследовательностей с двенадцатью различными битрейтами с использованием тестовой модели HEVC HM-8.0, пять из них были с HD-разрешением, а четыре были с разрешением WVGA (800 × 480). Уменьшение битрейта определялось на основе PSNR [15] .

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 [ править | править код ]

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 путём 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 [ править | править код ]

В октябре 2012 года проект включает в себя три профиля: Основной (Main), Основной 10 (Main 10) и Основной профиль неподвижных изображений (Main Still Picture) [16] .

Профиль — это определённый набор средств кодирования и алгоритмов, которые могут быть использованы для создания видеопотока, соответствующего этому профилю [15] . 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) [ править | править код ]

Для основного профиля определены следующие ограничения:

  • Глубина цвета — 8 бит на канал (16,78 млн возможных цветов),
  • Цветовая субдискретизация — 4:2:0,
  • Размер буфера декодера ограничивается 6 кадрами максимального размера яркостной компоненты для этого уровня.

Main 10 (Основной профиль 10) [ править | править код ]

Main 10 — профиль для кодирования видео с глубиной цвета 10 бит на канал [16] .

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 Деблокирующий фильтр, SAO
Компенсация движения Предсказание вектора движения Усовершенствованное предсказание вектора движения (пространственное и временное)
Глубина цвета на канал 8 бит 10 бит 8 бит
Энтропийное кодирование CABAC или CAVLC CABAC с применением параллельных операций

Main Still Picture (Основной профиль неподвижных изображений) [ править | править код ]

Основной профиль неподвижных изображений позволяет кодировать отдельное изображение при соблюдении некоторых ограничений, соответствующих Основному профилю [16] .

Уровни [ править | править код ]

В октябре 2012 года проект HEVC определяет два слоя, Основной (Main) и Высокий (High), и 13 уровней [16] . 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 [1] [16] .


[an error occurred while processing the directive]
Карта сайта