H.265 (HEVC) - маркетинговий трюк або щось більше? Що несе з собою майбутня зміна стандарту кодування

За минулі чотири роки домінуючим відеокодеком в галузі безпеки став Н.264, але останнім часом ряд виробників та експертів прийнялися досить інтенсивно «продавлювати» Н.265. У зв'язку з приходом нового кодека виникає ряд питань.Насамперед громадськість цікавиться двома: коли HEVC стане загальновживаним і чи надовго все це. Однак редакцію цікавлять трохи більше глибоко зариті речі: наприклад, хто отримає основні вигоди від переходу на новий стандарт кодування, і чи не є це черговим маркетинговим трюком, що дозволяє зрушити ринковий баланс убік певних гравців.Безсумнівно, з технічного боку новий формат відрізняється від своїх попередників. Просто хотілося б переконатися в тому, що всі резерви «старого» Н.264 вже вичерпані. Адже зміна формату - це, по суті, революція. Для успіху якої, як казав дідусь Ленін, необхідно, щоб «низи не хотіли, а верхи не могли».

Заявляються ключові маркетингові відмінності - або, говорячи простою мовою, «фішка» кодека, званого одночасно HEVC і H.265, полягають у тому, що при тому ж самому якості зображення відеопотік H.265 має вдвічі менший бітрейт, ніж потік, стиснене кодекомH. 264. Наприклад, якщо для передачі стисненого кодеком Н.264 відеопотоку здатністю 1080p з частотою кадрів 30 кадрів в секунду бітрейт становить приблизно 4 мегабіта на секунду, то у зображення еквівалентного якості, стисненого новим кодеком Н.265, бітрейт впаде до 2 мегабіт в секунду. Виглядає привабливо, однак, як завжди, виникає питання про ціну цього переходу.

Чи варта шкурка вичинки - вирішувати, на жаль, не нам з вами. Позиція редакцііSecurity Newsізвестна. Ми виступаємо за створення спеціалізованого кодека, який враховував би всі особливості і специфічні вимоги, що накладаються на передачу відеоданих в системах безпеки. Дивно, але, незважаючи на «мультимедійне» походження кодека Н.265, дещо з «наших» потреб тут виявилося враховано (про це читайте нижче). Останнє слово, як водиться в серйозних галузях, завжди - за великими виробниками устаткування і систем. А «кити» індустрії безпеки зовсім не квапляться додавати одиничку до імені кодека: з одного боку, не така висока маневреність виробничих потужностей, а з іншого - занадто багато коштів в останні роки було інвестовано в розкручування Н.264. Не пропадати ж добру ...

H.265 (HEVC) - маркетинговий трюк або щось більше?

Технічні відмінності Н.265

Більш висока продуктивність нового кодека в порівнянні з попередниками обумовлена ​​декількома значними структурними поліпшеннями. Визначальними з них є три - зміна максимального розміру блоку, введення паралельного декодування і реалізація довільного доступу до зображень всередині відеопотоку.

Максимальний розмір блоку в стандарті H.264 становить 256 пікселів (16 x16), а в стандарті H.265 він може бути в 16 разів більше (4096 = 64 x 64). Цікаво, що в стандарті Н.265 розмір блоку вибирається самим алгоритмом в процесі кодування в залежності від вмісту кодованого зображення. За твердженнями прихильників нового стандарту, змінюваний розмір блоків і збільшення максимальної межі цього розміру дозволять більш ефективно обробляти зображення з високою роздільною здатністю. До речі, новий стандарт підтримує піксельні дозволи аж до 8192 х 4320 (35 мегапікселів) - найвищого з сучасних телевізійних стандартів, також званого 8К.

Можливість паралельного декодування, передбачена в декодерах H.265, дозволяє роздільно і одночасно обробляти різні частини одного і того ж кадру. Така обробка може істотно прискорити відтворення і надає можливість скористатися перевагами багатоядерних процесорів, які завоювали сьогодні велику популярність на IT-орієнтованих ринках. Кодек H.264 таких можливостей не передбачав.

У новому стандарті передбачений довільний доступ до зображень (Clean Random Access). Це означає, що декодування довільно обраного кадру відеопослідовності проводиться без необхідності декодування будь-яких попередніх йому в потоці зображень. Для мультимедіа довільний доступ не є критичним, а от для відеоспостереження, особливо моніторингу в реальному часі, така можливість вельми бажана: переключившись на певний відеопотік з міркувань оперативної необхідності, оператор повинен миттєво отримати зображення на своєму екрані: в охоронних додатках одна-дві секунди можуть мати вирішальне значення. Опустивши складні технічні подробиці того, як це реалізовано в новому кодеку, варто згадати, що тут не потрібна обов'язкова вставка в відеопотік проміжних опорних кадрів (I-frames), за рахунок яких помітно збільшується бітрейт.

З точки зору технічних характеристик кодованого відеосигналу, його «верхній» профіль Main 10 забезпечує більш високу якість передачі кольору, оскільки передбачає 10-бітове колірне кодування, в той час як всі існуючі стандарти, включаючи «нижній» профіль Main 8 самого H.265, відводять на колірній атрибут пікселя всього 8 біт.

У стандарті передбачені кошти автоматичного визначення типу розгортки, проте, на відміну від попередників, кодек початку орієнтований на обробку відеозображень, отриманих шляхом прогресивного сканування. Але це не означає, що H.265 нездатний працювати з чергуванням рядків - розробники врахували той факт, що досить велика кількість що знаходяться в експлуатації систем генерують кадри з двох полів.

А ось чого істотно не вистачає кодеку H.265: масштабованого кодування. Його планувалося реалізувати ще в H.264, проте з якихось причин зробити цього не вдалося ні в одному з цих стандартів. Наявність масштабування дозволило б без зайвих витрат обчислювальної потужності на додаткову обробку передавати зображення клієнтам, які користуються відносно повільні підключення до мережі. Якоюсь мірою масштабування сприяє і більш раціонального використання коштів зберігання відеоданих в системах. В даний час масштабируемое кодування стоїть у ряду планових розширень стандарту. На думку експертів, вимога масштабованості в чому продиктовано начинающимся бумом хмарних технологій зберігання і обробки даних.

Загальні відомості про стандарт HEVC (H.265)

Стандарт HEVC (High Efficiency Video Coding, «високоефективне кодування відеосигналу») визначає формат стиснення відеозображень, призначений для заміни раніше прийнятого стандарту H.264/MPEG-4 AVC (Advanced Video Coding, «просунуте кодування відеосигналу»), спільно розробленого експертною групою по відеозображення Moving Picture Experts Group (MPEG) Міжнародної організації по стандартизації ISO і експертною групою з кодування відеосигналу Video Coding Experts Group (VCEG) Міжнародного союзу з телекомунікацій. Перша група розробників дала стандарту внутрішню назву ISO / IEC 23008-2 MPEG-H, частина 2, а другий - H.265.

Стверджується, що стандарт HEVC дозволяє вдвічі збільшити ступінь стиснення цифрових відеоданих в порівнянні зі своїм попередником або істотно підвищити якість зображення при збереженні показника щільності потоку даних. Новий алгоритм стиснення підтримує стандарт надвисокої чіткості 8K і піксельні дозволу зображень до 8192 х 4320.

Галузями застосування стандарту є мовне телебачення, мультимедіа, промислове ТБ івідеонаблюденіе. Дата офіційної публікації першої версії стандарту - 13 квітня 2013 року. Ряд позицій, що передбачалися до впровадження в стандарті, на момент його випуску залишився нереалізованими, і в даний час об'єднана команда експертів працює над подальшими розширеннями стандарту, найважливішими з яких є масштабируемое кодування і тривимірне відео.

Що сприяє підвищенню якості зображення

Велика кількість виробників IT-продукції підносять формат стиснення H.265 як засіб підвищення якості зображень. Слід зазначити, що це певною мірою є лукавством. У реальності у зображень, стиснутих кодером H.265, якість нітрохи не вище, ніж у оброблених алгоритмом H.264, який, у свою чергу, з точки зору якості нітрохи не краще, ніж MPEG-4.Оскільки в усіх згаданих кодеках передбачена можливість довільно встановлювати ступінь стиснення, якість стислій картинки залежить лише від уподобань користувача. Інша справа - вписати відеозображення в реалії технічного оточення. Насамперед це стосується ресурсів пропускної здатності мереж.

Якщо пропускна здатність вашої мережі передачі даних достатня для передачі зображень, стиснутих за стандартом H.264, то перехід на компресію H.265 не спричинить за собою будь-яких поліпшень в якості зображення. Такий перехід може лише знизити бітрейт, тобто дещо розвантажити вашу мережу. Єдиний випадок, коли перехід на новий кодек сприятиме підвищенню якості зображень - якщо з міркувань економії бітрейта зображення стискалися кодеком Н.264 завідомо надмірно, і артефакти компресії заважали ефективному прочитуванню деталей операторами івідеоаналітікой.

Сумніви і обмеження

Як і більшість сучасних відеокодеків, Н.265 максимально ефективний (тобто здатний підтвердити маркетингові очікування) у відносно нескладних сценах спостереження, де відсутні різкі перепади контрастності і не спостерігається інтенсивних переміщень об'єктів і фону. Обіцяна економія бітрейта / обсягу коштів зберігання в 50%, насамперед, стосується саме таких сцен. Тобто в реальних умовах - на жвавому перехресті або в торговому залі супермаркету - цифри економії виявляться істотно меншими.

Крім цього, на сьогоднішній день толком не затребувані всі «економічні» переваги кодека-попередника. Більшість виробників обладнання та систем, зокрема, так і не здійснили перехід на більш просунуті варіанти профілів H.264. У відеоспостереженні найчастіше використовуються три профілю цього стандарту. Базовий профіль (Baseline) - це мінімальна економія смуги пропускання і мінімальне навантаження на обчислювальні ресурси. В останні кілька років він придбав найбільшу популярність у вендорів. Головний профіль (Main) забезпечує, згідно з результатами незалежних тестів, 10-30% поліпшення показників у порівнянні з базовим. В останні кілька місяців виробники проявляють все більший інтерес саме до цього профілю. Високий профіль (High) надає ще більш суттєві переваги, проте на сьогоднішній день вендорів, які забезпечили сумісність з цим профілем, можна буквально перерахувати по пальцях.

Іншими словами, виробникам і без нового кодека є куди розвиватися, при цьому не відчуваючи зайвих ризиків і рухаючись по відносно торованим шляхом. Оскільки галузь з переходом на IP-відео все більшою мірою стає «айтішной», тут починають працювати міркування, властиві сисадмінам: те, що нормально працює, краще не міняти і взагалі не чіпати.



Джерело:  http://www. secnews.ru/articles/19208.htm # ixzz30BBxOlrl