Стандарты записи H.265 и H.264 (MPEG4)

Стандарты сжатия для видеосигнала появились еще со времен появления IP интернет-протокола и используются в различных сферах: от видеоконференций в интернете и широкополосных сетях связи до цифрово­го ТВ, видеонаблюдения и мобильных IР-сетей.

На данный момент распространенным и популярным форматом кодирования цифрового видео является H.264, но всё больше внимания производители и потребители обращают на стандарт сжатия H.265 или HEVC (High Efficiency Video Coding - высокоэффективное видео кодирование). Давайте разберемся в их преимуществах и недостатках.

Стандарты сжатия H.264 и H.265 

В чем преимущество H.265?

Формат сжатия H.265 использует только половину битрейта формата Н.264, а значит, можно больше передать информации по одинаковому пропускному каналу и сократить затраты на аппаратное «железо».

Но, несмотря на это явное преимущество, формат H.265 еще далёк от массового внедрения. Можно ли что-то сделать пока с форматом Н.264? Ведь с учетом роста современных технологий и популярности видео контента растут и требования к пропускной способности канала и объемам сохраняемых данных.

 Популярный сейчас кодек H.264 тоже не стоит на месте и его битрейт оптимизируют тремя способами: предиктивным кодированием, подавлением шума, и "долгосрочным" управлением битрейтом (predictive encoding, noise suppression, and “long-term” bitrate control). В результате удалось сократить занимаемую память видео до 75%, а значит, кодек H.264 еще долго будет конкурировать с новым кодеком Н.265

Сложности H.265

Так как кодек Н.264 дорабатывается и уже давно используется, то производители не спешат вкладывать денежные средства в модернизацию оборудования. А по результатам тестирования кодека Н.265 различными командами, выводы оказались неоднозначными. В реальном сравнении кодеки не сильно отличались по размеру видеопотока. А вот проблемы с воспроизведением нового кодека были у многих плееров. Разница в качестве видео была заметна только на минимальных настройках (200 кбит/сек). Картинка Н.265 оказалась более детализированной, что может быть полезным в видеонаблюдении для распознавания номеров автомобиля на въезде.

Дополнительной сложностью внедрения кодека Н.265 является более высокая стоимость патента, а значит, стоимость конечного продукта увеличится и для потребителя, не все на это готовы. Современное видеооборудование и так постоянно развивается, улучшается качество видеосигнала и растет стоимость компонентов.

Усовершенствованный кодек H.264

Еще одной причиной отложить Н.265 стало внедрение популярными производителями оптимизированных технологий кодирования H.264, который использует несколько современных технологий.

Оптимизированные технологии H.264  

Оптимизированные технологии H.264 используют прогнозирующее кодирование, чтобы уменьшить битрейт, затраченный на неизменное фоновое изображение

 Предиктивное кодирование

В упрощенном варианте это кодирование объясняет картинка. Статичный фон отделяется от подвижных объектов и упрощается, битрейт значительно снижается, оптимизированное кодирование сокращает объем видеопотока.

Технология H.264+

Компании Hikvision разработала современный стандрарт сжатия H.264+. Видеокамера определяет подвижные участки кадра и кодирует их с повышенным содержанием битрейта, на статичные участки выделяется битрейта меньше. Далее, применяется стандартный кодек H.264/AVC, с помощью которого можно просматривать и хранить видео на совместимых устройствах. Единственное, H.264+ не может автоматически добавлять или убавлять ключевые кадры.

Сравнение картинки H.264 H.265 

Рис.6.1. Сравнение картинки при минимальном качестве сжатия

Сравнение картинки H.264 H.265 

Рис.7.1. Сравнение картинки при максимальном качестве сжатия

Подавление шума

Кодирование H.264 позволяет эффективно подавлять различные шумы, возникающие при записи и передачи сигнала. Это может быть нежелательный электрический сигнал, размытые пиксели, вызванные колебаниями света, температуры, или другими посторонними помехами. Путём интеллектуального кодирования объектов переднего плана изображение преобразуется в более четкое с точной цветопередачей. 

Так лучше ли кодирование Н.264 чем Н.265?

С учетом вышеизложенного сделаем выводы: кодирование Н.264 предлагает не меньше, чем предлагает стандарт Н.265. Помимо всего, Н.264 совместим со всеми существующими системами, более распространен и меньше стоит.

Стандарт H.265 дает преимущество до 50% в сжатии видео потока, как следствие - вы сэкономите на размере жесткого диска или выиграете в сроке жизни накопителя. Формат сжатия H.265 оправдывает себя только при условии, что камера ведет запись статичных объектов (к примеру ночью, когда нет движения). Если камера снимает оживленный поток людей, который полностью охватывает весь кадр камеры, то существенного эффекта в сжатии вы не получите.

 Эволюция форматов видеосжатия обычно исчисляется десятилетиями: в 90-х появился формат MPEG2, в 2000-х запущен Н.264, а в 2013 г. выпущен Н.265. Форматы кодирования следуют за технологическим прогрессом и индустрией видеозаписи/воспроизведения. Так, с MPEG2 появились DVD, с Н.264 – HD-технология, а с кодированием Н.265 наступила эра передовых цифровых технологий и мобильного интернета. Конечно, в ближайшие годы передовые компании и программисты доработают формат кодирования Н.265 и тогда его преимущества станут намного значительнее, что совершит очередной технический переворот сферы видеонаблюдения.