AVC / H.264
Der AVC-Videokomprimierungsstandard (Advanced Video Coding) wurde im Mai 2003 vom JVT (Joint Video Team) vorgeschlagen. Damals war er ein revolutionärer Fortschritt in der Videokomprimierungstechnologie. Der neue Standard hat die gängigen Standards MPEG-2 und MPEG-4 Part 2 (SP, ASP) vollständig übertroffen. Nach einigen Schätzungen erfordert das Speichern von nach dem AVC-Standard komprimiertem Video zweimal weniger Speicherplatz als das nach dem MPEG-2-Standard komprimierte Video mit derselben Qualität.
Der neue Standard ermöglichte den Empfang von Videos mit Standardauflösung in Sendequalität mit einer Rate von 1,5 Mbit / s. Dieses Komprimierungsverhältnis ermöglicht die Übertragung von ungefähr 12 komprimierten TV-Kanälen in dem Frequenzband, das zuvor von einem analogen TV-Kanal belegt wurde. Darüber hinaus ermöglichte die Einführung von AVC den Fernsehbetreibern, neue Videodienste an Orten bereitzustellen, an denen sie zuvor nicht verfügbar waren, und eröffnete die Möglichkeit, mehr Videokanäle für die Übertragung in einen engen und teuren Frequenzbereich zu “packen”. Vorteile bei der Codierungseffizienz, wie eine gute Videoqualität bei niedrigen Bitraten, haben AVC zum unbestrittenen Marktführer für Internet-TV-Systeme gemacht und die Branche auf ein völlig neues Niveau gebracht. AVC hat auch die Qualität des digitalen Fernsehens erheblich verbessert und HDTV-HD-Fernsehen allgemein verfügbar gemacht.
Die niedrigen Lizenzgebühren von MPEG-LA haben auch zur raschen Übernahme des Standards beigetragen, und H.264 / AVC hat sich bisher erfolgreich auf dem Markt etabliert. Im Jahr 2010 überstieg die Anzahl der AVC-basierten Lösungen die Anzahl ähnlicher Lösungen auf der Grundlage des veralteten MPEG-2-Standards und stieg jedes Jahr bis zur Einführung des nächsten H.265 / HEVC-Videokomprimierungsstandards.
Hauptmerkmale des H.264 / AVC-Standards
Der H.264-Standard bietet fortschrittliche Codierungstechnologie mit ähnlichen Methoden wie die vorherigen MPEG- und ITU-T-Standards. Neue Tools, die Folgendes umfassen, sorgen für mehr Produktivität und Qualität.
Verbesserte Bewegungsschätzung
Mit der Bewegungsschätzung können Sie nach Submakroblöcken verschiedener Größen von 16 x 16 bis 4 x 4 Pixel suchen. Bewegungsvektoren sind jetzt auf 1/4 Pixel für Luma und 1/8 Pixel für Chroma genau. Darüber hinaus wurde die Codierung von Bewegungsvektoren signifikant verbessert; Ihre Vorhersage wird verwendet.
Räumliche Vorhersage
H.264 führt interne Vorhersagen für intracodierte Blöcke durch, sodass bis zu 9 verschiedene Richtungsvorhersagen angewendet werden können.
Optimierung der Codierungsparameter
Bei der klassischen Codierungsmethode werden in jeder Phase optimale lokale Entscheidungen getroffen. In diesem Fall ist die resultierende Lösung offensichtlich möglicherweise nicht optimal. Der AVC-Standard schlägt einen neuen Algorithmus zur Optimierung der RDO-Codierungsparameter (Frequency Distortion Optimization) vor, deren Kern darin besteht, diese Parameter auszuwählen, deren Verwendung das Ergebnis besser beeinflusst.
Modifiziertes PrEP
Um die Restinformationen zu transformieren, wird eine modifizierte ganzzahlige diskrete Cosinustransformation (MDCT) verwendet, die Rundungsfehler vermeidet. Ein wichtiger Unterschied zu früheren Standards sind die Blockgrößen für DCT. AVC ermöglicht Transformationen in 8×8- und 4×4-Pixelblöcken.
Filterblockgrenzen
Eine weitere Innovation des AVC-Standards ist die Verwendung eines Entsperrfilters, dessen Hauptaufgabe darin besteht, Blockartefakte an den Grenzen von Makroblöcken im Bild auszugleichen. Dadurch wird die visuelle Wahrnehmung jedes Frames und der gesamten Videosequenz insgesamt verbessert.
Verbesserte Codierung für reibungslose Bewegungen
AVC wurden mehrere neue Bedingungen hinzugefügt, um Makroblöcke im “Sprung” -Modus zu codieren. Tatsächlich wird in diesem Fall der Makroblock nicht codiert, sondern ein anderer Makroblock wird an derselben Position, jedoch mit einem anderen Rahmen verwendet. Daher wird bei niedrigen Bitraten oder bei gleichmäßigen Kamerabewegungen eine signifikante Verstärkung erzielt, wenn sich das gesamte Bild auf die gleiche Weise bewegt.
Entropiecodierung
Der Standard bietet zwei effizientere Entropiecodierungsprozesse. Die kontextadaptive Codierung mit variabler Länge (CAVLC – Context Adaptive Encoding mit unterschiedlichen Längen von Codewörtern) ist ein Entropiecodierer, dessen Prinzip dem Huffman-Komprimierungsalgorithmus nahe kommt. Mit CAVLC können Sie Informationen schnell komprimieren und gleichzeitig ein akzeptables Komprimierungsverhältnis bereitstellen.
Die kontextadaptive binäre arithmetische Codierung (CABAC – Context Adaptive Binary Arithmetic Coding) ist ein arithmetischer Codierer.