Aufzeichnungsstandards H.265 und H.264 (MPEG4)


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Aufzeichnungsstandards H.265 und H.264 (MPEG4)

H.264 H.265

Komprimierungsstandards für Videos gibt es seit dem Aufkommen des IP-Internetprotokolls und werden in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, von Internet-Videokonferenzen und Breitband-Kommunikationsnetzen bis hin zu digitalem Fernsehen, Videoüberwachung und mobilen IP-Netzen.

H265/HEVC - what you need to know - Createinmotion

Derzeit ist H.264 das am weitesten verbreitete und beliebteste digitale Videokodierungsformat, aber Hersteller und Verbraucher achten immer mehr auf den Komprimierungsstandard H.265 oder HEVC (High Efficiency Video Coding). Werfen wir einen Blick auf die Vor- und Nachteile.

Kompressionsstandards H.264 und H.265

Was ist der Vorteil von H.265?

Das H.265-Komprimierungsformat verwendet nur die Hälfte der Bitrate des H.264-Formats. Dies bedeutet, dass Sie mehr Informationen über dieselbe Bandbreite übertragen und die Kosten für Hardware “Hardware” senken können.

Trotz dieses klaren Vorteils ist das H.265-Format noch weit von der allgemeinen Akzeptanz entfernt. Können Sie bisher etwas mit dem H.264-Format anfangen? Angesichts des Wachstums moderner Technologien und der Beliebtheit von Videoinhalten steigen auch die Bandbreitenanforderungen des Kanals und die Menge der gespeicherten Daten.

Der beliebte H.264-Codec steht jetzt nicht mehr still und seine Bitrate wird auf drei Arten optimiert: Vorhersagecodierung, Rauschunterdrückung und “langfristige” Bitratensteuerung. Infolgedessen konnten wir den belegten Videospeicher um bis zu 75% reduzieren, was bedeutet, dass der H.264-Codec lange Zeit mit dem neuen H.265-Codec konkurrieren wird.

H.265 Komplexität

Da der H.264-Codec fertiggestellt wird und seit langem verwendet wird, haben die Hersteller keine Eile, in die Modernisierung der Geräte zu investieren. Und nach den Ergebnissen von Tests des Codecs 26.265 durch verschiedene Teams erwiesen sich die Schlussfolgerungen als nicht eindeutig. Im realen Vergleich unterschieden sich die Codecs in der Größe des Videostreams nicht wesentlich. Aber viele Spieler hatten Probleme, den neuen Codec zu spielen. Der Unterschied in der Videoqualität war nur bei der Mindesteinstellung (200 kbps) spürbar. Das H.265-Bild erwies sich als detaillierter, was bei der Videoüberwachung hilfreich sein kann, um Nummernschilder am Eingang zu erkennen.

Eine zusätzliche Schwierigkeit bei der Implementierung des H.265-Codecs sind die höheren Kosten des Patents, was bedeutet, dass die Kosten des Endprodukts auch für den Verbraucher steigen, nicht jeder ist dazu bereit. Moderne Videogeräte werden ständig weiterentwickelt, die Qualität des Videosignals verbessert sich und die Kosten für Komponenten steigen.

Erweiterter H.264-Codec

Ein weiterer Grund für die Verschiebung von H.265 war die Einführung optimierter H.264-Codierungstechnologien durch beliebte Hersteller unter Verwendung verschiedener moderner Technologien.

Optimierte H.264-Technologien

Optimierte H.264-Technologien verwenden Predictive Coding, um die Bitrate für ein unveränderliches Hintergrundbild zu reduzieren.

Predictive Coding

In einer vereinfachten Version wird diese Codierung im Bild erläutert. Der statische Hintergrund wird von sich bewegenden Objekten getrennt und vereinfacht, die Bitrate wird erheblich reduziert, die optimierte Codierung reduziert das Volumen der Videoübertragung.

H.264 + Technologie

Hikvision hat einen H.264 + -Komprimierungsstandard der nächsten Generation entwickelt. Die Videokamera erkennt die sich bewegenden Teile des Rahmens und codiert sie mit Inhalten mit höherer Bitrate. statischen Teilen wird eine geringere Bitrate zugewiesen. Außerdem wird der Standard-H.264 / AVC-Codec verwendet, mit dem Sie Videos auf kompatiblen Geräten anzeigen und speichern können. Das einzige ist, dass H.264 + Keyframes nicht automatisch hinzufügen oder entfernen kann.

Lärmminderung

Die H.264-Codierung kann verschiedene Geräusche, die während der Signalaufzeichnung und -übertragung auftreten, wirksam unterdrücken. Dies können unerwünschte elektrische Signale, verschwommene Pixel sein, die durch Licht-, Temperaturschwankungen oder andere externe Störungen verursacht werden. Durch intelligentes Codieren von Vordergrundobjekten wird das Bild schärfer und farbgenauer.

Ist die H.264-Codierung also besser als die H.265?

Lassen Sie uns vor diesem Hintergrund Schlussfolgerungen ziehen: Die H.264-Codierung bietet nichts weniger als die Angebote des H.265-Standards. Außerdem ist H.264 mit allen vorhandenen Systemen kompatibel, häufiger und kostet weniger.

Infolgedessen bietet der H.265-Standard einen Vorteil von bis zu 50% bei der Komprimierung von Video-Streaming: Sie sparen Festplattengröße oder verlängern die Lebensdauer der Festplatte.


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Die Faustregel für die Auswahl der Abtastfrequenz

Die Faustregel für die Auswahl der Abtastfrequenz … von Signalen in Datenerfassungssystemen.

choose sampling frequency

Informationen, die sich im Laufe der Zeit ständig ändern, sind analoge Informationen. Computer sind digitale Geräte. Um mit Informationen arbeiten zu können, müssen sie Informationen empfangen, die vom analogen in das digitale Format konvertiert wurden.

Sampling Frequency

Das Konzept der Analog-Digital-Wandlung ist im Prinzip einfach: Ein Analog-Digital-Wandler (ADC) tastet die analogen Eingangssignale mit einer bestimmten Frequenz ab und wandelt jede Probe in einen digitalen Code um und überträgt diese Codes dann an einen Computer zur Darstellung eines zeitlich variierenden analogen Signals. Signal.

Ein ähnlicher Prozess wird in Hardwaredatenerfassungs- und -steuersystemen verwendet, bei denen analoge Signale auf der physikalischen Schicht isoliert werden müssen. Eine Signalisolation ist häufig erforderlich, um Erdungs- und Rauschprobleme zu beseitigen. In solchen Situationen wird “Abtastung” (Signalabtastung) verwendet, um das analoge Signal über eine physikalische Barriere zu übertragen.

Unabhängig davon, wo die Probenahme verwendet wird, müssen Sie die richtige Abtastrate auswählen. Die aus diesen Abtastwerten rekonstruierten Signale müssen das ursprüngliche analoge Signal angemessen darstellen. Offensichtlich kann eine zu langsame Abtastung (z. B. ein 10-Hz-Signal, das alle 30 Minuten abgefragt wird) zum Verlust wertvoller Informationen führen, während eine zu schnelle Abtastung (ein 10-Hz-Signal, das bei 300 MHz abgefragt wird) zu ernsthaften Schaltkreisen führt. Probleme. Glücklicherweise gibt es eine Antwort auf die Frage nach der Abtastrate. Abbildung 1 zeigt einen typischen Probenahmevorgang.

Unabhängig von ihren ursprünglichen Eigenschaften werden Daten in modernen Sammelsystemen digital gespeichert. Daher müssen die analogen Informationen zuerst mit einem Analog-Digital-Wandler (ADC) in ein digitales Format konvertiert werden. Bei diesem Systemtyp MUSS die Abtastfrequenz höher sein als die höchste im Eingangssignal enthaltene Frequenz. Dies ist kein Wunsch, sondern ein Gesetz! Tatsächlich erfordert der Nyquist-Test (Teil des Gesetzes), dass wir mit einer Rate abtasten, die mindestens doppelt so hoch ist wie die höchste Frequenz des dem ADC zugeführten Signals. Dies soll verhindern, dass Aliase erstellt werden, die schwerwiegende Fehler verursachen können.

(Originalsignal (a), Abtastsignale (b), Eingangssignalabtastungen (c))
Das Nyquist-Kriterium definiert die minimale Abtastfrequenz, die erforderlich ist, um aussagekräftige Informationen über den Inhalt der Frequenzeigenschaften des Signals zu erhalten. Die Fourier-Analyse liefert die Werkzeuge, die erforderlich sind, um die Beziehung zwischen der Amplitude jeder Frequenzkomponente und einer gegebenen Wellenform zu erhalten. Aufgrund dieser Informationen und der korrekten Verarbeitung des Signals ist es möglich, die Wiederherstellung der ursprünglichen Amplitude und Form des ursprünglichen Signals in der Zeit (Zeitbereich) sicherzustellen.

In der Regel werden Softwareprodukte so konzipiert, dass Zeitbereichsdaten in ihrer ursprünglichen Rohform angezeigt werden. Infolgedessen können sinusförmige Wellenformen durch dreieckige Formen verzerrt werden. Dies ist ein Präsentationsproblem, kein Rohdatenproblem. In diesen Fällen kann die Genauigkeit der Darstellung verbessert werden, indem eine Abtastrate verwendet wird, die das Nyquist-Kriterium nicht erfüllt.

Manchmal bestimmen die grundlegenden physikalischen Eigenschaften des Eingangswandlers seinen maximalen Frequenzgang. In anderen Anwendungen wird das Nyquist-Kriterium implementiert, indem ein Tiefpassfilter auf den Eingang des ADC angewendet wird, um unerwünschte hohe Frequenzen auszublenden. In jedem Fall müssen alle Signalfrequenzen über der Hälfte der Abtastrate so gedämpft werden, dass sie unter dem ADC-Quantisierungsschritt liegen.

Normale Bitrate für 1080p. Videokodierung für Youtube

Normale Bitrate für 1080p. Videokodierung für Youtube.

Encoding for YouTube

Dies ist ein technischer Artikel. Für Laien geben wir Ihnen sofort einen Tipp: Um Videos auf Youtube zu exportieren, suchen Sie am besten in Ihrem Bearbeitungsprogramm nach einer Vorlage für Youtube.

Encoding for YouTube

Seit dem Erscheinen von YouTube im Jahr 2005 haben sich die Videokomprimierungstechnologien erheblich verbessert, und YouTube hat die Formate geändert, in denen Videos mehrmals übertragen werden. Jetzt werden auf YouTube hochgeladene Videos neu codiert, auf Servern gespeichert und dem Betrachter in den Formaten H.264 / AVC, WebM / VP9, ​​WebM / VP8, H.263 / Sorenson Spark, H.263 / angezeigt Einfach. Es macht keinen Sinn, Videos unabhängig in all diesen Formaten und Auflösungen zu codieren. YouTube erledigt dies automatisch für uns.

Der erste Schritt besteht darin, das Projekt mit den richtigen Parametern zu erstellen
Wenn Sie ein Video mit dem Ziel erstellen, es im Internet zu veröffentlichen, ist dies die erste und vernünftige Möglichkeit, ein Projekt in Ihrem Bearbeitungsprogramm mit Parametern zu starten, die den Anforderungen von YouTube entsprechen (Hauptsache, dass die Auflösung des Videos und die Bildrate Übereinstimmung: Sie müssen sehen, welche vertikalen und horizontalen Abmessungen das Quellmaterial hat, aus den Standardgrößen für YouTube diejenige auswählen, die am besten zu den Parametern des Quellmaterials passt, und in Ihrem Bearbeitungsprogramm ein neues Projekt mit den ausgewählten Parametern für YouTube erstellen ).

Sie haben beispielsweise ein FullHD-Video mit 25 Bildern pro Sekunde aufgenommen. In diesem Fall führen Sie ein 1920 x 1080-Projekt mit 25 Bildern pro Sekunde und progressivem Scan durch. Zweitens besteht die Möglichkeit, das Projekt mit den Parametern zu mounten, die dem Quellmaterial entsprechen, und mit den Einstellungen auf YouTube zu exportieren. Für HDV-Camcorder-Videos mit Abmessungen von 1440 x 1080 mit einer Pixelverteilung können Sie beispielsweise ein HDV-Projekt erstellen und beim Exportieren einfach Full HD 1920 x 1080-Abmessungen mit einem Pixelquadrat auswählen. Die dritte Möglichkeit besteht darin, ein Video mit eigenen Parametern zu erstellen, das von YouTube selbst transformiert wird. Wenn jedoch die Proportionen verzerrt sind, schwarze Balken oder ein schwarzer Rahmen angezeigt werden, sind dies die Konsequenzen Ihrer Entscheidung. Sie haben beispielsweise ein Projekt mit dem Seitenverhältnis eines Breitbildfilms, also bearbeiten und exportieren Sie es mit 1920 x 816 oder 2560 x 1080. Ein weiteres Beispiel: Sie nehmen ein vertikales Video auf und hoffen, dass es auch auf Mobilgeräten angezeigt wird. YouTube bewegt sich in diese Richtung, aber Sie wissen, dass es auf Ihrem Telefon und im Fernsehen anders aussehen wird.

Selbst wenn Sie das Video mit den empfohlenen Parametern codieren, sieht das Hochladen auf YouTube möglicherweise etwas anders aus als auf Ihrem Computer. Sie müssen verstehen, dass Flash Player oder HTML5 Player im Browser funktionieren können. Jeder von ihnen kann eine andere Version haben, die Hardwarebeschleunigung für Grafikkarten verwenden oder nicht. Die vom Player abgespielten Dateien können auch die Formate h.264 und webm haben. Allein aus diesen Gründen kann dasselbe Video in verschiedenen Browsern auf demselben Computer unterschiedlich angezeigt werden, und auf verschiedenen Computern, verschiedenen Betriebssystemen, verschiedenen Grafikkartentreibern und verschiedenen Versionen wird Flash hinzugefügt. Außerdem werden Videos, die auf einen anderen Video-Hosting-Dienst hochgeladen wurden, z. B. vimeo, anders transkodiert und über einen anderen Player abgespielt.

Sie können avi, mov, mp4, mpg, webm und andere Formate herunterladen. Diese Formate sind Container, in denen komprimierte Videos mit sehr unterschiedlichen Codecs gespeichert werden können. Das heißt, wenn eine AVI- oder MP4-Datei auf Ihrem Computer abgespielt wird, bedeutet dies nicht, dass YouTube sie akzeptiert. Daher werden wir nur eine Option betrachten: den mp4-Container mit dem h.264-Codec.

Der Youtube-Player auf dem Computer spielt Videos nur im Fenster mit einem Seitenverhältnis von 16 x 9 ab. Bei Videos mit anderen Seitenverhältnissen fügt Youtube selbst nach Bedarf schwarze Balken an den Seiten hinzu. Daher müssen Sie es nicht selbst tun. Verwenden Sie die folgenden Bildgrößen (Videoauflösung), um schwarze Balken zu vermeiden:

4320p: 7680 x 4320;
2160p: 3840 x 2160;
1440p: 2560 x 1440;
1080p: 1920 x 1080;
720p: 1280 x 720;
480p: 854 x 480;
360p: 640 x 360;
240p: 426 x 240.

Verpackung: MP4
Audio-Codec: AAC-LC; Abtastfrequenz: 96 oder 48 kHz; Bitrate 384 kb / s für
Stereo-Video-Codec: H.264, Progressive Scan (nicht interlaced; wenn Sie 1080i-Video haben, müssen Sie es in 1080p konvertieren, damit es keinen “Kamm” gibt); Hoher Bekanntheitsgrad; variable Bitrate ohne Einschränkung der maximalen Größe; 4: 2: 0 Farbunterabtastung; Die Bildrate muss mit der Bildrate des Originalvideos übereinstimmen. Es werden 24, 25, 30, 48, 50 und 60 Bilder pro Sekunde unterstützt. Sie können jedoch auch Videos mit anderen Raten erstellen.

High Definition Video (HDTV)

High Definition Video (HDTV)

HDTV

Der Begriff hochauflösendes Video ist ungenau. Wenn Menschen über HD sprechen, beziehen sie sich im Allgemeinen auf das im modernen Kino verwendete Breitbildformat. Wenn Sie jedoch genau herausfinden möchten, wie viele Pixel ein Bild enthält, welche Scanmethode verwendet wird und wie hoch die Bildrate ist, erhalten Sie keine endgültige Antwort. Es gibt viele verschiedene Möglichkeiten.

HDTV

Beispielsweise gibt es in den USA 18 verschiedene DTV-Standards (Digital Television). Nicht alle dieser Standards sind hochauflösende Standards. Im Allgemeinen beziehen sich HD-Standards nur auf sogenannte “filmähnliche” Standards mit einem breiten Seitenverhältnis von 16: 9. Manchmal hört man jedoch, dass 480p auch ein hochauflösendes Format ist.

Wie haben Sie das alles erreicht? Die Entwicklung der Videoindustrie begann mit den Experimenten von 1897 und erreichte allmählich die experimentelle Übertragung von 1934 mit einem Bildformat von 300 Zeilen. Der erste NTSC-Standard (483 Zeilen, Schwarzweiß) erschien 1941. 1949 entstand der NTSC-Standard für Farbbilder. 1967 übernahm Europa die Standards PAL (Phase Alternation by Line) und SECAM (Systeme Electronique Couleur Avec Memoire).

Das Seitenverhältnis des ersten NTSC-Standards wurde auf Basis von 35-mm-Filmen oder 4: 3 erstellt. In den 1950er Jahren begann die Filmindustrie mit breiteren Formaten zu experimentieren (mit anderen Worten, um Schritt zu halten) Farbfernsehen). Das Breitbildkino sollte den Betrachter in das Bild auf dem Bildschirm “eintauchen” und das Sichtfeld so weit wie möglich ausfüllen. Zum größten Teil wurden Filme noch im 4: 3-Format gezeigt, aber sowohl bei Kameras als auch bei Projektoren wurden spezielle Masken oder Objektive verwendet. Heute arbeitet die gesamte Filmindustrie mit einem breiten Format. 1968 unternahm das Fernsehen seine ersten Schritte, um ein eigenes Breitbild zu erstellen. Die Forschungsabteilung der Japan Broadcasting Corporation NHK hat mit der Entwicklung eines HDTV-Systems (HDTV, 1125 Leitungen, 60 Felder / Sek.) Begonnen. 1981 entwickelte Sony das erste hochauflösende Videosystem (HDVS).

1995 schlug das ATSC (ein privates Komitee für fortgeschrittene Fernsehsysteme – Ausschuss für die Entwicklung fortschrittlicher Standards im Bereich Fernsehen) einen Standard für die Übertragung digitaler Fernsehsignale vor. Dieser Standard wurde im Dezember 1996 von der US-amerikanischen Federal Communications Commission (FCC) offiziell genehmigt. Basierend auf diesem Standard sind 18 verschiedene Kombinationen von Höhe, Breite und Bildrate möglich. Breitbildformate bilden die Grundlage moderner HD-Videoformate.

Advanced TV Standards Committee (ATSC)

Die private Organisation ATSC wurde 1982 gegründet und hatte etwa 25 Mitglieder. 1984 stieg ihre Zahl auf 50. Die Mitgliederzahl der Organisation ist seit dem Öffnen ihrer Türen für alle Teilnehmer im Jahr 1996 rapide gewachsen und international geworden. Im Jahr 2001 hatte ATSC mehr als 200 Mitglieder.

Bitte beachten Sie, dass ATSC eine private internationale Organisation ist und nicht mit dem 1987 gegründeten Advanced TV Services Advisory Committee (FCC) der FCC verwechselt werden darf, das die FCC bei technischen Fragen und in der Öffentlichkeitsarbeit unterstützt.

Das ATSC wurde geschaffen, um willkürliche Standards für alle Premium-Fernsehsysteme, einschließlich hochauflösendes Fernsehen, zu entwickeln. Wie oben erwähnt, hat ATSC 1995 einen Standard für die Übertragung digitaler TV-Signale entwickelt, und im Dezember 1996 wurde dieser Standard von der US-amerikanischen FCC genehmigt. Gemäß diesem Standard muss die Datenübertragungsrate bei liegen 19,39 Mbit / s. Die Übertragungsgeschwindigkeit des digitalen TV-Signals ist aufgrund der digitalen Fehlerkorrektur höher als die Übertragungsgeschwindigkeit einfacher Daten. ATSC-Signale (im Folgenden als ATSC-Signale bezeichnet) sind wie im NTSC-Standard immer noch auf die 6-MHz-Bandbreite beschränkt.

ATSC-Signale können unterschiedliche Seitenverhältnisse (4: 3 oder 16: 9) und eine unterschiedliche Anzahl horizontaler Linien pro Frame aufweisen. Sie können unterschiedliche Bildraten haben (24,30 oder 60 Bilder pro Sekunde). Dies können ungerade Felder (verschachtelte Halbbilder) oder nach und nach gescannte Bilder sein. Der Ton ist digital. Die ATSC-Datenübertragungsstandards basieren auf dem MPEG-2-Standard. Bei der Ausstrahlung im Fernsehen werden die Daten komprimiert, “gepuffert” und dekodiert und können dann angezeigt werden. Dies bedeutet, dass es beim Kanalwechsel zu einer leichten Verzögerung kommt, während der die Daten in den Puffer gelangen, bevor das Bild angezeigt wird.