WAS IST DER H.264 CODEC?


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WAS IST DER H.264 CODEC?

H.264

Der H.264-Codec ist eine Weiterentwicklung des MPEG-4-Standards, auch MPEG-4 part10 genannt. Für H.264 spricht zumindest die Tatsache, dass HDTV (High Definition Television) mit dem H.264-Standard genau funktioniert.

H.264

Im Vergleich zu MPEG-4 bietet der H.264-Standard aufgrund der Verwendung komplexerer Stream-Codierungsschemata eine bessere Komprimierung. In Szenen, die mit Zeitraffer nur schwer zu codieren sind, sind die Farbübergänge weicher und ähnliche Farben werden mit einer niedrigeren Bitrate komprimiert. Dieser Codec vermittelt feine Details besser, da H.264 im Gegensatz zu MPEG-2 und MPEG-4, bei denen die minimalen Makroblockgrößen 16 x 16 und 8 x 8 Pixel betragen, Blöcke mit bis zu 4 x 4 Pixel verwendet und sich die Blockgröße adaptiv ändert für jedes einzelne Fragment. In Szenen mit hohen Details oder sich schnell bewegenden Objekten bietet dies eine bessere Bildqualität. Bei gleicher Informationsmenge und Bildqualität ist die H.264-Datei im Durchschnitt 30% kleiner als die MPEG-4-Datei.

Am Anfang bestand die Hürde bei der Verwendung dieses Codecs darin, dass für die Echtzeit-Videodecodierung sehr leistungsfähige Computerhardware erforderlich ist. Mit der Markteinführung von Intel- und AMD-Multi-Core-Prozessoren steht nun die erforderliche PC-Leistung einer Vielzahl von Benutzern zur Verfügung.


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AVC / H.264

AVC / H.264

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.

H.264

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.

Was ist H.264?

Was ist H.264?

H.264

H.264 ist der führende Videokomprimierungsstandard, der heute in der Videoüberwachung und darüber hinaus verwendet wird.

H265  H264

H.264, MPEG-4 Part 10 oder AVC (Advanced Video Coding) ist ein lizenzierter Videokomprimierungsstandard, der entwickelt wurde, um ein hohes Komprimierungsverhältnis eines Videostreams bei gleichzeitig hoher Qualität zu erzielen.

Erstellt von der ITU-T Video Coding Experts Group (VCEG) zusammen mit der ISO / IEC Moving Picture Experts Group (MPEG) im Rahmen des Joint Video Team (JVT) -Programms.

ITU-T H.264 und ISO / IEC MPEG-4 Teil 10 (der formale Name lautet ISO / IEC 14496-10) sind technisch völlig identisch. Der endgültige Entwurf der ersten Version des Standards wurde im Mai 2003 fertiggestellt.

Es wird im digitalen HDTV-Fernsehen und in vielen anderen Bereichen des digitalen Videos verwendet.

Ein bisschen mehr über H.264 und warum ist es beliebt?

H.264 ist ein moderner Kompressionsstandard, der 2003 eingeführt wurde. Dreizehn Jahre sind eine kurze Zeit für einen Industriestandard. Zum Vergleich: Die erste USB-Version wurde 1995 und die zweite, die jetzt jeder verwendet, im Jahr 2000 übernommen.

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Der H.264-Standard ist zuverlässig, mit fast jedem Gerät kompatibel und bietet eine gute Komprimierung. Videos in HD-Qualität werden mit einer Bitrate von nicht mehr als 7-8 Mbit / s angezeigt, während der vorherige Standard (HD, MPG-2) 12-20 Mbit / s benötigte, was ungefähr dem Doppelten entspricht.

Es gibt einen moderneren H.265-Standard, aber bisher ist nicht jeder bereit, ihn zu verwenden (die Entwicklung darauf basierender Codecs ist für den Software- und Hardwarehersteller etwas teurer, und das Beste ist der Feind des gut), es gibt ein veraltetes MPEG-2 (dessen Verwendung mehr Speicherplatz in Medien erfordert, dicke Kanäle für den Verkehr benötigt). Daher ist es in unserer Zeit für die Universalität von Software und Technologie so wichtig, diesen Komprimierungsstandard beizubehalten.

H.265 wird schrittweise in Hikvision-Kameras und -Recorder eingeführt, wobei die Abwärtskompatibilität unterstützt wird. So wird jetzt USB 3.0 (blau) eingeführt, das auf neuen Motherboards und Laptops immer häufiger vorkommt.

Vergleich der Videokodierung mit dem H.264- und H.265-Codec

Vergleich der Videokodierung mit dem H.264- und H.265-Codec

H.265 VS H.264

Ich möchte die Leser darauf aufmerksam machen, dass ich meine Geschichte über den H.265-Codec nur unter dem Gesichtspunkt ausführen werde, wie er zum Erstellen von Videofilmen verwendet werden kann, unabhängig von der Verwendung in anderen Bereichen. Zum Beispiel bei der Videoüberwachung – dort ist alles ganz anders. Ich werde mit der technischen Definition der Codecs H.264 und H.265 beginnen.

H.264 vs H.265

H.264-Codec: Wissenschaftlich heißt er MPEG-4 Teil 10 oder AVC (Advanced Video Coding). Es erschien im Jahr 2003, aber im Alltag wurde es nicht mehr sofort verwendet, ungefähr seit die Leute anfingen, hochauflösende Videokameras zu kaufen. Meiner Meinung nach ist es heute der einzige Codec, den Sie für das Komprimieren von Videos verwenden möchten. Es hat einfach keine Konkurrenten. Außer natürlich 265.

H.265- oder HEVC-Codec (High Efficiency Video Coding – High Efficiency Video Coding). Es werden Bildformate bis zu 8K (UHDTV) mit einer Auflösung von 8192 × 4320 Pixel unterstützt. Die Hersteller haben diesen Codec 2012 offiziell angekündigt. Er wurde erstmals in IP-Broadcast-Systemen verwendet. Als dann 4K- und 8K-Formate auftauchten und weit verbreitet wurden, für die H.264 nicht mehr ideal war, war das fünfte auch dort nützlich.

Aber 5.265 ist kein neues Produkt, es ist in der Tat ein verbessertes 264. Zunächst hatten die Entwickler die Aufgabe, die Bitrate mit der gleichen Qualität zu halbieren. Wenn diese Aufgabe abgeschlossen wäre, wäre es mit H.265 möglich, einen Computer mit der halben Leistung zu haben oder die endgültige Datei doppelt so einfach mit derselben Qualität zu empfangen. Das ist aber nur theoretisch.

Sie wissen wahrscheinlich, dass nicht alle Pixel im Bild während der Codierung betroffen sind. Das Bild ist je nach Inhalt in Blöcke unterteilt. Der Hauptunterschied zwischen diesen beiden Codecs besteht darin, dass sie diese Blöcke unterschiedlich bilden. Mit anderen Worten, sie teilen das Bild in eine andere Anzahl von Fragmenten. H.265 enthält mehr Pixel in jedem Block, dh das Bild ist in weniger Teile unterteilt.

Der erste Gedanke, der einem normalen Menschen einfällt, ist, wie er ist, denn dies wird die Qualität nur verschlechtern! Wenn in jedem Block nur ein Pixel vorhanden wäre, das mit einzelnen Parametern komprimiert wurde, wäre das Bild viel besser. Dies ist natürlich wahr, aber die Realität ist, dass in unserer Zeit leider das Konzept der Qualität für Hersteller von etwas in den Hintergrund tritt.

Basierend auf Informationen, die von anderen Betreibern empfangen wurden, kann davon ausgegangen werden, dass bei der Codierung des 4K-Formats mit einer niedrigen Bitrate der Vorteil von H.265 deutlicher ist als bei Verwendung des Full HD-Formats. Aber ich arbeite nicht mit einer niedrigen Bitrate, hohe Qualität ist mir wichtig.

H.264 oder H.265. Was ist besser?

Jeder weiß, dass je höher die Qualität, die Sie erreichen möchten, desto mehr Zeit und Mühe erforderlich ist. Gleiches gilt für die Codierung. Wenn wir davon ausgehen, dass H.265 besser codiert, bedeutet dies, dass im Vergleich zu H.264 mehr Zeit für die Codierung aufgewendet wird. Aber 30 mal ist übertrieben! Ich bin mir sicher, dass es bei 100-prozentigen Filmen fast unmöglich ist, den Unterschied zu erkennen, der im Standbild zu sehen ist, aber warum dann mit dem 265 die Dinge komplizieren? Obwohl hier jeder für sich selbst entscheidet, was für ihn wichtiger ist: so schnell wie möglich codieren und ein fertiges Produkt erhalten oder länger warten, aber ein höheres Ergebnis bewerten.

Die genaue Codierungszeit hängt davon ab, wie Sie das Video aufnehmen, wie viele kleine Details vorhanden sind, wie sich das Bild bewegt, welche Bildgröße und welche Leistung Ihr Computer hat. Basierend auf meinen Beobachtungen verbraucht der Computer beim Codieren von H.265 viel mehr Ressourcen, aber der Prozess selbst ist besser für Mehrkernprozessoren geeignet, dh der Computer arbeitet reibungsloser.

Ich habe auch versucht, H.265 in Full-HD-Video mit maximaler Qualität und 50 Bildern pro Sekunde für etwa 10 Minuten zu codieren. Und als Media Encoder, der im Prinzip schneller als Premier codiert, berichtete, dass die Codierung mehr als 300 Stunden dauern würde, wurde mir klar, dass es fast zwei Wochen dauern würde, den Computer nicht auszuschalten, und das für 10 Minuten. Und mein Computer ist ziemlich leistungsfähig. Bei der Codierung von 265 mit einem Qualitätsprofil von “gut” entspricht die verstrichene Zeit der Einstellung 264 im Bild, der Unterschied ist jedoch so gering, dass das Hochladen dieser Screenshots keinen Sinn macht.

Der H.265-Codec wurde vor langer Zeit erstellt und es stellt sich die Frage, warum er nicht so beliebt ist wie von den Entwicklern geplant. Nach meinem besten Wissen kann ich davon ausgehen, dass es erstens keinen so deutlich sichtbaren Vorteil bei der Videobearbeitung gibt, und zweitens wird die Entwicklung der Verwendung von H.265 durch die Tatsache behindert, dass Sie dafür bezahlen müssen seine Verwendung in allen Geräten, in denen es vorhanden ist.