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H.264 Effizienz

H.264 bringt die Videokomprimierungstechnologie auf die nächste Stufe.

Der H.264-Standard führt ein neues erweitertes Intra-Vorhersage-Schema zum Codieren von I-Frames ein. Dieses Schema kann die Größe (in Bits) eines I-Rahmens erheblich reduzieren, während eine hohe Qualität beibehalten wird, indem kleine Pixelblöcke innerhalb eines Makroblocks innerhalb eines Rahmens erfolgreich vorhergesagt werden. Dazu wird versucht, passende Pixel zwischen den zuvor codierten Pixeln zu finden, die den neuen 4×4-Pixelblock für die interne Codierung einschränken. Durch die Wiederverwendung bereits codierter Pixelwerte kann die Bitgröße der Daten erheblich reduziert werden. Die neue Intra-Vorhersage ist ein Schlüsselelement der H.264-Technologie und hat sich als sehr effektiv erwiesen. Zum Vergleich: Selbst wenn beim H.264-Streaming nur I-Frames verwendet werden, ist die resultierende Dateigröße viel kleiner als beim Motion JPEG-Streaming.
Abbildungen, wie einige Intra-Vorhersagemodi verwendet werden können, wenn 4×4 Pixel in einem der 16 Blöcke codiert werden, aus denen ein Makroblock besteht. Jeder der 16 Blöcke innerhalb eines Makroblocks kann in verschiedenen Modi codiert werden.

H.264 verbessert auch die blockbasierte Bewegungskompensation für die P- und B-Frame-Codierung. Der H.264-Codierer kann nach passenden Blöcken (bis zu Subpixeln) suchen

Genauigkeit) einiger oder mehrerer Abschnitte innerhalb eines oder mehrerer Referenzrahmen. Sie können auch die Größe und Form der Blöcke anpassen, um die Suche nach Übereinstimmungen zu verbessern. In Bereichen, in denen übereinstimmende Blöcke nicht im Referenzrahmen gefunden werden können, werden intern codierte Makroblöcke verwendet. Das hohe Maß an Flexibilität der blockweisen Bewegungskompensation in H.264 ist in Videoumgebungen mit hoher Dichte wirksam, in denen die Bildqualität für die Anwendung beibehalten werden muss. Die Bewegungskompensation ist der am häufigsten nachgefragte Aspekt eines Videocodierers. Die verschiedenen Möglichkeiten und Ebenen, mit denen sie mit einem H.264-Encoder implementiert werden kann, tragen zur Verbesserung der Effizienz der Videokomprimierung bei.

Mit dem H.264-Standard können typische blockartige Objekte, die in stark komprimierten Motion JPEG- und MPEG-Videos (im Gegensatz zu H.264) zu sehen sind, mit dem integrierten Entsperrfilter reduziert werden. Dieser Filter glättet automatisch die Kanten der Blöcke, um ein nahezu perfektes unverpacktes Videobild zu erzeugen.

Fazit
H.264 ist ein wichtiger Fortschritt in der Videokomprimierungstechnologie. Dieser Standard bietet verschiedene Technologien, um eine bessere Komprimierungseffizienz durch die Verwendung genauerer Intra-Vorhersageschemata sowie eine höhere Robustheit zu erzielen. Es eröffnet neue Möglichkeiten, fortschrittliche Videocodierer zu erstellen, mit denen die Bildqualität erheblich verbessert, die Bildrate und Auflösung bei gleicher Bitrate (im Vergleich zu früheren Standards) erhöht oder umgekehrt Videos bereitgestellt werden können von gleicher Qualität bei niedrigerer Bitrate.

H.264 ist das erste Beispiel für eine Zusammenarbeit zwischen der International Telecommunication Union, der International Organization for Standardization und der International Electrotechnical Commission on International Model Video Compression Standards. Aufgrund seiner Flexibilität hat H.264 Anwendungen in so unterschiedlichen Bereichen wie hochauflösender DVD (wie Bluray), Video-Streaming einschließlich HDTV-Streaming, Online-Videospeicher (wie YouTube) und 3G-Mobiltelefonie gefunden. in Programmen wie QuickTime, Flash und dem MacOS X-Betriebssystem auf Apple-Computern sowie auf Videospielkonsolen wie PlayStation 3. Mit der Unterstützung vieler Branchen und der Softwareentwicklung

Mit der breiteren Einführung des H.264-Formats in Netzwerkkameras, Videocodierern und Videomanagementsoftware müssen Systementwickler und Integratoren sicher sein, dass ihre ausgewählten Produkte und Anbieter diesem neuen offenen Standard entsprechen. Heutzutage sind Netzwerkvideogeräte, die H.264 und Motion JPEG unterstützen, die ideale Wahl und bieten ein Höchstmaß an Vielseitigkeit und Integration.

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H.264 Profile und Ebenen

Die gemeinsame Gruppe, die an der Definition des H.264-Standards beteiligt ist, hat sich darauf konzentriert, eine einfache und klare Lösung zu schaffen, die Optionen und Parameter minimiert.

Der wichtigste Aspekt dieses Standards ist, wie bei anderen Videostandards, die Bereitstellung verschiedener Funktionen innerhalb von Profilen (Sätze algorithmischer Parameter) und Ebenen (Leistungsklassen), um beliebte Produkte und gängige Formate optimal zu unterstützen. .

In H.264 gibt es sieben Profile, von denen jedes auf eine bestimmte Anwendung zugeschnitten ist. Jedes Profil bestimmt, welchen Parametersatz der Codierer verwenden kann, und begrenzt die Komplexität der Decodiererimplementierung.

Netzwerkkameras und Videocodierer verwenden wahrscheinlich ein sogenanntes Basislinienprofil, das hauptsächlich für den Einsatz in Bereichen mit begrenzter Rechenleistung entwickelt wurde. Das Basisprofil eignet sich am besten für die Verwendung in modernen Echtzeit-Encodern, die in Netzwerkvideogeräte eingebettet sind. Dieses Profil bietet auch eine geringe Latenz, die eine wichtige Voraussetzung für die Videoüberwachung ist und für die Echtzeitsteuerung von Schwenken, Neigen und Zoomen von Netzwerk-PTZ-Kameras unerlässlich ist.

H.264 verfügt über 11 Stufen oder Einschränkungen in Bezug auf Funktionalität, Bandbreite und Speicheranforderungen. Jede Ebene definiert die Bitrate und Codierungsrate in Makroblöcken pro Sekunde für Auflösungen von QCIF bis HDTV und darüber hinaus. Je höher die Auflösung, desto höher die erforderliche Stufe.