H.264-videocodec

H.264-videocodec

H.264

Deze codec is ontwikkeld door de ITU (International Telecommunications Union) met de sobere naam h.26L. In 2001 hebben verschillende consortia en bedrijven hun krachten gebundeld en gezamenlijk verder ontwikkeld. Microsoft heeft ook meegewerkt aan de ontwikkeling van H.264.

H.264 CODEC

Deze videocodec is nu compatibel met tal van bedrijven en eindapparaten, waaronder Adobe en Apple. De H.264-codec is een van de videocodecs die ook de sprong heeft gemaakt naar codecs die compatibel zijn met Blu Ray en HD-DVD. Welnu, de kwaliteit van deze videocodec is verbluffend, maar er is een prijs voor. Zeer weinig videobloggers en kleine bedrijven zullen investeren in de duizelingwekkende licentiekosten.

H.264 technische kenmerken
CAVLC / CABAC-encoder
Meerdere referentiekaders
Intra frames: alle soorten macroblokken (16×16, 8×8 en 4×4)
B-kaders gebruiken als referentiekaders
adaptieve temporele transformatie (8 × 8 en 4 × 4)
Aangepaste kwantiseringsmatrices
Optimalisatie voor multi-core processors
Gemengde referentiekaders voor submacroblokken
Alfa- en bèta-ontgrendelingsfilters
Interlaced
Extra H.264-functies
Snelheidsregeling: constante kwantisering (CQP), constante snelheidsfactor (CRF)
Optimalisatie van nominale vervorming
Aanpasbare B-frames
Verschillende bewegingsdetectiemechanismen (Diamond, Hexagon, Desigual Multi-Hexagon)
Geoptimaliseerde kwantisering van nominale vervorming (trellis)

H.264-niveaus en profielen

In 2003 werden de eerste versies van de H.264-videocodec uitgebracht met de ITU-T H.264-standaard. In deze standaard zijn de eerste 3 profielen gedefinieerd voor H.264, de baseline, het hoofdprofiel en het high profile. In de loop van de tijd zijn de profielen High 10, High 4: 2: 2 en High 4: 4: 4 toegevoegd. Deze profielen bepalen de coderingsparameters die moeten worden gebruikt, aangezien volgens de standaard niet alle functies willekeurig kunnen worden gebruikt .

Er zijn ook verschillende H.264-niveaus gedefinieerd in de ITU-T H.264-standaard, die de maximale videoformaten, bitsnelheden en andere parameters definiëren, zoals het aantal macroblokken dat is toegestaan ​​in de H.264-videocodec. Om echte H.264-video’s te maken die aan de standaarden voldoen, gaat u naar het H.264-niveauoverzicht van Wikipedia en past u de parameters aan volgens uw gewenste niveau / profiel.

x264 is de meest wijdverspreide afgeleide van de H.264-codec onder de GPL en tegelijkertijd commandoregel-encoder voor het H.264 MPEG-4-AVC-videoformaat. Het is een open source-oplossing die beschikbaar is voor alle platforms zoals Windows, Linux en Unix.

Deze encoder is ontwikkeld als onderdeel van het VideoLAN-project en kan gratis worden gedownload vanaf de projectpagina’s op http://www.videolan.org/developers/x264.html.

Technische kenmerken x264
CAVLC / CABAC-encoder
Meerdere referentiekaders
Intra frames: alle soorten macroblokken (16×16, 8×8 en 4×4)
B-kaders gebruiken als referentiekaders
Adaptieve temporele transformatie (8×8 en 4×4)
Aangepaste kwantiseringsmatrices
Optimalisatie voor multi-core processors
Alfa- en bèta-ontgrendelingsfilters
Interlaced
Extra functies x264
Snelheidsregeling: constante kwantisering (CQP), constante snelheidsfactor (CRF), single-pass en multi-pass ABR
Gemengde referentiekaders voor submacroblokken
Verschillende bewegingsdetectiemechanismen (Diamond, Hexagon, Desigual Multi-Hexagon)
Geoptimaliseerde kwantisering van nominale vervorming (trellis)
De encoder ondersteunt zowel 32-bit als 64-bit en multi-threaded platforms, wat vooral interessant is voor multi-core processors zoals Xeon, Phenom of dual-core processors.

De Videcodec x264 ondersteunt ook de H.264-niveaus en -profielen die zijn gedefinieerd voor de H.264-codec in de ITU-T H.264-standaard, die de maximale videoformaten, bitsnelheden en andere parameters definiëren, zoals het aantal macroblokken dat is toegestaan ​​in de video. Om H.264 / x264-video’s te maken die aan de standaarden voldoen, gaat u naar Wikipedia’s H.264 / x264-niveauoverzicht en past u de parameters aan volgens uw gewenste niveau / profiel.

Coderingstheorie: datacompressie

Coderingstheorie: datacompressie

Data compression - Encoding

Datacompressie of -codering verwijst naar procedures om de vereisten voor gegevensopslag te verminderen. In principe moet een onderscheid worden gemaakt tussen 2 soorten datacompressie, verliesloze datacompressie en lossy / lossless datacompressie.

Encoding dTA COMPRESSION

Bij datacompressie met verlies wordt geprobeerd om irrelevante geluids-, beeld- of audio-informatie eruit te filteren die onder de drempel van menselijke waarneming valt. Dit omvat bijvoorbeeld bepaalde kleurwaarden en beeldruimten en tonen en frequenties die niet meer waarneembaar zijn in de audiodata.

In de audiosector kun je zonder gewetensbezwaren afzien van frequenties boven 20 kHz, wat overeenkomt met een samplefrequentie van 44.100 kHz, zonder een merkbaar hoorbaar verlies te merken (als volwassene!). We spreken hier van irrelevantievermindering of redundantievermindering. Zelfs zachte tonen na harde, plotselinge geluiden kunnen gedurende korte tijd niet door het menselijk oor worden waargenomen.

Deze thema’s kunnen worden samengevat onder de algemene term “psychoakoestische effecten van perceptie”. Lossy / non-lossy datacompressie wordt op het gehele mediagebied uitgevoerd. Anders zouden de enorme hoeveelheden gegevens niet langer beheersbaar zijn.

Als je te ver gaat met datacompressie, toont een video typische compressieartefacten of blokartefacten. Video ziet er korrelig uit, vaak vergezeld van wazige, wazige afbeeldingen en kleurstrepen. Het geluid is gedempt, piepend of heeft ook hoorbare compressieartefacten. Deze video kan op deze manier niet in de originele video worden gedecomprimeerd, omdat essentiële video- en audio-informatie gewoon ontbreekt.

Het tegenovergestelde van deze procedure is datacompressie zonder verlies. Gegevens die zonder verlies zijn gecomprimeerd, kunnen op elk moment 1: 1 worden gedecomprimeerd zonder gegevensverlies. Een bekend voorbeeld van compressie zonder verlies zijn ZIP- of RAR-bestanden. Wanneer u een bestand maakt op basis van een tekstbestand, wordt de bestandsgrootte niet verkleind door irrelevante gegevens weg te laten. Met verliesvrije compressie wordt terugkerende informatie door tellers gerouteerd en / of opgeslagen. Dit kan worden verklaard met een eenvoudig voorbeeld:

niet-gecomprimeerde tekst: vrijdag, vrijdag, altijd vrijdag

Methode A
gecomprimeerde tekst zonder verlies: vrijdag, -1 over en over -4
Informatie “vrijdag” die 3 keer wordt herhaald, wordt op een ruimtebesparende manier geadresseerd door de positie van de eerste definitie te specificeren.
Methode b
Verliesloze gecomprimeerde tekst: 3f, 3f meer dan 3f
De informatie “vrijdag”, die 3 keer wordt herhaald, wordt ruimtebesparend geadresseerd met de 2 tekens “3f”.

Het compromis: audiokwaliteit vs. Video kwaliteit

Een audio- en videoanalyse met betrekking tot de inhoud van de bronvideo is essentieel vóór het coderingsproces. Krijg een nauwkeurig beeld van de bronvideo die u heeft. Er moet een compromis worden gevonden tussen goede videokwaliteit / matige audiokwaliteit en matige videokwaliteit / goede audiokwaliteit. H.264 is een videocodec met een zeer hoge compressie, maar het moet elke bitrate die verstandig kan worden opgeslagen van tevoren verdelen.

Welke doelgroepbandbreedtegroepen zou ik willen bedienen?
Hoge / matige videokwaliteit van bronvideo?
Veel / weinig beweging in de bronvideo?
Hoge / matige audiokwaliteit van bronvideo?
Plan bijvoorbeeld een hogere bitsnelheid voor audiokwaliteit dan videokwaliteit voor een televisie-interview. Plan daarentegen voor een complexe documentaire die veel beweging vereist een hogere bitsnelheid voor videokwaliteit dan voor audiokwaliteit.

Met deze aanpak kunt u bitrates verstandig van tevoren verdelen en zo nodig opslagruimte besparen. Als u vaak met webvideo-codering te maken heeft, raden we u aan een checklist te gebruiken waarmee u kunt werken aan de bijbehorende video- en audioprioriteringen.

LossLess-formaten

LossLess-formaten

Lossless audio

MP3, een Duitse uitvinding? In feite is het waar: ‘s werelds beroemdste digitale audioformaat is ontwikkeld in Duitsland. Het compressieproces, gepatenteerd in 1987, droeg aanzienlijk bij tot de massale distributie van muziek op het nog jonge internet. Er waren en zijn echter veel andere audioformaten. Sommigen van hen zijn, in tegenstelling tot MP3, zelfs verliesvrij.

Lossless

Het begin van het mp3-tijdperk

Al in het begin van de jaren tachtig begon het Fraunhofer-instituut in Erlangen te werken aan een digitaal compressieproces voor audio- en videogegevens, bekend als MPEG-codering. De standaard werd voor het eerst gepubliceerd eind 1991. Patenten die eerder of daarna waren geregistreerd, zijn verlopen, dus het formaat is nu vrij te gebruiken.

MP3 werd wereldberoemd en staat nu synoniem voor de triomf van digitaal opgeslagen muziek. Het lijdt geen twijfel dat deze en andere audioformaten de wijdverspreide verspreiding van muziek via internet mogelijk hebben gemaakt en zo de muziekbusiness revolutionair hebben veranderd. Iedereen die getuige is geweest van het begin van digitale muziek, zal zich de platforms voor het delen van bestanden zeker herinneren. Deze platforms zouden nooit zo snel zijn gegroeid als er geen bestandsformaten zoals MP3 waren geweest, die de vereiste hoeveelheid gegevens erg klein houden. De downloadservers konden duizenden tracks leveren en de downloadtijd was beperkt, zelfs zonder een DSL-verbinding.

Lossy audioformaten

Om jezelf volledig onder te dompelen in de wereld van digitale muziekformaten, is het belangrijk om het basisprincipe achter audiocompressie te begrijpen. Lossy-processen omvatten bijna alle gangbare formaten van tegenwoordig, zoals mp3, AAC, OGG of WMA. In deze context betekent ‘lossy’ dat het digitale audioformaat minder gegevens bevat dan hetzelfde muziekstuk in de originele geluidsdrager. Meestal is dit helemaal geen probleem, omdat het menselijk oor sowieso een zeer beperkt gehoorveld heeft. Dit omvat ruwweg het frequentiebereik van 20 Hz tot 20 kHz. Dit is precies waar de onderzoekers van het Fraunhofer Instituut gebruik van maakten en uiteindelijk ontdekten dat het menselijk oor een MP3-bestand dat tot een tiende van het origineel is gecomprimeerd, niet betrouwbaar kan onderscheiden van het originele materiaal.

Maar het lijkt niet zo eenvoudig als je in muziekpuristen gelooft. Ze beweren dat er een duidelijk verschil is, ook al neem je het alleen onbewust waar. Niet bewust luisteren betekent niet noodzakelijk dat men geen geluiden waarneemt. MP3-critici klagen dat de vernauwing van het frequentiespectrum het luisterplezier vermindert en dat de generatie die ermee is opgegroeid niet meer weet hoe opgenomen muziek eigenlijk kan klinken.

MP3 werd al snel gevolgd door andere, soms betere, formaten. Tegen de tijd dat Napster in 2001 moest sluiten, hadden muziekdownloads de helft van de samenleving bereikt en volgden al snel legale downloadopties. Een van de bekendste aanbieders van legale muziekdownloads tot op de dag van vandaag is Apple’s iTunes Store. De Californische computergigant ontwikkelde het AAC-formaat (Advanced Audio Coding) niet, maar vertrouwde er vanaf het begin op en droeg zo sterk bij aan de verspreiding ervan.

Sample rate is cruciaal voor MP3, AAC

Zelfs het mooiste muziekstuk klinkt slecht als de samplefrequentie te laag is. Dit bepaalt welke frequentiebereiken worden weggelaten wanneer het originele bestand wordt gescand, dat wil zeggen: het wordt niet gecomprimeerd. De bemonsteringssnelheid, ook wel de bemonsteringssnelheid of bitsnelheid genoemd, wordt gespecificeerd in kilobits per seconde. Het is cruciaal voor de kwaliteit van het audiobestand. Aanvaardbare stereokwaliteit kan worden bereikt in AAC-formaat vanaf 64 kbit / s. 96 kbit / s komt ongeveer overeen met FM-kwaliteit, en vanaf 128 kbit / s gaat het naar cd. Tegenwoordig zijn de meeste AAC-bestanden 192 kbit / s of 224 kbit / s, in de iTunes Store zelfs 256 kbit / s. Dit komt overeen met een zeer goede geluidskwaliteit, althans voor een lossy audioformaat.

Bij een mp3-bestand ziet het er wat anders uit: hier zijn bitsnelheden boven 128 kbit / s nodig om een ​​relatief goede kwaliteit te bereiken. Voor een hogere standaardkwaliteit moet u minimaal 192 kbit / s gebruiken. Amazon biedt mp3 aan in dynamische kwaliteit rond 256 kbit / s, terwijl andere platforms ook downloads aanbieden met de maximale mp3-samplefrequentie van 320 kbit / s. Deze klinken erg goed volgens MP3-normen.