H.264 efficiëntie

H.264 tilt videocompressietechnologie naar een hoger niveau.

De H.264-standaard introduceert een nieuw geavanceerd intra-voorspellingsschema om I-frames te coderen. Dit schema kan de grootte (in bits) van een I-frame aanzienlijk verkleinen terwijl de hoge kwaliteit behouden blijft door met succes kleine blokken pixels binnen een macroblok binnen een frame te voorspellen. Het doet dit door overeenkomende pixels te vinden tussen de eerder gecodeerde pixels die het nieuwe 4×4 pixelblok beperken voor interne codering. Door reeds gecodeerde pixelwaarden opnieuw te gebruiken, kan de bitgrootte van de gegevens aanzienlijk worden verminderd. De nieuwe intra-voorspelling is een sleutelelement van H.264-technologie en is zeer effectief gebleken. Ter vergelijking: zelfs als alleen I-frames worden gebruikt bij H.264-streaming, zal de resulterende bestandsgrootte veel kleiner zijn dan bij Motion JPEG-streaming.
Illustraties van hoe sommige intra-voorspellingsmodi kunnen worden gebruikt bij het coderen van 4×4 pixels binnen een van de 16 blokken waaruit een macroblok bestaat. Elk van de 16 blokken binnen een macroblok kan worden gecodeerd met verschillende modi.

H.264 verbetert ook de op blokken gebaseerde bewegingscompensatie voor P- en B-framecodering. De H.264-encoder kan ervoor kiezen om naar overeenkomende blokken te zoeken (tot subpixels

precisie) van enkele of veel secties binnen een of meer referentieframes. U kunt ook de grootte en vorm van de blokken aanpassen om uw zoektocht naar overeenkomsten te verbeteren. In gebieden waar overeenkomende blokken niet binnen het referentiekader kunnen worden gevonden, worden intern gecodeerde macroblokken gebruikt. De hoge mate van flexibiliteit van blok-voor-blok bewegingscompensatie in H.264 is effectief in video-omgevingen met hoge dichtheid waar de beeldkwaliteit behouden moet blijven voor de toepassing. Bewegingscompensatie is het meest gevraagde aspect van een video-encoder, en de verschillende manieren en niveaus waarop het kan worden geïmplementeerd met een H.264-encoder helpen de efficiëntie van videocompressie te verbeteren.

Met de H.264-standaard kunnen typische blokvormige objecten die te zien zijn in sterk gecomprimeerde Motion JPEG- en MPEG-video’s (in tegenstelling tot H.264-video’s) worden verminderd met het ingebouwde deblokkeringsfilter. Dit filter verzacht automatisch de randen van de blokken om een ​​bijna perfect uitgepakt videobeeld te produceren.

conclusie
H.264 vertegenwoordigt een grote stap voorwaarts in de videocompressietechnologie. Deze standaard biedt verschillende technologieën om een ​​betere compressie-efficiëntie te bereiken door het gebruik van nauwkeurigere intra-voorspellingsschema’s, evenals meer robuustheid. Het opent nieuwe mogelijkheden om geavanceerde video-encoders te maken die de beeldkwaliteit aanzienlijk kunnen verbeteren, de framesnelheid en resolutie kunnen verhogen met behoud van dezelfde bitsnelheid (in vergelijking met eerdere standaarden) of, omgekeerd, video kunnen leveren van dezelfde kwaliteit met een lagere bitsnelheid.

H.264 is het eerste voorbeeld van een samenwerking tussen de International Telecommunication Union, de International Organization for Standardization en de International Electrotechnical Commission on International Model Video Compression Standards. Vanwege zijn flexibiliteit heeft H.264 toepassingen gevonden in uiteenlopende gebieden als high definition dvd (zoals Bluray), videostreaming inclusief HDTV-streaming, online video-opslag (zoals YouTube), 3G mobiele telefonie. , in programma’s zoals QuickTime, Flash en het MacOS X-besturingssysteem op Apple-computers, evenals op videogameconsoles zoals PlayStation 3. Met de steun van vele industrieën en softwareontwikkeling,

Met de bredere acceptatie van het H.264-formaat in netwerkcamera’s, video-encoders en videobeheersoftware, moeten systeemontwerpers en -integratoren erop kunnen vertrouwen dat de door hen gekozen producten en leveranciers voldoen aan deze nieuwe open standaard. Tegenwoordig is netwerkvideoapparatuur die H.264 en Motion JPEG ondersteunt, de ideale keuze, met de hoogste mate van veelzijdigheid en integratie.

H.264 profielen en niveaus

De gezamenlijke groep die betrokken was bij het definiëren van de H.264-standaard heeft zich gericht op het creëren van een eenvoudige en duidelijke oplossing die opties en parameters minimaliseert.

Het belangrijkste aspect van deze standaard, net als bij andere videostandaarden, is het bieden van verschillende mogelijkheden binnen profielen (sets van algoritmische parameters) en niveaus (prestatieklassen) om populaire producten en gangbare formaten optimaal te ondersteunen. .

Er zijn zeven profielen in H.264, die elk zijn afgestemd op een specifieke toepassing. Elk profiel bepaalt welke set parameters de encoder kan gebruiken en beperkt de complexiteit van de implementatie van de decoder.

Netwerkcamera’s en video-encoders gebruiken waarschijnlijk een zogenaamd basislijnprofiel, voornamelijk ontworpen voor gebruik in gebieden met beperkte rekenkracht. Het basislijnprofiel is het meest geschikt voor gebruik in moderne real-time encoders die zijn ingebed in netwerkvideoapparatuur. Dit profiel biedt ook een lage latentie, wat een belangrijke vereiste is voor videobewaking en essentieel is voor realtime besturing van pannen, kantelen en zoomen van netwerk-PTZ-camera’s.

H.264 heeft 11 beperkingsniveaus of -graden in termen van functionaliteit, bandbreedte en geheugenvereisten. Elk niveau definieert de bitsnelheid en coderingssnelheid in macroblokken per seconde voor resoluties variërend van QCIF tot HDTV en hoger. Hoe hoger de resolutie, hoe hoger het vereiste niveau.