2016 год: мнения экспертов
Применение кодека H.265 в новом поколении смартфонов и смарт-телевизоров активно растет. Тем не менее, мнения экспертов по перспективам формата сжатия H.265 в 2016 году – разделились: кто-то прогнозирует активный рост его использования, кто-то, наоборот, считает, что массового перехода на H.265 в этом году не случится.
Однако, несмотря на неопределенность сроков, все сходятся в одном: рано или поздно новый формат заменит H.264. Ведь увеличение разрешения видеосигнала требует более эффективного сжатия видеопотока.
Кен ЛаМарка, вице-президент по продажам и маркетингу OnSSI:
Хотя H.265 предлагает и выгоду более эффективного сжатия данных, и более высокую пропускную способность, и хранение большего размера файлов - до сих пор его принятие было медленным. Причина? H.265 требует существенно большей вычислительной мощности, чем H.264.
Решения, которые предлагают необходимый уровень обработки, являются дорогостоящими и ресурсоемкими. Несмотря на это, применение H.265 будет расти в 2016 году. Как скоро H.265 охватит всю отрасль - предсказать трудно. В значительной степени это зависит от успеха 4K Ultra HD и других форматов высокой разрешающей способности. Если 4K получат в этом году широкое распространение, формат H.265 последует за ними.
Алгоритм сжатия H.265+
Разработала свой собственный алгоритм сжатия на базе стандарта H.265 / High Efficiency Video Coding (HEVC) . Новый формат сжатия носит название H.265+ . Стоит отметить, что это не первый опыт компании в доработке видеокодека: Hikvision уже водила улучшения в H.264, назвав усовершенствованный стандарт H.264 +.
Основные достоинства H.265+
Распределенное интеллектуальное кодирование
Распределенное интеллектуальное кодирование в H.265+ предполагает разделение фона (т.е. реального физического объекта) и посетителей. Создание модели из одного или нескольких ранее закодированных видеокадров позволяет осуществлять «межкадровое предсказание» и «прогнозирование внутри кадра», где образцы макроблоков (блок обработки) предсказывается с помощью информации о ранее переданных макроблоков одного и того же кадра. Таким образом, сжатие видеопотока может осуществляться за счет трансляции только динамической составляющей кадра. Поскольку большинство объектов имеет статичный фон, подобная доработка может существенно улучшить кодек H.265.
Подавление цифрового шума
Интеллектуальный алгоритм анализа H.265+ различает фоновые изображения и движущиеся объекты таким образом, что каждый из них может быть закодирован с различными стратегиями кодирования. Фоновое изображение кодируется с высокой степенью сжатия для подавления шума. Модуль кодирует также визуальный шум в сцене. В результате получается высокое качество изображения движущихся объектов при небольших размерах видеопотока.
Долгосрочный контроль битрейта
Hikvision вводит понятие «Long-Term Average Bitrate » (долгосрочный средний битрейт), чтобы в полной мере использовать возможности пропускного канала. Long-Term Average Bitrate рассчитывает ставки в течение определенного периода времени (обычно 24 часа). При средней скорости передачи данных, может назначить более высокие битрейты для часов с высокой активностью посетителей, при одновременном их снижении во время просто. Например, очевидно можно уменьшить битрейт в ночное время для системы видеонаблюдения за офисом.
Преимущества H.265+ для реального объекта видеонаблюдения
Hikvision Digital Technology провела сравнительное тестирование форматов сжатия для реального объекта видеонаблюдения круглосуточного видеонаблюдения – небольшого кафе. Испытание проводилось на основе камер с разрешением 1080p при 25 кадрах в секунду.
Средний битрейт между форматами H.264 и H.265+ уменьшился на 83% , а разница между стандартным H.265 и H.265 + составила 67%.
Сравнение 24-часовых фрагменов видеоархива также демонстрирует существенные отличия: для кодека H.264 размеры файла составили в среднем 22,7 ГБ, для H.265 - 11,8 ГБ, а H.265 + - только 3,9 ГБ.
Второе сравнительное тестирование проводилось для круглосуточного видеонаблюдения за транспортной развязкой. Здесь различие 24-часовых фрагментов видео также оказалось ощутимым: H.264 в среднем 36,4 ГБ, H.265 в среднем 21,1 ГБ и H.265 + в среднем только 7,5 Гб.
Статьи
Выберите год: Выберите месяц:- Dahua Technology
Следуя своей миссии «Создавать безопасное общество для качественной жизни», Dahua предоставляет все большие возможности своим клиентам.
- Uniview предоставила IP-камеры для наблюдения за городом в районе Канна
Район Каннамгу, который расположен в Южной Корее, является третьим по величине и 4-м густонаселенным районом Сеула.
- Алгоритмы сжатия в системах видеонаблюдения
Максимальный битрейт видеопотока c идентичными параметрами при сжатии кодеком H.264 обычно составляет 8 Мбит/с, что почти в 150 раз меньше, чем у несжатого видео. Из этого очевидно, что без алгоритмов сжатия системы видеонаблюдения стоили бы в десятки, а то и в сотни раз дороже того, что мы имеем сейчас.
Новости
Выберите год: Выберите месяц:Согласно опросу, проведенному в рамках выставки IFSEC 2018 , большинство конечных пользователей систем видеонаблюдения IDIS предпочитают использовать кодек Н.265 в гибридном режиме работы.
Компактная линейка IDIS является отличным решением при развертывании доступной, но в том же время надёжной системы видеонаблюдения для обеспечения безопасности малого и среднего бизнеса.
Достижения компании Dahua действительно впечатляют.
Камеры Pelco GFC Professional 4K обеспечивают отличную детализацию изображения, при этом ее использование позволяет уменьшить расходы на сетевой трафик и хранение данных.
Компания Pelco™ , входящая в состав Schneider Electric и являющаяся мировым лидером в разработке решений для систем видеонаблюдения, выпустила видеокамеру GFC Professional 4K с разрешением 8 MP .
Компания Tatris , на правах официального партнера Panasonic , представляет новую мультисенсорную видеокамеру Panasonic WV-X8570N , которая обеспечивает высочайшее качество изображения даже при съемке в условиях плохой видимости и непрерывного движения.
Компания "СМАРТЕК СЕКЬЮРИТИ " представляет новую малогабаритную вандалозащищенную уличную камер у наблюдения с ИК-подсветкой Estima - STC-IPM3407A/4 2.8 мм .
Компания Tatris Hanwha Techwin , представляет новую четырёхмодульную сетевую камеру Wisenet PNM-9000VQ для наружной установки.
Компания Tatris , на правах официального дистрибьютора Hanwha Techwin , представляет новые антивандальные камеры видеонаблюдения в корпусе из из нержавеющей стали. Линейка новых сетевых камер представлена тремя моделями: Wisenet XNV-6080RS и Wisenet XNV-6120RS обеспечивают 2-мегапиксельное изображение, а Wisenet XNV-8080RS - 5-мегапиксельное.
Компания Tatris , на правах официального дистрибьютора Hanwha Techwin , представляет новые камеры наблюдения, которые не подвержены ухудшению изображения из-за конденсации влаги на переднем стекле.
Компания Tatris , на правах официального дистрибьютора Hanwha Techwin , представляет новую «двухмодульную» IP-камеру видеонаблюдения Wisenet PNM-7000VD .
Компания Tatris , на правах официального дистрибьютора Hanwha Techwin , представляет две новые IP-камеры стандартного исполнения: модель Wisenet QNB-7000 с разрешением 4 Мп и Wisenet QNB-6000 на 2 Мп.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой IP-видеокамеры BEWARD B2230L.
Компания "СМАРТЕК СЕКЬЮРИТИ " пополнила линейку вандалозащищенных IP-камер для наружной установки серии OPTi новой 2 Мп моделью STC-IPM3572A Xaro .
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых IP-видеокамер Dahua DH-IPC-HDBW2431RP-ZS и DH-IPC-HDBW2231RP-ZS.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой IP-видеокамеры Dahua DH-IPC-HFW1230SP-0280B.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых IP-видеорегистраторов Dahua DHI-NVR5416-4KS2 и DHI-NVR5432-4KS2.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых купольных IP-видеокамер Dahua DH-IPC-HDW4830EMP-AS-0400B и DH-IPC-HDW1020SP-0280B-S3.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых IP-видеорегистраторов Dahua DHI-NVR2104-S2 и DHI-NVR2108-S2.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой IP-видеокамеры Dahua DH-IPC-HFW2531TP-ZS.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой IP-видеокамеры ActiveCam TR-D1120WD.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых IP-видеорегистраторов LTV RNE-042 00 и LTV RNE-640 02.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых IP-видеокамер Provision-ISR I10PT-390IPX20 и DI-340IP5SMVF.
Компания Tatris , на правах партнера Panasonic представляет новые 360-градусные купольные 5 мегапиксельные сетевые камеры WV-S4150 и WV-S4550L.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу нового HD-TVI видеорегистратора LTV RTP-161 02.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой IP-видеокамеры Satvision SVI-D343VM.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых IP-видеокамер Amatek AC-I2015PTZ36H и AC-IS205PTZ10.
Компания Tatris на правах партнера Panasonic представляет новую поворотную 3Мп камеру для внутренней установки WV-S6131 с 40-кратным зумом и интеллектуальной коррекцией изображения.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой IP-видеокамеры SSDCAM IP-703.
Компания "СМАРТЕК СЕКЬЮРИТИ " представляет новые IP- камеры наружного видеонаблюдения серии OPTi .
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу нового IP-видеорегистратора Satvision SVN-4625 NVMS9000.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых IP-видеокамер SSDCAM IP-772 и IP-775.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой IP-видеокамеры Praxis PB-7143IP 2.8-12 A/SD.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой IP-видеокамеры RVi-IPC32VM4 V.2 с функциями интеллектуального анализа видеоизображения.
Компания Tatris на правах официального дистрибьютора Hanwha Techwin представила новый 16-канальный мобильный сетевой видеорегистратор Wisenet TRM-1610 , имеющий промышленное исполнение, встроенный PoE-коммутатор и прочный, надёжный корпус.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу нового HD-TVI видеорегистратора HiWatch DS-H208Q.
«СМАРТЕК СЕКЬЮРИТИ » представляет сетевой видеорегистратор STNR-3261 серии Delta , позволяющий осуществлять запись видео/аудио от 32 IP-камер в реальном времени (30 к/с на каждый канал) при разрешении до 4K (8 Мп) .
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой купольной IP-видеокамеры для помещений BEWARD B1510DR.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых IP-видеокамер Microdigital MDC-M6290FTD-1 и MDC-M8290FTD-1.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых IP-видеокамер АйТек ПРО IPe-DFA 3.6 Apt и АйТек ПРО IPe-DVA Apt.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых IP-видеокамер Beward B85-20H2 и B1510DV.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых IP-видеокамер Polyvision PD-IP2-B3.6 v.2.6.2 и PNL-IP2-Z4 v.3.5.9.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых IP-видеокамер Axis M2026-LE MK II и Axis P3374-V.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу нового HD-TVI видеорегистратора HikVision DS-7216HUHI-K2.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых HD-TVI видеорегистраторов HikVision DS-7204HQHI-K1 и DS-7208HQHI-K2/P.
Компания "СМАРТЕК СЕКЬЮРИТИ " пополнила линейку поворотных IP- камер Smartec серии OPTi новой моделью высокого разрешения STC-IPM5911 .
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых IP-видеокамер Praxis PB-7141IP 3.6 A/SD и PE-7142IP 2.8-12 A/SD.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой IP-видеокамеры EverFocus EZN-468M.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой IP-видеокамеры Satvision SVI-D443F.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой двухпотоковой IP-видеокамеры EverFocus EZN-468.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой IP-видеокамеры Beward B89L2-5230Z40.
IDIS представляет новую серию 2 МП IP-камер DC-D3233HRXL и DC-T3233HRXL с технологией Light Master . Главной особенностью серии Light Master является сверхвысокая светочувствительность , позволяющая получать цветное, насыщенное и высококонтрастное изображение даже в условиях недостаточной освещенности. Это становится возможным благодаря использованию матриц больших размеров , а также специального асферического объектива .
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой панорамной IP-видеокамеры HikVision DS-2PT3326IZ-DE3 в компактном купольном корпусе.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой IP-камеры EverFocus EZN-368M.
Компания "СМАРТЕК СЕКЬЮРИТИ " пополнила линейку уличных IP- камер серии OPTi новой моделью - STC-IPM3610 Estima . Новинка выполнена на базе 2 Мп КМОП-матрицы Sony Starvis™ IMX290 , имеет цилиндрический корпусе из металла, класс климатической защиты IP67 и оснащена моторизованным объективом 2.8-12 мм с автодиафрагмой.
Компания Tatris, на правах официального дистрибьютора Hanwha Techwin, представила новую IP-камеру Wisenet XNB-6001P, состоящую из основного блока и выносного видеомодуля, которые соединяются между собой кабелем RJ12.
ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой IP-видеокамеры AxyCam ASN6-43V36NI.
Как известно, все мы любим смотреть фильмы, видеоролики или передачи в хорошем качестве. Но в плане хранения видео на компьютере возникает множество проблем, обычно связанных с банальной нехваткой места. Относительно недавно появился новый стандарт, и многих пользователей сразу же возник закономерный вопрос: «Что это - HEVC?». Рассмотрим несколько основных аспектов, связанных с внедрением и практическим использованием нового кодека.
Что это: HEVC
Если говорить о фильмах, которые записываются на съемные носители, обычно размер самого диска влияет на выбор метода Те же Blu-ray-диски могут хранить фильмы в высоком разрешении объемами более 25 Гб. Однако, согласитесь, держать такой фильм на винчестере, особенно когда его вместимость явно ограничена, с практической точки зрения является совершенно нецелесообразным.
Для этого используется кодирование роликов, позволяющее даже без ущерба качеству уменьшить размер конечного файла за счет специальных методов сжатия. А на практике что это? HEVC на сегодняшний день является самым продвинутым кодеком, можно сказать, даже революцией в области видео. Но чем же не устраивает любителей качественного видео старый кодек H.264?
High Efficiency Video Coding: основы кодирования
Для этого следует обратиться к пониманию основ кодирования сигнала. Дело в том, что здесь одну из главных ролей играет использование максимального блока. Для H.264 это 16 х 16 или в сумме 256 пикселей.
Для нового стандарта H.265 такой блок может быть в 16 раз больше! А если учесть еще и технологии изменяемых блоков, когда размер блока вбирается непосредственно самим алгоритмом в процессе сжатия, нетрудно сообразить, что новый кодек является, так сказать, наиболее «терпимым» к высоким разрешениям и на сегодняшний день поддерживает даже 8k (8192 х 4320 пикселей). Можно добавить сюда еще и функцию параллельного кодирования. Таким образом, кодек HEVC при высоком качестве изображения позволяет уменьшить битрейт, а соответственно, и размер файла. Экономия места в сравнении со стандартом H.264 может достигать 25-50%!
Поддержка 4k и 8k: насколько это эффективно
Что же касается эффективности применения такого кодека, на заре своего появления он особой популярности не завоевал. Связано это было с тем, что поддержку нового стандарта могли обеспечить только самые мощные и современные графические чипы GeForce 970 или 980.
Собственно, и сам процесс кодирования на других менее мощных устройствах занимал порядка 10-12 часов. Таким образом, с точки зрения практической, применение нового стандарта было невыгодным.
Со временем ситуация изменилась, и теперь технологии на основе H.265 начинают применяться повсеместно. В плане экономии места в сравнении с H.264 можно привести достаточно красноречивый пример. При разрешении 720p показатель экономии составляет порядка 25%, а при условии качества 4k - более 50%. Кстати сказать, если использовать рип Blu-ray-диска, размер исходного видео может быть уменьшен почти в 10 раз (он будет «весить чуть более 3 Гб)!
Основные нововведения
Если посмотреть на некоторые новшества, среди всего того, что представлено в требованиях к новому кодеку, можно отметить следующие:
- поддержка профилей Main 8 и 10 бит (в перспективе - 12 бит);
- наличие двумерных разделимых, неразделимых и направленных интерполяционных фильтров ASF;
- компенсация движения с точностью до 1/8 пикселя;
- использование системы адаптивного предсказания ошибок и выбора матрицы в процессе кодирования;
- наличие сравнительной схемы кодирования вектора движения;
- режимно-зависимое внутрикадровое кодирование.
Какое ПО использовать для просмотра фильмов в новом формате
Итак, с самим кодеком разобрались. Что это (HEVC), думается, уже немного понятно. Теперь перейдем к самому насущному вопросу, который, несомненно, интересует большинство пользователей. Что же использовать для просмотра видео, закодированного при помощи новых алгоритмов?
В принципе, в самом простом варианте можно использовать программные плееры. Одним из самых интересных, по мнению многих, является специализированное и узконаправленное приложение Daum PotPlayer. Если не подходит такой вариант, можно использовать популярный VLC Media Player, только установить нужно обязательно последнюю версию, поскольку только в ней имеется встроенная поддержка HEVC.
Однако, несмотря на все преимущества, можно отметить и массу проблем. В большинстве своем это относится только к тому, что в Интернете сейчас можно найти не так уже много фильмов или видеороликов, закодированным при помощи нового алгоритма. Что еще более огорчает, так это отсутствие поддержки со стороны вендоров. Если с программным обеспечением вопросы еще хоть как-то решаются, то производители домашних кинотеатров или Smart TV не торопятся осваивать выпуск продукции с поддержкой H.265. Да и сам кодек, хоть и считается революционным, все равно особого распространения пока не получил. Но хочется надеяться, что это временное явление.
Вместо итога
Вот вкратце и все, что касается нового стандарта в кодировании видео. Конечно, здесь были затронуты далеко не все технические стороны новой технологии, однако даже такая краткая информация поможет любому пользователю сделать вывод об основных нововведениях, целесообразности внедрения и практического использования таких технологий. А ведь по большому счету, они могут перевернуть все наши представления о качестве и обработке видеоинформации. И, по всей видимости, скоро устаревший стандарт H.264 уйдет в небытие, ведь технологии не стоят на месте. Если взять догосрочную перспективу, очень сможет быть, что и вместо кодека HEVC будет разработано что-то еще более мощное.
Сегодня были объявлены второго поколения, мы провели множество тестов производительности и энергопотребления, а также оценили эффективность новых видеокарт. Но не менее интересны и дополнительные возможности, которые NVIDIA добавила к новым GPU. Отметим технологии VXGI, DSR, MFAA, которые мы тоже рассмотрели в обзоре Maxwell. Но мы пропустили мимо внимания новый кодер и декодер видео. Здесь мы наверстаем упущенное, так как он даёт ряд интересных возможностей, которые наверняка оценят покупатели новых видеокарт.
Первые видеокарты Maxwell в виде GeForce GTX 750 и GTX 750 Ti опирались на улучшенный декодер VP6, который NVIDIA оптимизировала для декодирования H.264 в разрешении 4K на 60 Гц (Level 5.2). Некоторые старые движки VP5 на такое не были способны – например, у всех видеокарт Kepler. У Maxwell кодер NVEC удвоил свою производительность кодирования по сравнению с Kepler.
Со вторым поколением архитектуры Maxwell NVIDIA вновь решила доработать NVENC. Теперь мы получаем первый аппаратный кодер H.265. Видео в кодеке H.265 сегодня встречаются редко, но из-за лучшего коэффициента сжатия при прежнем качестве картинки H.265 займёт достойное место в ближайшем будущем. NVIDIA стала первым производителем, кто представил первые GPU GM204 Maxwell с возможностью аппаратного кодирования H.265. Для NVIDIA раннее добавление поддержки нового метода кодирования может стать важным шагом, поскольку даёт возможность наиболее быстрого и эффективного стриминга. Частично это поможет функции GameStream у приставки NVIDIA Shield. Но более важно и вероятное расширение технологии NVIDIA GRID – и для профессиональной сферы, и для конечных пользователей.
Также следует отметить и более высокую производительность NVENC. В утилите GeForce Experience можно создавать записи геймплея или трансляцию ShadowPlay. Запись производится пока что только в кодеке H.264, но более высокая производительность NVENC позволила NVIDIA предложить более высокие разрешения и потоки. До сих пор поддерживался только режим 1.080p@60FPS с потоком 50 Мбит/с – предел для видеокарт Kepler. GPU GM204 на архитектуре Maxwell позволяют вести запись в режиме 1.440p@60FPS и даже 4K@60fps с потоком до 130 Мбит/с.
Несколько запутывает аппаратная реализация кодеров и декодеров, кодирование выполняется полностью аппаратно (на блоках FFU, Fixed Function Units). Но для декодирования NVIDIA использует гибридный декодер HEVC, который, в принципе, базируется на декодере HEVC поколения Kepler. И в тех случаях, когда декодера не хватало для выполнения аппаратного декодирования H.265, он обычно "перескакивал" на программный способ, который был медленнее и не таким эффективным. У Maxwell NVIDIA решила использовать доступные потоковые процессоры/шейдеры, которые не такие эффективные, как FFU, но всё же работают лучше чистого программного уровня. Так что NVIDIA изначально сфокусировалась на NVENC, то есть на кодировании. В следующем поколении GPU NVIDIA наверняка полностью изменит аппаратное ускорение кодирования и декодирования видео. На данный момент гибридное решение работает достаточно быстро и эффективно, так что вам не придётся ждать поколения Pascal.
20.11.2013
За прошедшие четыре года доминирующим видеокодеком в отрасли безопасности стал Н.264, но в последнее время ряд производителей и экспертов принялись весьма интенсивно «продавливать» Н.265. В связи с приходом нового кодека возникает ряд вопросов. Прежде всего общественность интересуется двумя: когда HEVC станет общеупотребительным и надолго ли всё это. Однако редакцию интересуют чуть более глубоко зарытые вещи: например, кто получит основные выгоды от перехода на новый стандарт кодирования, и не является ли это очередным маркетинговым трюком, позволяющим сдвинуть рыночный баланс в сторону определённых игроков. Несомненно, с технической стороны новый формат отличается от своих предшественников. Просто хотелось бы убедиться в том, что все резервы «старого» Н.264 уже исчерпаны. Ведь смена формата — это, по сути, революция. Для успеха которой, как говорил дедушка Ленин, необходимо, чтобы «низы не хотели, а верхи не могли».
Заявляемые ключевые маркетинговые отличия — или, говоря простым языком, «фишка» кодека, называемого одновременно HEVC и H.265, состоят в том, что при том же самом качестве изображения видеопоток H.265 имеет вдвое меньший битрейт, чем поток, сжатый кодеком H.264. К примеру, если для передачи сжатого кодеком Н.264 видеопотока разрешением 1080p с частотой кадров 30 кадров в секунду битрейт составляет примерно 4 мегабита в секунду, то у изображения эквивалентного качества, сжатого новым кодеком Н.265, битрейт упадёт до 2 мегабит в секунду. Выглядит привлекательно, однако, как всегда, возникает вопрос о цене этого перехода.
Стоит ли овчинка выделки — решать, к сожалению, не нам с вами. Позиция редакции Security News известна. Мы выступаем за создание специализированного кодека, который учитывал бы все особенности и специфические требования, накладываемые на передачу видеоданных в системах безопасности. Удивительно, но, несмотря на «мультимедийное» происхождение кодека Н.265, кое-что из «наших» потребностей здесь оказалось учтено (об этом читайте ниже). Последнее слово, как водится в серьёзных отраслях, всегда — за крупными производителями оборудования и систем. А «киты» индустрии безопасности вовсе не торопятся прибавлять единичку к имени кодека: с одной стороны, не так высока маневренность производственных мощностей, а с другой — слишком много средств в последние годы было инвестировано в раскрутку Н.264. Не пропадать же добру...
Технические отличия Н.265
Более высокая производительность нового кодека по сравнению с предшественниками обусловлена несколькими значительными структурными улучшениями. Определяющими из них являются три — изменение максимального размера блока, введение параллельного декодирования и реализация произвольного доступа к изображениям внутри видеопотока.
Максимальный размер блока в стандарте H.264 составляет 256 пикселов (16 x16), а в стандарте H.265 он может быть в 16 раз больше (4096 = 64 x 64). Интересно, что в стандарте Н.265 размер блока выбирается самим алгоритмом в процессе кодирования в зависимости от содержания кодируемого изображения. По утверждениям сторонников нового стандарта, изменяемый размер блоков и увеличение максимального предела этого размера позволят более эффективно обрабатывать изображения с высоким разрешением. Кстати, новый стандарт поддерживает пиксельные разрешения вплоть до 8192 х 4320 (35 мегапикселов) — самого высокого из современных телевизионных стандартов, также называемого 8К.
Возможность параллельного декодирования, предусмотренная в декодерах H.265, позволяет раздельно и одновременно обрабатывать различные части одного и того же кадра. Такая обработка может существенно ускорить воспроизведение и предоставляет возможность воспользоваться преимуществами многоядерных процессоров, завоевавших сегодня большую популярность на IT-ориентированных рынках. Кодек H.264 таких возможностей не предусматривал.
В новом стандарте предусмотрен произвольный доступ к изображениям (Clean Random Access). Это означает, что декодирование произвольно выбранного кадра видеопоследовательности производится без необходимости декодирования каких-либо предшествующих ему в потоке изображений. Для мультимедиа произвольный доступ не является критичным, а вот для видеонаблюдения, в особенности мониторинга в реальном времени, такая возможность весьма желательна: переключившись на определённый видеопоток из соображений оперативной необходимости, оператор должен мгновенно получить изображение на своём экране: в охранных приложениях одна-две секунды могут иметь решающее значение. Опустив сложные технические подробности того, как это реализовано в новом кодеке, стоит упомянуть, что здесь не требуется обязательная вставка в видеопоток промежуточных опорных кадров (I-frames), за счёт которых заметно увеличивается битрейт.
С точки зрения технических характеристик кодируемого видеосигнала, его «верхний» профиль Main 10 обеспечивает более высокое качество цветопередачи, поскольку предусматривает 10-битное цветовое кодирование, в то время как все существующие стандарты, включая «нижний» профиль Main 8 самого H.265, отводят на цветовой атрибут пиксела всего 8 бит.
В стандарте предусмотрены средства автоматического определения типа развёртки, однако, в отличие от предшественников, кодек изначально ориентирован на обработку видеоизображений, полученных путём прогрессивного сканирования. Но это не означает, что H.265 неспособен работать с чересстрочной развёрткой — разработчики учли тот факт, что достаточно большое количество находящихся в эксплуатации систем генерируют кадры из двух полей.
А вот чего существенно не хватает кодеку H.265: масштабируемого кодирования. Его планировалось реализовать ещё в H.264, однако по каким-то причинам сделать этого не удалось ни в одном из этих стандартов. Наличие масштабирования позволило бы без лишних затрат вычислительной мощности на дополнительную обработку передавать изображения клиентам, использующим относительно медленные подключения к сети. В какой-то степени масштабирование способствует и более рациональному использованию средств хранения видеоданных в системах. В настоящее время масштабируемое кодирование стоит в ряду плановых расширений стандарта. По мнению экспертов, требование масштабируемости во многом продиктовано начинающимся бумом облачных технологий хранения и обработки данных.
Общие сведения о стандарте HEVC (H.265)Стандарт HEVC (High Efficiency Video Coding, «высокоэффективное кодирование видеосигнала») определяет формат сжатия видеоизображений, предназначенный для замены ранее принятого стандарта H.264/MPEG-4 AVC (Advanced Video Coding, «продвинутое кодирование видеосигнала»), совместно разработанного экспертной группой по видеоизображениям Moving Picture Experts Group (MPEG) Международной организации по стандартизации ISO и экспертной группой по кодированию видеосигнала Video Coding Experts Group (VCEG) Международного союза по телекоммуникациям. Первая группа разработчиков дала стандарту внутреннее название ISO/IEC 23008-2 MPEG-H, часть 2, а вторая — H.265. Утверждается, что стандарт HEVC позволяет вдвое увеличить степень сжатия цифровых видеоданных по сравнению со своим предшественником либо существенно повысить качество изображения при сохранении показателя плотности потока данных. Новый алгоритм сжатия поддерживает стандарт сверхвысокой чёткости 8K и пиксельные разрешения изображений до 8192 х 4320. Областями применения стандарта являются вещательное телевидение, мультимедиа, промышленное ТВ и видеонаблюдение. Дата официальной публикации первой версии стандарта — 13 апреля 2013 года. Ряд позиций, предполагавшихся к внедрению в стандарте, на момент его выпуска остался нереализованными, и в настоящее время объединённая команда экспертов работает над дальнейшими расширениями стандарта, самыми важными из которых являются масштабируемое кодирование и трёхмерное видео. |
Что способствует повышению качества изображения
Большое количество производителей IT-продукции преподносят формат сжатия H.265 как средство повышения качества изображений. Следует отметить, что это в определённой мере является лукавством. В реальности у изображений, сжатых кодером H.265, качество ничуть не выше, чем у обработанных алгоритмом H.264, который, в свою очередь, с точки зрения качества ничуть не лучше, чем MPEG-4. Поскольку во всех упомянутых кодеках предусмотрена возможность произвольно устанавливать степень сжатия, качество сжатой картинки зависит лишь от предпочтений пользователя. Другое дело — вписать видеоизображение в реалии технического окружения. Прежде всего это касается ресурсов пропускной способности сетей.
Если пропускная способность вашей сети передачи данных достаточна для передачи изображений, сжатых по стандарту H.264, то переход на компрессию H.265 не повлечёт за собой каких-либо улучшений в качестве изображения. Такой переход может лишь снизить битрейт, то есть несколько разгрузить вашу сеть. Единственный случай, когда переход на новый кодек будет способствовать повышению качества изображений — если из соображений экономии битрейта изображения сжимались кодеком Н.264 заведомо чрезмерно, и артефакты компрессии мешали эффективному считыванию деталей операторами и видеоаналитикой.
Сомнения и ограничения
Как и большинство современных видеокодеков, Н.265 максимально эффективен (то есть способен подтвердить маркетинговые ожидания) в относительно несложных сценах наблюдения, где отсутствуют резкие перепады контрастности и не наблюдается интенсивных перемещений объектов и фона. Обещанная экономия битрейта/объёма средств хранения в 50% прежде всего касается именно таких сцен. То есть в реальных условиях — на оживлённом перекрёстке или в торговом зале супермаркета — цифры экономии окажутся существенно меньшими.
Кроме этого, на сегодняшний день толком не востребованы все «экономические» преимущества кодека-предшественника. Большинство производителей оборудования и систем, в частности, так и не осуществили переход на более продвинутые варианты профилей H.264. В видеонаблюдении чаще всего используются три профиля этого стандарта. Базовый профиль (Baseline) — это минимальная экономия полосы пропускания и минимальная нагрузка на вычислительные ресурсы. В последние несколько лет он приобрёл наибольшую популярность у вендоров. Главный профиль (Main) обеспечивает, согласно результатам независимых тестов, 10-30% улучшение показателей по сравнению с базовым. В последние несколько месяцев производители проявляют всё больший интерес именно к этому профилю. Высокий профиль (High) предоставляет ещё более существенные преимущества, однако на сегодняшний день вендоров, которые обеспечили совместимость с этим профилем, можно буквально пересчитать по пальцам.
Иными словами, производителям и без нового кодека есть куда развиваться, при этом не испытывая лишних рисков и двигаясь по относительно накатанному пути. Поскольку отрасль с переходом на IP-видео всё в большей степени становится «айтишной», здесь начинают работать соображения, свойственные сисадминам: то, что нормально работает, лучше не менять и вообще не трогать.
– Внутре! – прошелестел старичок. – Внутре
смотрите, где у неё анализатор и думатель…
А. и Б. Стругацкие «Сказка о Тройке»
Телевидение, давно и прочно вошедшее в каждый дом, стремительно меняется. Если первые телевизоры, по сути, были обычными супергетеродинными приёмниками, то современные мультимедийные центры назвать телевизорами язык не поворачивается. Они превратились в сложные компьютеризированные устройства, предоставляющее зрителю высочайшее качество изображения и звука и массу дополнительных услуг. Советский стандарт монохромного, а затем и цветного телевидения обеспечивал разрешение картинки 800 х 600 при аналоговом вещании и ширине полосы одного канала в 6,5 МГц. Диагональ вакуумных кинескопов не превышала 67 см (26 дюймов).
Успехи в создании плазменных и жидкокристаллических панелей с большой диагональю (70 дюймов – не редкость) привели к тому, что разрешение телевизионной картинки пришлось увеличивать. Так появилось телевидение высокой чёткости, фактическим стандартом которого в конечном счёте стало разрешение 1080p. Передавать картинку с таким разрешением в аналоговом формате было невозможно, поскольку один канал занимал бы полосу около 250 МГц, и телевидение стало цифровым. Для того чтобы получить приемлемые значения битрейта ТВ сигнала, его сжимают с помощью программно-аппаратных средств, называемых кодеками. Для HDTV стандартным является кодек H.264/MPEG-4 AVC (Advanced Video Coding), однако в связи с появлением на рынке устройств отображения с разрешением 4К, а в перспективе – 5К и даже 8К возникла необходимость в разработке нового кодека, который получил название H.265 или HEVC (от англ. High Efficiency Video Coding – высокоэффективное видеокодирование).
Главное отличие нового кодека от старого состоит в том, что при одинаковом качестве изображения видеопоток H.265 имеет вдвое меньший битрейт, чем поток, сжатый кодеком H.264. К примеру, если для передачи сжатого кодеком Н.264 видеопотока разрешением 1080p с частотой кадров 30 Гц битрейт составляет примерно 4 Мб/с, то у изображения, сжатого новым кодеком, битрейт упадёт до 2 Мб/с. Кодек поддерживает видео в разрешении до 7680 х 4320 пикселей, т.е. 8К.
Более высокая производительность H.265 по сравнению с предшественниками обусловлена тремя нововведениями: изменением максимального размера блока, введением параллельного декодирования и реализацией произвольного доступа к изображениям внутри видеопотока.
Максимальный размер блока в стандарте H.264 составляет 256 пикселей (16 x 16), а в стандарте H.265 он может быть в 16 раз больше (4096 = 64 x 64), причём размер блока выбирается самим алгоритмом в процессе кодирования в зависимости от содержания кодируемого изображения.
Возможность параллельного декодирования позволяет раздельно и одновременно обрабатывать различные части одного и того же кадра. Это позволяет лучше использовать возможности многоядерных процессоров.
Произвольный доступ к изображениям (Clean Random Access) означает, что декодирование произвольно выбранного кадра видеопотока производится без необходимости декодирования предшествующих ему в потоке изображений. Для мультимедиа это не особенно важно, а вот для систем видеонаблюдения жизненно необходимо.
Профиль Main 10 кодека H.265 обеспечивает улучшенную цветопередачу, поскольку предусматривает 10-битное цветовое кодирование, в то время как все существующие стандарты отводят на цветовой атрибут пикселя 8 бит.
Новый кодек рассчитан на работу с прогрессивной развёрткой сигнала, хотя поддерживается и чересстрочная.
К сожалению, в H.265 не была реализована опция масштабируемого кодирования, которую планировалось ввести ещё в H.264. Наличие масштабирования позволило бы без лишних затрат вычислительной мощности на дополнительную обработку передавать изображения клиентам, использующим относительно медленные подключения к сети.
Производители оборудования 4К нередко преподносят кодек H.265 как средство повышения качества изображений по сравнению с H.264 и MPEG-4. Это не вполне так, поскольку во всех этих кодеках степень сжатия, а, стало быть, и качество картинки можно устанавливать произвольно. Ограничением является только пропускная способность каналов передачи, поэтому если она достаточна для передачи изображений, сжатых по стандарту H.264, то переход на компрессию H.265 не повлечёт за собой повышение качества изображения, а лишь разгрузит сеть.
Рис. 1. Кодер кодека Н.265
(Нажмите на фото для увеличения)
Как и большинство современных видеокодеков, Н.265 максимально эффективен при сжатии статических сцен, например, программ новостей, ток-шоу и пр., и гораздо хуже работает с быстро меняющимися изображениями, например, при трансляции спортивных игр.
Определённые сомнения в оправданности перехода на новый кодек вызывает то, что на сегодняшний день не задействованы все технические возможности кодека-предшественника. Большинство производителей оборудования и систем, в частности, так и не осуществили переход на более продвинутые варианты профилей H.264.
Ясно, что переход на новый кодек – это реальность, стоящая перед сообществом хайтека, но и затраты на переход окажутся весьма существенными, поскольку потребуют приобретения нового и весьма недешёвого оборудования.