ما هو ترميز الفيديو H.264؟ وكيف يعمل برنامج الترميز H.264؟

شهدت تقنية الفيديو تطوراً سريعاً خلال العقدين الماضيين. ففي السابق، كانت مقاطع الفيديو تُصنع من مجموعات كبيرة من الصور الثابتة، مما كان يتطلب ملفات ضخمة لتحويلها إلى صيغة رقمية. أما الآن، فقد أحدث ترميز الفيديو نقلة نوعية، حيث يضغط هذه الملفات لتوفير مساحة تخزين أكبر. كما أصبح من الممكن بث الفيديو عبر الإنترنت، سواءً في الوقت الفعلي أو عند الطلب.

تُعدّ تقنية H.264 (AVC - ترميز الفيديو المتقدم) من أكثر تقنيات التشفير شيوعًا، وقد نجحت في حلّ العديد من مشاكل جودة بث الفيديو. في هذه المدونة، سنتعرف بالتفصيل على ماهية ترميز الفيديو H.264، وكيفية عمله، ومزاياه.

ما هو H.264/AVC؟

يُطلق على H.264 أيضًا اسم ترميز الفيديو المتقدم (AVC) أو MPEG-4 الجزء 10. وهي تقنية ضغط فيديو تم تطويرها بشكل مشترك من قبل الاتحاد الدولي للاتصالات (باسم H.264) والمنظمة الدولية للتوحيد القياسي/اللجنة الكهروتقنية الدولية مجموعة خبراء الصور المتحركة (باسم MPEG-4 الجزء 10، ترميز الفيديو المتقدم، أو AVC).

يُعدّ ترميز H.264 الأكثر شيوعًا في بث الفيديو حاليًا. وهو معيار صناعي لضغط الفيديو، يُساعد مُنشئي المحتوى على تسجيل مقاطع الفيديو الخاصة بهم وضغطها وتوزيعها عبر الإنترنت. ويُقدّم جودة فيديو جيدة بمعدلات بت أقل مقارنةً بالمعايير السابقة، ولذلك يُستخدم على نطاق واسع في بث التلفزيون الكبلي وأقراص بلو راي.

يُستخدم ترميز الفيديو H.264 غالبًا في تنسيق حاوية MPEG-4، الذي يستخدم الامتداد .MP4، بالإضافة إلى QuickTime (.MOV) وFlash (.F4V) و3GP للهواتف المحمولة (.3GP) وتدفق نقل MPEG (.ts). في بعض الأحيان، يُشفّر فيديو H.264 مع صوت مضغوط باستخدام ترميز الصوت المتقدم (AAC)، وهو معيار ISO/IEC (MPEG4 الجزء 3).

كيف يعمل ترميز H.264/AVC؟

يقوم مُشفّر الفيديو H.264 بعمليات التنبؤ والتحويل والترميز لإنتاج دفق بتات H.264 مضغوط. ويستخدم معيارًا قائمًا على الكتل مع تقنية تنافس الحركة لمعالجة إطارات محتوى الفيديو. وستكون المخرجات عبارة عن كتل كبيرة (macroblocks) يصل حجمها إلى 16×16 بكسل.

يقوم مُفكِّك ترميز الفيديو H.264 الآن بعمليات مُكمِّلة، مثل فك الترميز والتحويل العكسي وإعادة البناء، لإنتاج تسلسل فيديو مُفكَّك الترميز. يستقبل دفق بتات H.264 المضغوط، ويفك ترميز كل عنصر من عناصر البنية، ويستخرج معلومات مثل معاملات التحويل الكمي ومعلومات التنبؤ، وما إلى ذلك. تُستخدم هذه المعلومات لاحقًا لعكس عملية الترميز وإعادة إنشاء تسلسل صور الفيديو. يوضح الشكل أدناه عملية ترميز وفك ترميز فيديو H.264.

مزايا H.264

1.استخدام أقل لعرض النطاق الترددي ومراقبة بدقة أعلى – يوفر نقلًا عالي الجودة للفيديو كامل الحركة مع متطلبات أقل لعرض النطاق الترددي وزمن استجابة أقل منمعايير الفيديو التقليديةمثل MPEG-2. يستخدم H.264 برنامج ترميز فعال يوفر صورًا عالية الجودة ويستخدم الحد الأدنى من عرض النطاق الترددي.

2.معدل بت H.264 أقل من الصيغ الأخرى - فهو أقل بنسبة 80% من فيديو Motion JPEG. وتشير التقديرات إلى أن توفير معدل البت قد يصل إلى 50% أو أكثر مقارنةً بـ MPEG-2. على سبيل المثال، يمكن لـ H.264 توفير جودة صورة أفضل بنفس معدل البت المضغوط. وبمعدل بت أقل، يوفر نفس جودة الصورة.

3.انخفاض الطلب على تخزين الفيديو - فهو يقلل من حجم محتوى ملفات الفيديو الرقمية بنسبة 50٪ ويستخدم مساحة تخزين أقل لتخزين الفيديو مقارنة بالمعايير الأخرى التي تثبت أنها ضرورية للسماح بنقل الفيديو بسهولة عبر بروتوكول الإنترنت.

4.جودة فيديو مذهلة - فهي توفر محتوى فيديو واضحًا وعالي الجودة بمعدل بيانات يبلغ ¼، وهو نصف حجم تنسيق الفيديو الآخر.

5.أكثر كفاءة - فهو أكثر كفاءة بمرتين، وحجم الملف أصغر بثلاث مرات من برامج ترميز MPEG-2، مما يجعل تنسيق الضغط هذا أكثر كفاءة. ينتج عن هذا الترميز نطاق ترددي منخفض لنقل محتوى الفيديو.

6.مناسب لمحتوى الفيديو ذي الحركة البطيئة - إنه فعال للغاية بالنسبة لبرامج ترميز الفيديو ذي الحركة البطيئة باستخدام كاميرات ميجابكسل.