Mikä on H.264-videokoodaus? Miten H.264-koodekki toimii?

Videoteknologia on kehittynyt nopeasti viimeisten parin vuosikymmenen aikana. Aiemmin videot tehtiin suurista kuvakokoelmista, ja niiden digitaalistamiseen käytettiin erittäin suuria tiedostoja. Mutta nyt videoiden koodaus on tuonut mukanaan teknologisen muutoksen – tiedostot on pakattu pienempään tilaan. Videota on myös mahdollista suoratoistaa internetin kautta sekä reaaliajassa että tilausvideona.

Yksi suosituimmista koodaustekniikoista on H.264 (AVC – Advanced Video Coding), joka on pystynyt ratkaisemaan monia videolähetysten laatuongelmia. Tämän päivän blogikirjoituksessa tutustutaan yksityiskohtaisesti H.264-videokoodaukseen, sen toimintaan ja sen etuihin.

Mikä on H.264/AVC?

H.264-standardia kutsutaan myös nimellä Advanced Video Coding (AVC) tai MPEG-4 Part 10. Se on videonpakkaustekniikka, jonka ovat yhdessä kehittäneet Kansainvälinen televiestintäliitto (kuten H.264) ja Kansainvälinen standardointijärjestö/Kansainvälinen sähkötekninen komissio (MPEG-4 Part 10, Advanced Video Coding tai AVC).

Nykyään H.264-koodekki on yleisimmin käytetty videoiden suoratoistossa. Tämä koodekki on alan standardi videoiden pakkaukselle, joka auttaa sisällöntuottajia tallentamaan, pakkaamaan ja jakamaan online-videoitaan. Se tarjoaa hyvän videonlaadun alhaisemmilla bittinopeuksilla verrattuna aiempiin standardeihin. Siksi sitä käytetään laajalti kaapelitelevisiolähetyksissä ja Blu-ray-levyillä.

Videokoodekkina H.264 tuotetaan usein MPEG-4-säilömuodossa, joka käyttää .MP4-tiedostopäätettä, sekä QuickTime (.MOV), Flash (.F4V), 3GP matkapuhelimille (.3GP) ja MPEG-siirtovirta (.ts). Joskus H.264-video koodataan äänellä, joka on pakattu Advanced Audio Coding (AAC) -koodekilla, joka on ISO/IEC-standardi (MPEG4 Part 3).

Miten H.264/AVC toimii?

H.264-videokooderi suorittaa ennustus-, muunnos- ja koodausprosesseja pakatun H.264-bittivirran tuottamiseksi. Se käyttää lohkopohjaista standardia, jossa on liikekilpailu, videosisällön ruutujen käsittelyyn. Tulosteena on makrolohkoja, joiden koko on jopa 16 × 16 pikseliä.

H.264-videodekooderi suorittaa nyt täydentäviä prosesseja, kuten dekoodauksen, käänteismuunnon ja rekonstruoinnin, tuottaakseen dekoodatun videosekvenssin. Se vastaanottaa pakatun H.264-bittivirran, dekoodaa jokaisen syntaksielementin ja poimii tiedot, kuten kvantisoidut muunnoskertoimet, ennustustiedot jne. Lisäksi näitä tietoja käytetään koodausprosessin kääntämiseen ja videokuvasekvenssin uudelleen luomiseen. H.264-videon koodaus- ja dekoodausprosessi on esitetty alla.

H.264:n edut

1.Pienempi kaistanleveyden käyttö ja korkeamman resoluution valvonta – Se tarjoaa korkealaatuisen täysliikkuvan videon siirron pienemmällä kaistanleveyden vaatimuksella ja pienemmällä latenssilla kuinperinteiset videostandarditkuten MPEG-2. H.264 käyttää tehokasta koodekkia, joka tarjoaa korkealaatuista kuvaa ja käyttää minimaalista kaistanleveyttä.

2.Alhaisempi H.264-bittinopeus kuin muissa muodoissa – Sen bittinopeus on 80 % alhaisempi kuin Motion JPEG -videolla. Bittinopeuden säästön arvioidaan olevan 50 % tai enemmän MPEG-2:een verrattuna. Esimerkiksi H.264 voi tarjota paremman kuvanlaadun samalla pakatulla bittinopeudella. Alhaisemmalla bittinopeudella se tarjoaa saman kuvanlaadun.

3.Videotallennuksen kysynnän väheneminen – Se pienentää digitaalisen videotiedostosisällön kokoa 50 % ja käyttää vähemmän tallennustilaa videon tallentamiseen verrattuna muihin standardeihin, jotka ovat välttämättömiä helpon videonsiirron mahdollistamiseksi IP-protokollan kautta.

4.Uskomaton videonlaatu – Se tarjoaa selkeää ja korkealaatuista videosisältöä ¼-tiedonsiirtonopeudella, joka on puolet toisen videomuodon koosta.

5.Tehokkaampi – Se on kaksi kertaa tehokkaampi ja tiedostokoko on kolme kertaa pienempi kuin MPEG-2-koodekit, mikä tekee tästä pakkausmuodosta tehokkaamman. Tämä koodekki johtaa pieneen videosisällön lähetyskaistanleveyteen.

6.Sopii hidastetulle videosisällölle – Se on erittäin tehokas megapikselikameroita käyttäville hidastetuille videokoodekeille.