Kas yra H.264 vaizdo kodavimas? Kaip veikia H.264 kodekas?

Per pastaruosius porą dešimtmečių vaizdo technologijos sparčiai vystėsi. Anksčiau vaizdo įrašai buvo kuriami iš didelių nuotraukų kolekcijų, o skaitmeninimui buvo naudojami pernelyg dideli failai. Tačiau dabar vaizdo įrašų kodavimas atnešė technologinį pokytį – šie failai suspaudžiami, kad užimtų mažiau vietos. Taip pat tapo įmanoma transliuoti vaizdo įrašus internetu tiek realiuoju laiku, tiek pagal pareikalavimą.

Viena populiariausių kodavimo technologijų yra H.264 (AVC – Advanced Video Coding), kuri sugebėjo išspręsti daugelį kokybės problemų, susijusių su vaizdo transliacijomis. Šiandienos tinklaraščio įraše sužinokime, kas yra H.264 vaizdo kodavimas, kaip jis veikia ir kokie jo privalumai.

Kas yra H.264/AVC?

H.264 taip pat vadinamas pažangiuoju vaizdo kodavimu (AVC) arba MPEG-4 10 dalimi. Tai vaizdo glaudinimo technologija, kurią kartu sukūrė Tarptautinė telekomunikacijų sąjunga (kaip H.264) ir Tarptautinė standartizacijos organizacija / Tarptautinė elektrotechnikos komisija Judančių paveikslėlių ekspertų grupė (kaip MPEG-4 10 dalis, pažangiuoju vaizdo kodavimu arba AVC).

Šiais laikais vaizdo transliacijose dažniausiai naudojamas H.264 kodekas. Šis kodekas yra vaizdo glaudinimo pramonės standartas, padedantis kūrėjams įrašyti, suspausti ir platinti savo internetinius vaizdo įrašus. Jis užtikrina gerą vaizdo kokybę esant mažesniam bitų greičiui, palyginti su ankstesniais standartais. Todėl jis plačiai naudojamas kabelinės televizijos transliacijose ir „Blu-ray“ diskuose.

Kaip vaizdo kodekas, H.264 dažnai kuriamas MPEG-4 konteinerio formatu, kuris naudoja .MP4 plėtinį, taip pat „QuickTime“ (.MOV), „Flash“ (.F4V), 3GP mobiliesiems telefonams (.3GP) ir MPEG perdavimo srautą (.ts). Kartais H.264 vaizdo įrašas yra užkoduojamas garsu, suspaustu naudojant „Advanced Audio Coding“ (AAC) kodeką – ISO/IEC standartą (MPEG4 3 dalis).

Kaip veikia H.264/AVC?

H.264 vaizdo kodavimo įrenginys atlieka numatymo, transformavimo ir kodavimo procesus, kad sukurtų suspaustą H.264 bitų srautą. Jis naudoja blokais pagrįstą standartą su judesio konkurencija vaizdo turinio kadrams apdoroti. Išvestis bus makroblokai, kuriuos sudaro net 16 × 16 pikselių dydžio blokai.

Dabar H.264 vaizdo dekoderis atlieka papildomus procesus, tokius kaip dekodavimas, atvirkštinė transformacija ir rekonstrukcija, kad sukurtų dekoduotą vaizdo seką. Jis gauna suspaustą H.264 bitų srautą, dekoduoja kiekvieną sintaksės elementą ir išskiria informaciją, pvz., kvantinius transformacijos koeficientus, numatymo informaciją ir kt. Be to, ši informacija bus naudojama kodavimo procesui atvirkšti ir vaizdo įrašų sekai atkurti. H.264 vaizdo kodavimo ir dekodavimo procesas parodytas žemiau.

H.264 pranašumai

1.Mažesnis pralaidumo naudojimas ir didesnės raiškos stebėjimas – užtikrina aukštos kokybės viso judesio vaizdo perdavimą su mažesniais pralaidumo reikalavimais ir mažesne delsa neitradiciniai vaizdo įrašų standartaikaip ir MPEG-2. H.264 naudoja efektyvų kodeką, kuris užtikrina aukštos kokybės vaizdus ir naudoja minimalų pralaidumą.

2.Mažesnis H.264 bitų srautas nei kitų formatų – jo bitų srautas yra 80 % mažesnis nei „Motion JPEG“ vaizdo įrašų. Apskaičiuota, kad bitų srauto sutaupymas gali siekti 50 % ar daugiau, palyginti su MPEG-2. Pavyzdžiui, H.264 gali užtikrinti geresnę vaizdo kokybę esant tokiam pačiam suspausto bitų srautui. Esant mažesniam bitų srautui, vaizdo kokybė išlieka tokia pati.

3.Sumažintas vaizdo įrašų saugojimo poreikis – palyginti su kitais standartais, kurie yra būtini norint lengvai perduoti vaizdo įrašus per IP, skaitmeninio vaizdo failo dydis sumažėja 50 %, o vaizdo įrašams saugoti reikia mažiau vietos.

4.Neįtikėtina vaizdo kokybė – jis perteikia aiškų, aukštos kokybės vaizdo turinį ¼ duomenų perdavimo sparta, kuri yra perpus mažesnė nei kitų vaizdo įrašų formatų.

5.Efektyvesnis – jis yra du kartus efektyvesnis, o failo dydis yra 3 kartus mažesnis nei MPEG-2 kodekų, todėl šis glaudinimo formatas yra efektyvesnis. Šis kodekas sumažina vaizdo turinio perdavimo pralaidumą.

6.Tinka sulėtinto judesio vaizdo turiniui – tai itin efektyvu sulėtinto judesio vaizdo kodekams, naudojantiems megapikselių kameras.