Czym jest kodowanie wideo H.264? Jak działa kodek H.264?

Technologia wideo przeszła gwałtowną ewolucję w ciągu ostatnich kilku dekad. Wcześniej filmy składały się z obszernych zbiorów nieruchomych zdjęć i wykorzystywały ogromne pliki, aby je zdigitalizować. Teraz jednak kodowanie wideo przyniosło przełom technologiczny – kompresję plików, aby zmniejszyć zajmowaną przestrzeń. Możliwe stało się również strumieniowe przesyłanie wideo przez internet, zarówno w czasie rzeczywistym, jak i na żądanie.

Jedną z najpopularniejszych technologii kodowania jest H.264 (AVC – Advanced Video Coding), która rozwiązała wiele problemów jakościowych związanych z transmisją wideo. W dzisiejszym wpisie na blogu dowiemy się szczegółowo, czym jest kodowanie wideo H.264, jak działa i jakie są jego zalety.

Czym jest H.264/AVC?

Standard H.264 nazywany jest również Advanced Video Coding (AVC) lub MPEG-4 Part 10. Jest to technologia kompresji wideo opracowana wspólnie przez Międzynarodową Unię Telekomunikacyjną (jako H.264) oraz Międzynarodową Organizację Normalizacyjną/Międzynarodową Komisję Elektrotechniczną (jako MPEG-4 Part 10, Advanced Video Coding lub AVC).

Obecnie kodek H.264 jest najczęściej używany w streamingu wideo. Ten kodek to branżowy standard kompresji wideo, który pomaga twórcom nagrywać, kompresować i dystrybuować filmy online. Zapewnia dobrą jakość obrazu przy niższych przepływnościach bitowych w porównaniu z poprzednimi standardami. Dlatego jest szeroko stosowany w transmisjach telewizji kablowej i na płytach Blu-ray.

Jako kodek wideo, H.264 jest często tworzony w formacie kontenera MPEG-4, który wykorzystuje rozszerzenie .MP4, a także w formatach QuickTime (.MOV), Flash (.F4V), 3GP dla telefonów komórkowych (.3GP) oraz strumieniu transportowym MPEG (.ts). Czasami wideo H.264 jest kodowane z dźwiękiem skompresowanym za pomocą kodeka Advanced Audio Coding (AAC), standardu ISO/IEC (MPEG4 część 3).

Jak działa H.264/AVC?

Koder wideo H.264 wykonuje procesy predykcji, transformacji i kodowania, aby wygenerować skompresowany strumień bitów H.264. Wykorzystuje standard blokowy z konkurencją ruchu do przetwarzania klatek wideo. Wynikiem będą makrobloki o rozmiarach bloków do 16×16 pikseli.

Dekoder wideo H.264 wykonuje teraz procesy uzupełniające, takie jak dekodowanie, transformacja odwrotna i rekonstrukcja, aby wygenerować zdekodowaną sekwencję wideo. Odbiera skompresowany strumień bitów H.264, dekoduje każdy element składni i wyodrębnia informacje, takie jak skwantyzowane współczynniki transformacji, informacje predykcyjne itp. Następnie informacje te zostaną wykorzystane do odwrócenia procesu kodowania i odtworzenia sekwencji obrazów wideo. Proces kodowania i dekodowania wideo H.264 przedstawiono poniżej.

Zalety H.264

1.Niższe zużycie pasma i monitorowanie o wyższej rozdzielczości – zapewnia wysokiej jakości transmisję pełnoekranowego obrazu wideo przy niższych wymaganiach dotyczących pasma i niższym opóźnieniu niżtradycyjne standardy wideopodobnie jak MPEG-2. Kodek H.264 wykorzystuje wydajny kodek zapewniający wysoką jakość obrazu i minimalne zapotrzebowanie na przepustowość.

2.Niższa przepływność bitowa H.264 niż w innych formatach – ma o 80% niższą przepływność bitową niż wideo Motion JPEG. Szacuje się, że oszczędność przepływności bitowej może wynieść 50% lub więcej w porównaniu z MPEG-2. Na przykład, H.264 może zapewnić lepszą jakość obrazu przy tej samej skompresowanej przepływności bitowej. Przy niższej przepływności bitowej zapewnia tę samą jakość obrazu.

3.Mniejsze zapotrzebowanie na miejsce do przechowywania danych wideo – rozmiar cyfrowych plików wideo zostaje zredukowany o 50%, a do przechowywania wideo potrzeba mniej miejsca w porównaniu z innymi standardami, które są niezbędne do łatwego przesyłania danych wideo przez IP.

4.Niesamowita jakość wideo – zapewnia wyraźny, wysokiej jakości materiał wideo przy przepływności wynoszącej ¼, co stanowi połowę szybkości transmisji w innych formatach wideo.

5.Wydajniejszy – jest dwukrotnie wydajniejszy, a rozmiar pliku jest trzykrotnie mniejszy niż w przypadku kodeków MPEG-2, co czyni ten format kompresji bardziej wydajnym. Ten kodek charakteryzuje się niską przepustowością transmisji dla treści wideo.

6.Nadaje się do materiałów wideo w zwolnionym tempie – jest niezwykle wydajny w przypadku kodeków wideo o niskim tempie wykorzystujących kamery megapikselowe.