Vad är H.264-videokodning? Hur fungerar H.264-kodeken?

Videotekniken har genomgått en snabb utveckling under de senaste decennierna. Tidigare skapades videor av stora samlingar stillbilder, och man använde extremt skrymmande filer för att digitalisera dem. Men nu har videokodning medfört en teknologisk övergång – komprimering av dessa filer för att förbruka mindre utrymme. Det har också blivit möjligt att strömma video över internet, både i realtid och on-demand.

En av de mest populära kodningsteknikerna är H.264 (AVC – Advanced Video Coding) som har kunnat lösa många kvalitetsproblem med avseende på videosändningar. I dagens blogginlägg ska vi lära oss vad H.264-videokodning är, hur det fungerar och dess fördelar i detalj.

Vad är H.264/AVC?

H.264 kallas även Advanced Video Coding (AVC) eller MPEG-4 Part 10. Det är en videokomprimeringsteknik som utvecklats gemensamt av Internationella telekommunikationsunionen (som H.264) och Internationella standardiseringsorganisationen/Internationale elektrotekniska kommissionens expertgrupp för rörliga bilder (som MPEG-4 Part 10, Advanced Video Coding eller AVC).

Numera används H.264-kodeken oftast inom videostreaming. Denna kodek är en branschstandard för videokomprimering som hjälper skapare att spela in, komprimera och distribuera sina onlinevideor. Den levererar god videokvalitet vid lägre bithastigheter jämfört med tidigare standarder. Därför används den ofta inom kabel-TV-sändningar och Blu-ray-skivor.

Som videokodek produceras H.264 ofta i containerformatet MPEG-4, som använder filändelsen .MP4, samt QuickTime (.MOV), Flash (.F4V), 3GP för mobiltelefoner (.3GP) och MPEG-transportströmmen (.ts). Ibland kodas en H.264-video med ljud komprimerat med Advanced Audio Coding (AAC)-kodeken, en ISO/IEC-standard (MPEG4 del 3).

Hur fungerar H.264/AVC?

H.264-videokodaren utför prediktions-, transformations- och kodningsprocesser för att producera en komprimerad H.264-bitström. Den använder en blockorienterad standard med rörelsekonkurrens för att bearbeta bildrutor av videoinnehåll. Utdata kommer att vara makroblock som består av blockstorlekar så stora som 16×16 pixlar.

Nu utför H.264-videodekodern kompletterande processer som avkodning, invers transformation och rekonstruktion för att producera en avkodad videosekvens. Den tar emot den komprimerade H.264-bitströmmen, avkodar varje syntaxelement och extraherar informationen, såsom kvantiserade transformationskoefficienter, prediktionsinformation etc. Vidare kommer denna information att användas för att reversera kodningsprocessen och återskapa en sekvens av videobilder. H.264-videokodnings- och avkodningsprocessen visas nedan.

Fördelar med H.264

1.Lägre bandbreddsanvändning och övervakning med högre upplösning – Den ger högkvalitativ överföring av fullrörlig video med lägre bandbreddskrav och lägre latens äntraditionella videostandardersom MPEG-2. H.264 använder en effektiv kodek som ger bilder av hög kvalitet och använder minimal bandbredd.

2.Lägre H.264-bithastighet än andra format – Den har en 80 % lägre bithastighet än Motion JPEG-video. Det uppskattas att bithastighetsbesparingarna kan vara 50 % eller mer jämfört med MPEG-2. Till exempel kan H.264 ge bättre bildkvalitet vid samma komprimerade bithastighet. Vid en lägre bithastighet ger den samma bildkvalitet.

3.Minskad efterfrågan på videolagring – Den minskar storleken på digitala videofiler med 50 % och använder mindre lagringsutrymme för att lagra video jämfört med andra standarder som visar sig vara viktiga för att möjliggöra enkel videoöverföring via IP.

4.Otrolig videokvalitet – Den levererar klart videoinnehåll av hög kvalitet med en datahastighet på ¼, vilket är hälften så stort som det andra videoformatet.

5.Effektivare – Den är dubbelt så effektiv och filstorleken är tre gånger mindre än MPEG-2-kodeken – vilket gör detta komprimeringsformat mer effektivt. Denna kodek resulterar i låg överföringsbandbredd för videoinnehåll.

6.Lämplig för videoinnehåll i slowmotion – Den är extremt effektiv för videokodekar i lowmotion med megapixelkameror.