Τι είναι η κωδικοποίηση βίντεο H.264; Πώς λειτουργεί ο κωδικοποιητής H.264;

Η τεχνολογία βίντεο έχει υποστεί ραγδαία εξέλιξη τις τελευταίες δύο δεκαετίες. Παλαιότερα, δημιουργήθηκαν βίντεο με μεγάλες συλλογές στατικών φωτογραφιών και χρησιμοποιούσαν υπερβολικά ογκώδη αρχεία για να τα κάνουν ψηφιακά. Αλλά τώρα, η κωδικοποίηση βίντεο έχει φέρει μια τεχνολογική μετάβαση - συμπίεση αυτών των αρχείων για να καταναλώνει λιγότερο χώρο. Ήταν επίσης δυνατή η ροή βίντεο μέσω του Διαδικτύου, τόσο σε πραγματικό χρόνο όσο και κατ' απαίτηση.

Μία από τις πιο δημοφιλείς τεχνολογίες κωδικοποίησης είναι η H.264 (AVC – Advanced Video Coding) η οποία κατάφερε να λύσει πολλά ζητήματα ποιότητας όσον αφορά τη μετάδοση βίντεο. Στο σημερινό ιστολόγιο, ας μάθουμε αναλυτικά τι είναι η κωδικοποίηση βίντεο H.264, πώς λειτουργεί και τα πλεονεκτήματά της.

Τι είναι το H.264/AVC;

Το H.264 ονομάζεται επίσης Advanced Video Coding (AVC) ή MPEG-4 Part 10. Είναι μια τεχνολογία συμπίεσης βίντεο που αναπτύχθηκε από κοινού από τη Διεθνή Ένωση Τηλεπικοινωνιών (ως H.264) και τον Διεθνή Οργανισμό Τυποποίησης/Διεθνής Ηλεκτροτεχνική Επιτροπή Κινούμενη Εικόνα Ομάδα εμπειρογνωμόνων (όπως MPEG-4 Μέρος 10, Προηγμένη κωδικοποίηση βίντεο ή AVC).

Σήμερα, ο κωδικοποιητής H.264 χρησιμοποιείται πιο συχνά στη ροή βίντεο. Αυτός ο κωδικοποιητής είναι ένα βιομηχανικό πρότυπο για τη συμπίεση βίντεο που βοηθά τους δημιουργούς να καταγράφουν, να συμπιέζουν και να διανέμουν τα βίντεό τους στο διαδίκτυο. Παρέχει καλή ποιότητα βίντεο σε χαμηλότερους ρυθμούς bit σε σύγκριση με τα προηγούμενα πρότυπα. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται ευρέως σε καλωδιακή τηλεόραση και σε δίσκους Blu-ray.

Ως κωδικοποιητής βίντεο, το H.264 παράγεται συχνά σε μορφή κοντέινερ MPEG-4, η οποία χρησιμοποιεί την επέκταση .MP4, καθώς και QuickTime (.MOV), Flash (.F4V), 3GP για κινητά τηλέφωνα (.3GP), και το ρεύμα μεταφοράς MPEG (.ts). Μερικές φορές, ένα βίντεο H.264 κωδικοποιείται με ήχο συμπιεσμένο με τον κωδικοποιητή Advanced Audio Coding (AAC), ένα πρότυπο ISO/IEC (MPEG4 Part 3).

Πώς λειτουργεί το H.264/AVC;

Ο κωδικοποιητής βίντεο H.264 εκτελεί διαδικασίες πρόβλεψης, μετασχηματισμού και κωδικοποίησης για την παραγωγή μιας συμπιεσμένης ροής bit H.264. Χρησιμοποιεί ένα πρότυπο προσανατολισμένο σε μπλοκ με ανταγωνισμό κίνησης για την επεξεργασία καρέ περιεχομένου βίντεο. Η έξοδος θα είναι macroblocks που αποτελούνται από μεγέθη μπλοκ τόσο μεγάλα όσο 16×16 pixel.

Τώρα, ο αποκωδικοποιητής βίντεο H.264 εκτελεί συμπληρωματικές διεργασίες όπως αποκωδικοποίηση, αντίστροφο μετασχηματισμό και ανακατασκευή για την παραγωγή μιας αποκωδικοποιημένης ακολουθίας βίντεο. Λαμβάνει τη συμπιεσμένη ροή δυαδικών ψηφίων H. 264, αποκωδικοποιεί κάθε συντακτικό στοιχείο και εξάγει τις πληροφορίες όπως συντελεστές κβαντισμένου μετασχηματισμού, πληροφορίες πρόβλεψης, κ.λπ. Επιπλέον, αυτές οι πληροφορίες θα χρησιμοποιηθούν για την αντιστροφή της διαδικασίας κωδικοποίησης και την αναδημιουργία μιας ακολουθίας εικόνων βίντεο. Η διαδικασία κωδικοποίησης και αποκωδικοποίησης βίντεο H.264 φαίνεται παρακάτω.

Πλεονεκτήματα του H.264

1.Χαμηλότερη χρήση εύρους ζώνης και παρακολούθηση υψηλότερης ανάλυσης – Παρέχει υψηλής ποιότητας μετάδοση βίντεο πλήρους κίνησης με χαμηλότερες απαιτήσεις εύρους ζώνης και χαμηλότερο λανθάνοντα χρόνο απόπαραδοσιακά πρότυπα βίντεοόπως το MPEG-2. Το H.264 χρησιμοποιεί έναν αποτελεσματικό κωδικοποιητή που παρέχει εικόνες υψηλής ποιότητας και χρησιμοποιεί ελάχιστο εύρος ζώνης.

2.Χαμηλότερος ρυθμός bit H.264 από άλλες μορφές – Έχει 80% χαμηλότερο ρυθμό μετάδοσης bit από το βίντεο Motion JPEG. Υπολογίζεται ότι η εξοικονόμηση bitrate μπορεί να είναι 50% ή περισσότερο σε σύγκριση με το MPEG-2. Για παράδειγμα, το H.264 μπορεί να παρέχει καλύτερη ποιότητα εικόνας με τον ίδιο συμπιεσμένο ρυθμό μετάδοσης bit. Σε χαμηλότερο bitrate, παρέχει την ίδια ποιότητα εικόνας.

3.Μειωμένη ζήτηση για αποθήκευση βίντεο – Μειώνει το μέγεθος του περιεχομένου ψηφιακού αρχείου βίντεο κατά 50% και χρησιμοποιεί λιγότερο χώρο αποθήκευσης για την αποθήκευση βίντεο σε σύγκριση με άλλα πρότυπα που αποδεικνύονται απαραίτητα για την εύκολη μετάδοση βίντεο μέσω IP.

4.Απίστευτη ποιότητα βίντεο – Παρέχει καθαρό, υψηλής ποιότητας περιεχόμενο βίντεο με ρυθμό μετάδοσης δεδομένων ¼, που είναι το μισό μέγεθος από την άλλη μορφή βίντεο.

5.Πιο αποτελεσματικό – Είναι δύο φορές πιο αποτελεσματικό και το μέγεθος του αρχείου είναι 3 φορές μικρότερο από τους κωδικοποιητές MPEG-2 – καθιστώντας αυτή τη μορφή συμπίεσης πιο αποτελεσματική. Αυτός ο κωδικοποιητής έχει ως αποτέλεσμα χαμηλό εύρος ζώνης μετάδοσης για περιεχόμενο βίντεο.

6.Κατάλληλο για περιεχόμενο βίντεο αργής κίνησης – Είναι εξαιρετικά αποτελεσματικό για κωδικοποιητές βίντεο χαμηλής κίνησης που χρησιμοποιούν κάμερες megapixel.