Co to jest kodowanie wideo H.264? Jak działa kodek H.264?

W ciągu ostatnich kilku dekad technologia wideo przeszła szybką ewolucję. Wcześniej filmy składały się z dużych kolekcji zdjęć i do ich cyfryzacji używano zbyt dużych plików. Ale teraz kodowanie wideo przyniosło zmianę technologiczną – kompresję tych plików, aby zajmowały mniej miejsca. Możliwa jest także strumieniowa transmisja 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 związanych z jakością transmisji wideo. W dzisiejszym blogu dowiemy się szczegółowo, czym jest kodowanie wideo H.264, jak działa i jakie są jego zalety.

Co to jest H.264/AVC?

H.264 jest również nazywany zaawansowanym kodowaniem wideo (AVC) lub MPEG-4 część 10. Jest to technologia kompresji wideo opracowana wspólnie przez Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (jako H.264) i Międzynarodową Organizację Normalizacyjną/Międzynarodową Komisję Elektrotechniczną Moving Picture Grupa ekspertów (jako MPEG-4 część 10, Advanced Video Coding lub AVC).

Obecnie w strumieniowym przesyłaniu wideo najczęściej używany jest kodek H.264. Ten kodek to branżowy standard kompresji wideo, który pomaga twórcom nagrywać, kompresować i rozpowszechniać filmy online. Zapewnia dobrą jakość wideo przy niższych przepływnościach w porównaniu do poprzednich standardów. Dlatego jest szeroko stosowany w transmisjach telewizji kablowej i dyskach Blu-ray.

Jako kodek wideo H.264 jest często produkowany w formacie kontenera MPEG-4, który wykorzystuje rozszerzenie .MP4, a także QuickTime (.MOV), Flash (.F4V), 3GP dla telefonów komórkowych (.3GP), oraz strumień transportowy 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 przewidywania, transformacji i kodowania w celu wytworzenia skompresowanego strumienia bitów H.264. Wykorzystuje standard blokowy z konkurencją ruchu do przetwarzania klatek treści wideo. Wynikiem będą makrobloki składające się z bloków o rozmiarach sięgających 16×16 pikseli.

Teraz dekoder wideo H.264 wykonuje uzupełniające się procesy, 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 skwantowane współczynniki transformacji, informacje predykcyjne itp. Informacje te zostaną ponadto wykorzystane do odwrócenia procesu kodowania i odtworzenia sekwencji obrazów wideo. Poniżej pokazano proces kodowania i dekodowania wideo H.264.

Zalety H.264

1.Niższe wykorzystanie przepustowości i monitorowanie w wyższej rozdzielczości — zapewnia wysokiej jakości transmisję wideo w pełnym ruchu przy niższych wymaganiach dotyczących przepustowości i niższych opóźnieniach niżtradycyjne standardy wideojak MPEG-2. H.264 wykorzystuje wydajny kodek, który zapewnia wysokiej jakości obrazy i wykorzystuje minimalną przepustowość.

2.Niższa szybkość transmisji bitów H.264 w porównaniu z innymi formatami – ma o 80% niższą przepływność niż wideo w formacie Motion JPEG. Szacuje się, że oszczędność przepływności może wynosić 50% lub więcej w porównaniu z MPEG-2. Na przykład H.264 może zapewnić lepszą jakość obrazu przy tej samej skompresowanej przepływności. Przy niższej przepływności zapewnia tę samą jakość obrazu.

3.Zmniejszone zapotrzebowanie na przechowywanie wideo — zmniejsza rozmiar zawartości cyfrowych plików wideo o 50% i zużywa mniej pamięci do przechowywania wideo w porównaniu z innymi standardami, które okazują się niezbędne do umożliwienia łatwej transmisji wideo przez IP.

4.Niesamowita jakość wideo — zapewnia wyraźną, wysokiej jakości zawartość wideo przy szybkości transmisji danych wynoszącej ¼, czyli o połowę mniejszej niż w przypadku innego formatu wideo.

5.Bardziej wydajny – jest dwa razy bardziej wydajny, a rozmiar pliku jest 3 razy mniejszy niż w przypadku kodeków MPEG-2 – dzięki czemu ten format kompresji jest bardziej wydajny. Ten kodek powoduje niską przepustowość transmisji treści wideo.

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