การเข้ารหัสวิดีโอ H.264 คืออะไร ตัวแปลงสัญญาณ H.264 ทำงานอย่างไร

เทคโนโลยีวิดีโอมีการพัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมา ก่อนหน้านี้ วิดีโอถูกสร้างขึ้นจากคอลเลกชันภาพนิ่งจำนวนมาก และพวกเขาใช้ไฟล์ขนาดใหญ่เกินไปเพื่อทำให้เป็นดิจิทัล แต่ตอนนี้ การเข้ารหัสวิดีโอได้นำมาซึ่งการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยี โดยบีบอัดไฟล์เหล่านี้เพื่อใช้พื้นที่น้อยลง นอกจากนี้ยังสามารถสตรีมวิดีโอผ่านอินเทอร์เน็ตได้ทั้งแบบเรียลไทม์และตามความต้องการ

หนึ่งในเทคโนโลยีการเข้ารหัสที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือ H.264 (AVC – การเข้ารหัสวิดีโอขั้นสูง) ซึ่งสามารถแก้ไขปัญหาคุณภาพหลายประการเกี่ยวกับการแพร่ภาพวิดีโอได้ ในบล็อกวันนี้ เราจะมาเรียนรู้ว่าการเข้ารหัสวิดีโอ H.264 คืออะไร ทำงานอย่างไร และโดยละเอียดถึงข้อดี

H.264/AVC คืออะไร?

H.264 มีชื่อเรียกอีกอย่างว่า Advanced Video Coding (AVC) หรือ MPEG-4 ตอนที่ 10 เป็นเทคโนโลยีการบีบอัดวิดีโอที่พัฒนาร่วมกันโดย International Telecommunications Union (เช่น H.264) และ International Organisation for Standardization/International Electrotechnical Commission Moving Picture กลุ่มผู้เชี่ยวชาญ (เช่น MPEG-4 ตอนที่ 10, การเข้ารหัสวิดีโอขั้นสูง หรือ AVC)

ปัจจุบันตัวแปลงสัญญาณ H.264 ถูกใช้บ่อยที่สุดในการสตรีมวิดีโอ ตัวแปลงสัญญาณนี้เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับการบีบอัดวิดีโอที่ช่วยให้ผู้สร้างบันทึก บีบอัด และเผยแพร่วิดีโอออนไลน์ของตน ให้คุณภาพวิดีโอที่ดีด้วยบิตเรตที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับมาตรฐานก่อนหน้า ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการแพร่ภาพเคเบิลทีวีและดิสก์ Blu-ray

ในฐานะที่เป็นตัวแปลงสัญญาณวิดีโอ H.264 มักถูกสร้างขึ้นในรูปแบบคอนเทนเนอร์ MPEG-4 ซึ่งใช้นามสกุล .MP4 เช่นเดียวกับ QuickTime (.MOV), Flash (.F4V), 3GP สำหรับโทรศัพท์มือถือ (.3GP) และสตรีมการขนส่ง MPEG (.ts) บางครั้ง วิดีโอ H.264 จะถูกเข้ารหัสด้วยเสียงที่บีบอัดด้วยตัวแปลงสัญญาณ Advanced Audio Coding (AAC) ซึ่งเป็นมาตรฐาน ISO/IEC (MPEG4 ตอนที่ 3)

H.264/AVC ทำงานอย่างไร

ตัวเข้ารหัสวิดีโอ H.264 ดำเนินการคาดการณ์ การแปลง และการเข้ารหัสเพื่อสร้างสตรีมบิต H.264 ที่ถูกบีบอัด ใช้มาตรฐานแบบบล็อกพร้อมการแข่งขันด้านการเคลื่อนไหวเพื่อประมวลผลเฟรมของเนื้อหาวิดีโอ ผลลัพธ์จะเป็น Macroblock ที่ประกอบด้วยขนาดบล็อกใหญ่ถึง 16×16 พิกเซล

ขณะนี้ ตัวถอดรหัสวิดีโอ H.264 ดำเนินการกระบวนการเสริม เช่น การถอดรหัส การแปลงแบบผกผัน และการสร้างใหม่เพื่อสร้างลำดับวิดีโอที่ถอดรหัส โดยรับสตรีมบิต H.264 ที่ถูกบีบอัด ถอดรหัสองค์ประกอบไวยากรณ์แต่ละองค์ประกอบ และแยกข้อมูล เช่น ค่าสัมประสิทธิ์การแปลงเชิงปริมาณ ข้อมูลการทำนาย ฯลฯ นอกจากนี้ ข้อมูลนี้จะถูกนำมาใช้เพื่อย้อนกลับกระบวนการเข้ารหัส และสร้างลำดับของภาพวิดีโอขึ้นใหม่ กระบวนการเข้ารหัสและถอดรหัสวิดีโอ H.264 แสดงอยู่ด้านล่าง

ข้อดีของ H.264

1.การใช้แบนด์วิธที่ต่ำกว่าและการตรวจสอบความละเอียดสูงกว่า – ให้การส่งสัญญาณวิดีโอแบบเต็มคุณภาพสูงพร้อมความต้องการแบนด์วิธที่ต่ำกว่าและเวลาแฝงที่ต่ำกว่ามาตรฐานวิดีโอแบบดั้งเดิมเช่น MPEG-2 H.264 ใช้ตัวแปลงสัญญาณที่มีประสิทธิภาพซึ่งให้ภาพคุณภาพสูงและใช้แบนด์วิธน้อยที่สุด

2.บิตเรต H.264 ต่ำกว่ารูปแบบอื่น – มีบิตเรตต่ำกว่าวิดีโอ Motion JPEG ถึง 80% คาดว่าการประหยัดบิตเรตอาจอยู่ที่ 50% หรือมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับ MPEG-2 ตัวอย่างเช่น H.264 สามารถให้คุณภาพของภาพที่ดีขึ้นที่บิตเรตที่ถูกบีบอัดเท่าเดิม ด้วยบิตเรตที่ต่ำกว่า จะให้คุณภาพของภาพเท่าเดิม

3.ความต้องการพื้นที่จัดเก็บวิดีโอลดลง - ลดขนาดเนื้อหาไฟล์วิดีโอดิจิทัลลง 50% และใช้พื้นที่จัดเก็บวิดีโอน้อยลงเมื่อเทียบกับมาตรฐานอื่นๆ ที่พิสูจน์แล้วว่าจำเป็นเพื่อให้สามารถส่งวิดีโอผ่าน IP ได้อย่างง่ายดาย

4.คุณภาพวิดีโอที่น่าทึ่ง – ให้เนื้อหาวิดีโอคุณภาพสูงที่ชัดเจนที่อัตราข้อมูล ¼ ซึ่งมีขนาดเพียงครึ่งหนึ่งของรูปแบบวิดีโออื่นๆ

5.มีประสิทธิภาพมากขึ้น – มีประสิทธิภาพมากกว่าสองเท่า และขนาดไฟล์เล็กกว่าตัวแปลงสัญญาณ MPEG-2 ถึง 3 เท่า ทำให้รูปแบบการบีบอัดนี้มีประสิทธิภาพมากขึ้น ตัวแปลงสัญญาณนี้ส่งผลให้แบนด์วิดท์การรับส่งข้อมูลต่ำสำหรับเนื้อหาวิดีโอ

6.เหมาะสำหรับเนื้อหาวิดีโอสโลว์โมชั่น – มีประสิทธิภาพอย่างมากสำหรับตัวแปลงสัญญาณวิดีโอสโลว์โมชั่นโดยใช้กล้องเมกะพิกเซล