Fotó: Visual Hunt
Tömörítés  mesterfokon

Tömörítés mesterfokon

HEVC/H.265: A Next-Gen videotömörítési technológia

A videotartalmak egyre inkább uralják az internetet, és a fejlődés nyomán hamarosan új „varázsszó” lesz a CCTV világában is. Ez pedig a H.265/HEVC tömörítés, amelyről Nagy Péter készített összefoglalót.

tomorites

 

A H.265 az új tömörítési formátum, melynek alapja természetesen a jelenleg legelterjedtebb H.264, de annak alapvető technológiáját meghagyva, a releváns területeket továbbfejlesztve alakították ki az új algoritmust. A Day&Night, a megapixel és a Full HD után tehát a H.265/HEVC tömörítés lehet az új varázsszó, már csak azért is, mert nyakunkon az új videofelbontás-őrület: a 4K.

A 4K (3840×2160 pixel) formátum pedig a H.265/HEVC tömörítést használja.

MINDENKI, MINDIG VIDEÓT NÉZ…

Az informatikában hozzászoktunk az iparágon évente végigsöprő forradalmi újításokhoz. Ráadásul az új, a korábbinál hatékonyabb videotömörítési algoritmus elterjedését több különböző folyamat egyidejű megjelenése tette szükségessé.

  • Az internet adatforgalmának ma több mint a 70%-át a videostreamelés, letöltés adja.
  • Az iparági előrejelzések szerint 2018-ra ez az arány már 90% fölött lesz.
  • Terjed a 4K felbontás:
    • egyre több mobil képes 4K videót rögzíteni
    • egyre több 4K felbontás megjelenítésére alkalmas kijelző, TV jelenik meg
    • a legnagyobb online videótartalom-szolgáltatóknál (Netflix, YouTube) már elérhetőek a 4K tartalmak
    • már a 8K (7680×4320) felbontás is látható a horizonton

Mindezzel párhuzamosan az internet hálózati infrastruktúrája fejlődik ugyan, de a sávszélességre éhes felhasználók étvágyát nem könnyű kielégíteni!

Nyilvánvaló megoldás, hogy hatékonyabb videótömörítési eljárást kell alkalmazni. Ez pedig nem más, mint a HEVC, vagyis High Efiiciency Video Coding – nagy hatékonyságú videókódolás, más nevén H.265.

töm2_opt

Fotó: Visual Hunt

A kezdeti hírek is arról szóltak és az alapvető cél is az volt, hogy a felére lehessen csökkenteni a H.264-gyel elérhető fájlméretet a minőség megtartása mellett. Ez hellyel-közzel sikerült is. A Wikipedián a „High Efficiency Video Coding” lapon az alábbi táblázat érhető el, arra vonatkozóan, hogy egy adott minőségű videót hány százalékra sikerült csökkenteni a H.264-hez képest átlagos bitráta mellett.

tomorites2

Látható, hogy kizárólag az alacsonyabb felbontások esetében voltak képesek a felére csökkentést legalább megközelíteni. Egy 480p felbontású H.265-ös videó mindössze 52%-a H.264-es verziónak, de gondoljunk bele: a 4K UHD felbontás esetében elérhető, nagyságrendileg 35%-os méretcsökkenés is igen jelentősnek mondható!

Összehasonlítva a H.264-gyel a H.265 legnagyobb erőssége a tömörítési arány, illetve – ahogy a nevében is szerepel (High Efficiency Video Coding) – a nagy hatékonyságú tömörítés. Azonos minőség mellett képes akár 50%-kal csökkenteni a bitrátát, így a kódolás hatékonysága akár kétszeres is lehet a H.264-hez képest.

A HEVC/H.265 titkai

Több oka is van annak, hogy miért képes erre a H.265: az egyik legfontosabb, hogy változó méretű mintavételezési blokkokat alkalmaz.

Szemben a H.264 maximális 16×16 pixeles makroblokkjaival, a H.265 által alkalmazott makroblokkok mérete az előre jelzett képtartalom függvényében 2×2 és 64×64 pixel között változik.

A HEVC/H.265 algoritmusa ugyanazt a kettős kódolást használja, mint a H.264. Ennek alapja, hogy a képek között és képen belül is valószínűség alapú (Planar) előrejelzést alkalmaz. A különbség, hogy míg a H.264 maximálisan 16×16 pixeles makroblokkot használt az előrejelzések mintavételezési helyeként, addig a H.265 képes megváltoztatni a makroblokkok méretét 2×2 és 64×64 pixel között. A legnagyobb méretű, tehát 64×64-es makroblokk nyilvánvalóan a legkevésbé összetett képterületekre vonatkozik. Minél részletesebb a kép, annál kisebb a mintavételezési makroblokk mérete. További különbség, hogy a képen belüli előrejelzésnél a H.264 mindössze 8 irányvektort használ, a H.265 pedig már 33-at!

A H.265-nél alapvető elvárás volt, hogy a jobb tömörítés mellett, a 4K miatt lényeges 10 bites színmélységet is képes legyen kezelni, miközben a maximálisan támogatott 8K (7680×4320) felbontás akár 600 képkocka per másodperc! Az algoritmus komplexitása miatt jelentős számítási teljesítménynövekedéssel kell számolni mind a kódolási (kb. 10-szeres), mind a dekódolási oldalon (kb. 2-szeres). Egy IP alapú videomegfigyelő rendszer esetében a kódolási oldal az maga a kamera. Egy mai átlagos Full HD IP kamera maximális számítási képessége, vagyis a benne lévő processzor teljesítménye is elegendő már ehhez a megnövekedett igényhez. Jól ismert, hogy az IP kamerákban lévő processzor jóval nagyobb teljesítményre is képes annál, mint amit átlagosan igényelnek tőle. A dekódolási oldalon pedig egy NVR esetében a nagyságrendileg kétszer nagyobb számítási igény szintén nem jelenthet problémát. Létező, meglévő technológiákról beszélünk.

Jogos a kérdés, hogy miért is van szükség ilyen részletes képanyagra a videomegfigyelő rendszerek esetében. Az IP technológiában a magas felbontás a különböző szoftveres analitikai funkciók még hatékonyabb működését segíti elő. Az eddig használt „otthagyott tárgy”, „kijelölt területen belüli mozgás” és az arcfelismerés mellett akár a viselkedés szoftveres vizsgálata is lehetségessé válik. A helyi, valamint távoli rögzítés mellett nem is olyan sokára a felhő alapú videómegfigyelő rendszerek jelentik a jövőt.

Kapcsolódó cikkek