Высокоэффективное кодирование видео

редактировать
Формат сжатия видео, успешно H.264 / MPEG-4 AVC
HEVC / H.265 / MPEG-H Часть 2
Высокоэффективное кодирование видео
СтатусДействует
Год начала2013
Последняя версияНоябрь 2019
ОрганизацияITU-T, ISO, IEC
КомитетИсследовательская комиссия ITU-T 16, VCEG, MPEG
Базовые стандартыH.261, H.262, H.263, H.264, MPEG -1
Связанные стандартыH.266
Доменнагрузка на видео
Веб-сайтwww.itu.int / rec / T - REC-H.265

Высокоэффективное кодирование видео (HEVC ), также известное как H.265 и MPEG-H Часть 2, это стандартного сжатия видео, как часть проекта MPEG-H как преемник широко используемого Advanced Video Coding (AVC, H.264 или MPEG-4 Часть 10). По сравнению с AVC, HEVC предлагает от 25% до 50% лучшее сжатие данных при том же уровне качества видео или улучшенное качество видео при той же скорости передачи данных . Он поддерживает разрешение до 8192 × 4320, включая 8K UHD, и отличие от преимущественно 8-битного AVC, профиль Main10 с более высокой точностью воспроизведения HEVC встроен почти во все поддерживаемое оборудование.

В то время как AVC использует целочисленное дискретное косинусное преобразование (DCT) с размерами блоков 4x4 и 8x8, HEVC использует целочисленные DCT, а DST преобразование с различными размерами блоков от 4x4 до 32x32. Высокоэффективный формат изображения (HEIF) основан на HEVC. По состоянию на 2019 год, HEVC используется 43% разработчиков видео и является вторым по распространенности форматом кодирования видео после AVC.

Содержание

  • 1 Концепция
  • 2 История
    • 2.1 Предыдущая работа
    • 2.2 Стандартизация
    • 2.3 Патентное лицензирование
      • 2.3.1 Патентообладатели
    • 2.4 Версии
    • 2.5 Реализации и продукты
      • 2.5.1 2012
      • 2.5.2 2013
      • 2.5.3 2014
      • 2.5.4 2015
      • 2.5.5 2016
      • 2.5.6 2017
      • 2.5.7 2018
  • 3 Эффективность кодирования
  • 4 Характеристики
    • 4.1 Кодирование видео слоя
    • 4.2 Инструменты кодирования
      • 4.2.1 Блок дерева кодирования
      • 4.2.2 Обратные преобразования
      • 4.2.3 Инструменты параллельной обработки
      • 4.2.4 Другие инструменты кодирования
      • 4.2.5 Фильтры <цикла568>4.2.6 Расширения диапазона
      • 4.2.7 Расширения кодирования содержимого экрана
  • 5 Профили
    • 5.1 Профили версии 1
      • 5.1.1 Основное
      • 5.1.2 Основное 10
      • 5.1. 3 Основное неподвижное изображение
    • 5.2 Профили версии 2
    • 5.3 Профили версии 3 и выше
  • 6 Уровни и уровни
    • 6.1 Буфер декодированного изображения
  • 7 Контейнеры
  • 8 Условия патентной лицензии
    • 8.1 п rovision для бесплатного программного обеспечения
  • 9 Универсальное кодирование видео
  • 10 См. Также
  • 11 Ссылки
    • 11.1 Библиография
  • 12 Внешние ссылки

Концепция

В большинстве случаев HEVC является расширением концепций H.264 / MPEG-4 AVC. Оба работают, сравнивая разные части кадра видео, которые являются избыточными в пределах одного кадра, так и между последовательными кадрами. Эти избыточные области заменяются кратким описанием вместо исходных пикселей. Основные изменения для HEVC включают расширение использования шаблонов и разностного кодирования с 16 × 16 пикселей до размеров до 64 × 64, улучшенную сегментацию с переменным размером блока, улучшенное «внутреннее» предсказание в пределах того же изображения, улучшенное предсказание изображения движения и объединение области движения, улучшенная фильтрация компенсации движения и дополнительный этап фильтрации, называемый адаптивной к выборке фильтрацией с ущерба. Эффективное использование этих улучшений требует гораздо большей обработки сигналов для сжатия видео, но оказывает меньшее влияние на объем вычислений, необходимых для распаковки.

HEVC был стандартизирован Объединенной группой сотрудничества по кодированию видео (JCT-VC), результатом сотрудничества между ISO /IEC MPEG и 16-я Исследовательская комиссия МСЭ-Т VCEG. Группа ISO / IEC называет его MPEG-H Part 2, а ITU-T - H.265. Первая версия стандарта HEVC была ратифицирована в январе 2013 года и опубликована в июне 2013 года. Вторая версия с расширениями многовидового режима (MV-HEVC), расширениями диапазона (RExt) и расширениями масштабируемости (SHVC) была завершена и утверждена в 2014 году. и опубликованы в начале 2015 года. Расширения для 3D-видео (3D-HEVC) были завершены в начале 2015 года, расширение для кодирования содержимого экрана (SCC) было завершено в начале 2016 года и опубликовано в начале 2017 года, охватывая видео, содержащая визуализированную графика, текст или анимация, а также (или вместо) видеосцены, снятые камеры. В октябре 2017 года стандарт был признан Primetime Emmy Engineering Award как оказало существенное влияние на телевидения.

HEVC содержит технологии, защищенные патентами принадлежит организациям, участвовавшим в JCT-VC. Для реализации устройства или программного приложения, использующего HEVC, может потребоваться лицензия от держателей патентов HEVC. ИСО / МЭК и МСЭ требуют, чтобы компании предлагали свои патенты на разумных и недискриминационных условиях лицензирования (RAND). Патентные лицензии можно получить непосредственно у патентообладателя или через органы лицензирования патентов, таких как MPEG LA, HEVC Advance и Velos Media.

Комбинированные лицензионные сборы, предлагаемые в настоящее время всеми патентными лицензирующими средствами, выше, чем для AVC. Лицензионные сборы являются одной из основных причин внедрения HEVC в Интернете, и именно поэтому некоторые из систем технологических компаний (Amazon, AMD, Apple, ARM, Cisco, Google, Intel, Microsoft, Mozilla, Netflix, Nvidia и другие) присоединились к Alliance for Open Media, который завершил бесплатный альтернативный формат кодирования видео AV1 на 28 марта 2018 г.

История

Формат HEVC разработан более чем десятком организаций со всего мира. Большинство активных патентных взносов в развитие формата HEVC поступило от пяти организаций: Samsung Electronics (4249 патентов), General Electric (1127 патентов), MK Holdings (907 патентов)., NTT (878 патентов) и JVC Kenwood (628 патентов). Другие патентообладатели: Fujitsu, Apple, Canon, Колумбийский университет, KAIST, Kwangwoon University, MIT, Sungkyunkwan University, Funai, Hikvision, KBS, KT и NEC.

Предыдущая работа

В 2004 году ITU-T Группа экспертов по кодированию видео (VCEG) начала серьезного исследования достижений, которые создают новый стандарт сжатия видео. стандарта H.264 / MPEG-4 AVC ). В октябре 2004 года были рассмотрены различные методы потенциального улучшения стандарта H.264 / MPEG-4 AVC. В 2005 г., далее на следующем изучении VCEG, VCEG начала обозначать ключевые темы как «ключевые технические области» для дальнейшего изучения. Кодовая база программного обеспечения, называемая кодовой базой KTA, создана для оценки таких предложений. Программное обеспечение KTA было основано на эталонном программном правительстве Joint Model (JM), которое было разработано группой разработчиков MPEG и VCEG Joint Video Team для H.264 / MPEG-4 AVC. Дополнительные предложенные технологии были интегрированы в программное обеспечение KTA и протестированы в ходе экспериментов в течение следующих четырех лет. MPEG и VCEG создали Совместную группу по кодированию видео (JCT-VC ) для разработки стандарта HEVC.

Были рассмотрены два подхода к стандартизации технологии улучшенного сжатия: либо создание нового стандарта, либо создание расширений H.264 / MPEG-4 AVC. Проект предварительные названия H.265 и H.NGVC (кодирование видео следующего поколения) и был основной частью работы VCEG до его превращения в совместный проект HEVC с MPEG в 2010 году.

предварительные требования для NGVC заключались в возможности иметь битрейт снижение на 50% при том же субъективном качестве изображения по сравнению с H.264 / MPEG-4 AVC High Profile и вычислительной сложностью в диапазоне от 1/2 до В 3 раза больше, чем у High. NGVC может обеспечить снижение скорости передачи данных на 25% вместе с уменьшением сложности на 50% при том же воспринимаемом качестве видео, что и профиль High, или большее снижение скорости передачи данных при несколько более высокой сложности.

The ISO / IEC Группа экспертов по движущимся изображениям (MPEG) начала аналогичный проект в 2007 году, названный Высокопроизводительное кодирование видео. Соглашение о снижении скорости передачи данных на 50% было решено в качестве цели проекта к июлю 2007 года. Ранние оценки были выполнены с модификациями эталонного кодировщика KTA, разработанного VCEG. К июлю 2009 года результаты экспериментов показали, что среднее уменьшение битов примерно на 20% по сравнению с AVC High Profile; Эти результаты результаты побудили MPEG начать свои усилия по стандартизации в сотрудничестве с VCEG.

Стандартизация

Официальный совместный конкурс предложений по технологии сжатия видео был опубликован в январе 2010 года VCEG. и MPEG, и предложения были оценены на первом языке совместной группы сотрудничества MPEG и VCEG по кодированию видео (JCT-VC), которое состоялось в апреле 2010 года. Всего было подано 27 полных предложений. Оценки показали, что некоторые предложения могут достичь того же визуального качества, что и AVC, только при половинной скорости передачи данных во многих тестовых случаях за счет увеличения вычислительной сложности в 2–10 раз, а некоторые предложения достигли хорошего субъективного качества и результатов по скорости передачи данных. с большей вычислительной сложностью, чем эталонное кодирование AVC High Profile. На этой встрече для совместного проекта было принято название High Efficiency Video Coding (HEVC). Начиная с этой программы, JCT-VC объединил функции некоторых из лучших предложений в единую программную базу кода и «Рассматриваемую тестовую модель», а также провел дальнейшие эксперименты для оценки предлагаемых функций. Первый рабочий проект спецификации HEVC был подготовлен к третьему совещанию JCT-VC в октябре 2010 г. Многие изменения в инструментах кодирования и конфигурации HEVC были внесены на более поздних совещаниях JCT-VC.

25 января 2013 г., ITU объявил, что HEVC получил одобрение (получение) на первом этапе в Альтернативном процессе утверждения (AAP) ITU-T. В тот же день MPEG объявил, что HEVC получил статус окончательного проекта международного стандарта (FDIS) в процессе стандартизации MPEG.

13 апреля 2013 года HEVC / H.265 был утвержден в стандарте ITU-T. стандарт. Стандарт был официально опубликован ITU-T 7 июня 2013 г. и ISO / IEC 25 ноября 2013 г.

11 июля 2014 г. MPEG объявил, что 2-е издание HEVC будет содержать недавно завершенные расширения, которые включают в себя многоэкранные расширения (MV-HEVC), расширения диапазона (RExt) и расширения масштабируемости (SHVC).

29 октября 2014 года была утверждена версия 2 HEVC / H.265 как стандарт ITU-T. Затем он был официально опубликован 12 января 2015 г.

29 апреля 2015 г. HEVC / H.265 версии 3 был утвержден в качестве стандарта ITU-T.

3 июня 2016 г., HEVC / H.265 версии 4 был одобрен в ITU-T.

22 декабря 2016 года HEVC / H.265 версии 4 был утвержден в качестве ITU -T.

Патентное лицензирование

29 сентября 2014 года MPEG LA объявила о своей лицензии HEVC, которая распространяется на основные патенты 23 компаний. Первые 100 000 «устройств» (включая программные реализации) без лицензионных отчислений, а после этого плата составляет 0,20 доллара США за устройство до годового лимита в 25 миллионов долларов. Это значительно дороже, чем плата за AVC, которая составляет 0,10 доллара за устройство, тем же отказом в 100000 долларов и годовым лимитом в 6,5 миллиона долларов. MPEG LA не взимает плату за контент, но производители не упускают возможность использовать контент. Лицензия была расширена, чтобы включить профили в версии 2 стандарта HEVC.

Когда были объявлены условия MPEG LA, комментаторы отметили, что ряд известных патентообладателей не входили в группу. Среди них были ATT, Microsoft, Nokia и Motorola. В то время предполагалось, что эти компании сформируют свой собственный лицензионный пул, чтобы конкурировать с пулом MPEG LA или пополнить его. Такая группа была официально объявлена ​​26 марта 2015 года как HEVC Advance. Условия, охватывающие 500 основных патентов, были объявлены 22 июля 2015 года со ставками, которые зависят от страны продажи, типа устройства, профиля HEVC, расширений HEVC и дополнительных функций HEVC. В условиях MPEG LA, HEVC Advance повторно ввел лицензионные сборы на контент, закодированный с помощью HEVC, посредством платы за распределение доходов.

Первоначальная лицензия HEVC Advance максимальная ставка вознаграждения в размере 2,60 доллара США за устройство для стран Региона 1 и Ставка вознаграждения за контент в размере 0,5% от дохода, полученного от видеосервисов HEVC. Страны региона 1 в лицензии HEVC Advance включает США, Канаду, Европейский Союз, Японию, Южную Корею, Австралию, Новую Зеландию и другие. Страны Региона 2 - это страны, не используйте в списке стран Региона 1. Лицензия HEVC Advanceval максимальную ставку в размере 1,30 доллара США за устройство для стран Региона 2. В отличие от MPEG LA, годового ограничения не было. Вдобавок к этому HEVC Аванс также взимает комиссию в размере 0,5% от дохода, полученного от видеоуслуг, кодирующих контент в HEVC.

Когда они были объявлены отраслевые обозреватели выразили серьезную потребную негативную реакцию по поводу «необоснованных и жадных" сборы за устройства, которые примерно в семь раз превышают сборы MPEG LA. Что в 28 раз дороже, чем у AVC, лицензионные сборы за контент. Это произошло к призыву к контент-трансферам. «Владельцам контента объединиться и согласиться не получать лицензию от HEVC Advance». такие как Daala и VP9.

. 18 декабря 2015 года HEVC Advance объявила об изменении ставок роялти. Изменения, включая максимальную ставку роялти для стран Региона 1 до 2,03 доллара США за устройство, установление Ежегодный лимит платежа для компании составляет 40 миллионов долларов США за устройства, 5 миллионов долларов США. долларов США за контент и 2 миллиона долларов США за дополнительные функции.

3 февраля 2016 года Technicolor SA заявила, что они вышли из патентного пула HEVC Advance и будут напрямую лицензировать свои патенты HEVC. HEVC Advance ранее перечислял 12 патентов от Technicolor. Technicolor объявила о своем воссоединении 22 октября 2019 года.

22 ноября 2016 года HEVC Advance объявила о крупной инициативе, пересмотрев свою политику, позволяющую распространять программные реализации HEVC непосредственно на потребительские мобильные устройства и личные компьютеры без лицензионных отчислений, без патентной лицензии.

31 марта 2017 года Velos Media объявила о своей лицензии HEVC, которая распространяется на основные патенты Ericsson, Panasonic, Qualcomm Incorporated, Sharp и Sony.

По состоянию на апрель 2019 года список патентов MPEG LA HEVC составляет 164 страницы.

Патентообладатели

Следующие организации в настоящее время наиболее активными патентами патентных пулах HEVC, перечисленных MPEG LA и HEVC Advance.

Организацияактивные. патентыСсылка
Samsung Electronics 4249
General Electric (GE)1127
MK Holdings0907
Nippon Telegraph and Telephone (включая NTT Docomo )0878
JVC Kenwood 0628
Dolby Laboratories 0624
Infobridge Pte. Ltd.0572
Mitsubishi Electric 0401
SK Telecom (включая SK Planet )0380
MediaTek (через HFI Inc.)0337
Университет Седжон 0330
KT Corp 0289
Philips 0230
IP-мост Godo Kaisha 0219
NEC Корпорация0219
Исследовательский институт электроники и телекоммуникаций (ETRI) Кореи0208
Canon Inc. 0180
Тагиван II0162
Fujitsu 0144
Университет Кён Хи 0103

Версии

Версии стандарта HEVC / H.265, использующие дату утверждения ITU-T.

  • Версия 1: (13 апреля 2013 г.) Первая утвержденная версия стандарта HEVC / H.265, содержащая профили Main, Main10 и Main Still Picture.
  • Версия 2: (29 октября 2014 г.) Вторая утверждена версия стандарта HEVC / H.265, которая определяет 21 профиль диапазона, два профиля масштабируемых расширений и один профиль расширений с использованием представми.
  • Версия 3: (29 апреля 2015 г.) Третье утверждение d версии стандарта HEVC / H.265, который, сэр профиль 3D Main.
  • Версия 4: (22 декабря 2016 г.) Четвертая утвержденная версия стандарта HEVC / H.265, которая устанавливает семь расширений кодирования пакета профилей, трех профилей расширений с высокой пропускной способностью и четырех профилей масштабируемых расширений.

Реализации и продукты

2012

29 февраля 2012 г., на Всемирном конгрессе мобильных устройств 2012, Qualcomm использовала декодер HEVC, работающий на планшетах Android, с двухъядерным процессором Qualcomm Snapdragon S4, работающим по схеме 1,5 ГГц, форм H.264 / MPEG-4 AVC и HEVC. версии одного и того же видеоконтента воспроизводятся бок о бок. Сообщается, что в этой демонстрации HEVC продемонстрировал снижение скорости передачи данных почти на 50% по сравнению с H.264 / MPEG-4 AVC.

2013

11 февраля 2013 г. исследователи из MIT продемонстрировал первый в мире опубликованный декодер ASIC HEVC на Международной конференции по твердотельным схемам (ISSCC) 2013. Их чип был способен декодировать видеопоток 3840 × 2160p при 30 кадрах в секунду в реальном времени, потребляя мощностью менее 0,1 Вт.

3 апреля 2013 года Ateme объявила о доступности первой реализации программного проигрывателя HEVC с открытым исходным кодом на основе декодера OpenHEVC и GPAC видеопроигрыватель, оба лицензированы под LGPL. Декодер OpenHEVC поддерживает основной профиль HEVC и может декодировать видео 1080p со скоростью 30 кадров в секунду с использованием одноядерного процессора. Транскодер в реальном времени, поддерживающий HEVC и используемый в сочетании с видеоплеером GPAC, был показан на стенде ATEME на выставке NAB Show в апреле 2013 года.

23 июля 2013 года MulticoreWare объявила, и сделал исходный код доступным для x265 библиотеки кодировщика HEVC по лицензии GPL v2.

8 августа 2013 г. Nippon Telegraph and Telephone объявила о выпуске своего программного кодировщика HEVC-1000 SDK, который поддерживает профиль Main 10, разрешение до 7680 × 4320 и частоту кадров до 120 кадров в секунду.

14 ноября 2013 г. DivX разработчики опубликовали информацию о производительности декодирования HEVC с использованием процессора Intel i7 с тактовой частотой 3,5 ГГц с 4 ядрами и 8 потоками. Декодер DivX 10.1 Beta обеспечивает скорость 210,9 кадра в секунду при разрешении 720p, 101,5 кадра в секунду при разрешении 1080p и 29,6 кадра в секунду при разрешении 4K.

18 декабря 2013 года ViXS Systems объявила о поставках своего XCode ( (не путать с Apple Xcode IDE для MacOS) 6400 SoC, который был первым SoC, который поддерживал профиль Main 10 HEVC.

2014

5 апреля 2014 г. на выставке NAB компании eBrisk Video, Inc. и Altera Corporation продемонстрировали кодировщик HEVC Main10 с ускорением FPGA, который кодировал видео 4Kp60 / 10-бит в реальном времени с использованием двойного процессора Xeon E5-2697. -v2.

13 августа 2014 года Ittiam Systems объявляет о выпуске своего кодека H.265 / HEVC третьего поколения с поддержкой 12-битного формата 4: 2: 2.

5 сентября 2014 года Ассоциация дисков Blu-ray объявила, что спецификация 4K Blu-ray Disc будет поддерживать видео 4K в кодировке HEVC со скоростью 60 кадров в секунду, Рек. 2020 цветовое пространство, расширенный динамический диапазон (PQ и HLG ) и 10-битная глубина цвета. Диски Blu-ray 4K имеют скорость передачи данных не менее 50 Мбит / с и емкость диска до 100 ГБ. Диски и плееры 4K Blu-ray стали доступны для покупки в 2015 или 2016 году.

9 сентября 2014 года Apple анонсировала iPhone 6 и iPhone 6 Plus, которые поддерживают HEVC / H.265 для FaceTime по сотовой сети.

18 сентября 2014 года Nvidia выпустила видеокарты GeForce GTX 980 (GM204) и GTX 970 (GM204), в которые входят Nvidia NVENC, первый в мире аппаратный кодировщик HEVC на дискретной видеокарте.

31 октября 2014 года Microsoft подтвердила, что Windows 10 будет поддерживать HEVC. из коробки, согласно заявлению Габриэля Аула, руководителя группы данных и основ Microsoft Operating Systems Group. В Windows 10 Technical Preview Build 9860 добавлена ​​поддержка на уровне платформы для HEVC и Matroska.

3 ноября 2014 г. был выпущен Android Lollipop с готовой поддержкой HEVC. с использованием программного обеспечения Ittiam Systems '.

2015

5 января 2015 года ViXS Systems анонсировала XCode 6800, который является первым SoC, поддерживающим профиль Main 12 HEVC.

5 января 2015 года Nvidia официально анонсировала SoC Tegra X1 с полным аппаратным декодированием HEVC с фиксированными функциями.

22 января 2015 года Nvidia выпустила GeForce GTX 960 (GM206), которая включает в себя первый в мире аппаратный декодер HEVC Main / Main10 с полной фиксированной функцией в дискретной видеокарте.

23 февраля 2015 г. Advanced Micro Devices (AMD) объявили, что их ASIC UVD, входящие в состав APU Carrizo, станут первыми процессорами на базе x86, имеющими аппаратный декодер HEVC.

27 февраля 2015 г., Выпущен медиаплеер VLC версии 2.2.0 с надежной поддержкой воспроизведения HEVC. Соответствующие версии на Android и iOS также могут воспроизводить HEVC.

31 марта 2015 г. компания VITEC объявила о выпуске MGW Ace, который стал первым портативным кодировщиком HEVC на 100% аппаратной основе, обеспечивающим кодирование HEVC для мобильных устройств.

5 августа 2015 г. корпорация Intel выпустила Skylake продукты с полностью фиксированной функцией Main / 8-битное декодирование / кодирование и гибридное / частичное Main10 / 10-битное декодирование.

9 сентября 2015 г. Apple анонсировала чип Apple A9, впервые использованный в iPhone 6S, его первом процессоре с аппаратным HEVC. декодер, поддерживающий Main 8 и 10. Эта функция не будет разблокирована до выпуска iOS 11 в 2017 г.

2016

11 апреля 2016 г. полная версия HEVC ( H.265) была объявлена ​​в новейшей версии MythTV (0.28).

30 августа 2016 года Intel официально анонсировала процессоры Core 7-го поколения (Kaby Lake ) с полной фиксированной функцией аппаратного декодирования HEVC Main10.

7 сентября 2016 года Apple анонсировала первый использованный чип Apple A10. в iPhone 7, его первом процессоре с аппаратным кодировщиком HEVC, поддерживающим Main 8 и 10. Эта функция не будет разблокирована до выпуска iOS 11 в 2017 году.

25 октября 2016 года Nvidia выпустила GeForce GTX 1050Ti (GP107) и GeForce GTX 1050 (GP107), которые включают полностью фиксированную функцию HEV. C аппаратный декодер Main10 / Main12.

2017

5 июня 2017 г. Apple объявила о поддержке HEVC H.265 в macOS High Sierra, iOS 11, tvOS, HTTP Live Streaming и Safari.

25 июня 2017 года Microsoft выпустила бесплатное расширение приложения HEVC для Windows 10, что позволяет некоторым устройствам с Windows 10 с оборудованием для декодирования HEVC воспроизводить видео с использованием формата HEVC внутри любого приложения.

19 сентября 2017 г. Apple выпустила iOS 11 и tvOS 11 с поддержкой кодирования и декодирования HEVC.

25 сентября 2017 года Apple выпустила macOS High Sierra с поддержкой кодирования и декодирования HEVC.

28 сентября 2017 г. GoPro выпустила экшн-камеру Hero6 Black с кодировкой видео 4K60P HEVC.

17 октября 2017 г. Microsoft удалила поддержку декодирования HEVC из Windows 10 с обновлением Fall Creators Update версии 1709, сделав вместо этого доступным HEVC в виде отдельной платной загрузки из Microsoft Store.

2 ноября 2017 г. Nvidia выпустила видеокарту GeForce GTX 1070 Ti (GP104), которая включает полностью фиксированный аппаратный декодер HEVC Main10 / Main12.

2018

20 сентября 2018 года Nvidia выпустила GeForce RTX 2080 (TU104), которая включает полностью фиксированную функцию аппаратного декодера HEVC Main 4: 4: 4 12.

Эффективность кодирования

Блок-схема HEVC

Дизайн большинства стандартов кодирования видео в первую очередь направлен на обеспечение максимальной эффективности кодирования. Эффективность кодирования - это способность кодировать видео с минимально возможной скоростью передачи данных при сохранении определенного уровня качества видео. Существует два стандартных способа измерения эффективности кодирования стандарта кодирования видео: использовать объективную метрику, например пиковое отношение сигнал / шум (PSNR), или использовать субъективную оценку видео. качество. Субъективная оценка качества видео считается наиболее важным способом измерения стандарта кодирования видео, поскольку люди воспринимают качество видео субъективно.

HEVC выигрывает от использования более крупного блока дерева кодирования (CTU) размеры. Это было показано в тестах PSNR с кодировщиком HM-8.0 HEVC, где он был вынужден использовать постепенно уменьшающиеся размеры CTU. Для всех тестовых последовательностей при сравнении с размером 64 × 64 CTU было показано, что битовая скорость HEVC увеличилась на 2,2% при принудительном использовании размера 32 × 32 CTU и на 11,0% при принудительном использовании размера 16 × Размер 16 CTU. В тестовых последовательностях класса A, где разрешение видео составляло 2560 × 1600, по сравнению с размером 64 × 64 CTU, было показано, что битовая скорость HEVC увеличилась на 5,7% при принудительном использовании размера 32 × 32 CTU., и увеличился на 28,2% при использовании размера 16 × 16 CTU. Тесты показали, что большие размеры CTU повышают эффективность кодирования, а также сокращают время декодирования.

Основной профиль HEVC (MP) сравнивался по эффективности кодирования с H.264 / MPEG-4 AVC High Profile (HP), MPEG-4 Расширенный простой профиль (ASP), H.263 Профиль с высокой задержкой (HLP) и H.262 / MPEG-2 Основной профиль (MP). Кодирование видео было выполнено для развлекательных приложений, и для девяти тестовых последовательностей видео с использованием кодировщика HM-8.0 HEVC было создано двенадцать различных битрейтов. Из девяти тестовых последовательностей видео пять были с разрешением HD, а четыре были с разрешением WVGA (800 × 480). Снижение битовой скорости для HEVC было определено на основе PSNR с HEVC, имеющим снижение битовой скорости на 35,4% по сравнению с H.264 / MPEG-4 AVC HP, 63,7% по сравнению с MPEG-4 ASP, 65,1% по сравнению с H.263 HLP, и 70,8% по сравнению с H.262 / MPEG-2 MP.

HEVC MP также сравнивался с H.264 / MPEG-4 AVC HP по субъективному качеству видео. Кодирование видео было выполнено для развлекательных приложений, и для девяти тестовых последовательностей видео с использованием кодировщика HM-5.0 HEVC были созданы четыре разных битрейта. Субъективная оценка была проведена раньше, чем сравнение PSNR, и поэтому использовалась более ранняя версия кодировщика HEVC, которая имела немного более низкую производительность. Снижение скорости передачи данных определялось на основе субъективной оценки с использованием значений средней оценки мнения. Общее субъективное снижение битрейта для HEVC MP по сравнению с H.264 / MPEG-4 AVC HP составило 49,3%.

Федеральная политехническая школа Лозанны (EPFL) провела исследование для оценки субъективного качества видео HEVC при разрешении. выше, чем HDTV. Исследование проводилось с тремя видео с разрешением 3840 × 1744 при 24 кадрах в секунду, 3840 × 2048 при 30 кадрах в секунду и 3840 × 2160 при 30 кадрах в секунду. Пятисекундные видеопоследовательности показывали людей на улице, движение и сцену из открытого исходного кода компьютерной анимации фильма Sintel. Видеопоследовательности были закодированы с пятью различными битрейтами с использованием кодировщика HM-6.1.1 HEVC и кодировщика JM-18.3 H.264 / MPEG-4 AVC. Субъективное снижение скорости передачи данных определялось на основе субъективной оценки с использованием средних значений оценки мнения. Исследование сравнивало HEVC MP с H.264 / MPEG-4 AVC HP и показало, что для HEVC MP среднее снижение битрейта на основе PSNR составило 44,4%, в то время как среднее снижение битрейта на основе субъективного качества видео составило 66,5%.

В сравнении производительности HEVC, выпущенном в апреле 2013 года, HEVC MP и Main 10 Profile (M10P) сравнивались с H.264 / MPEG-4 AVC HP и High 10 Profile (H10P) с использованием видеопоследовательностей 3840 × 2160. Видеопоследовательности кодировались с использованием кодировщика HM-10.0 HEVC и кодировщика JM-18.4 H.264 / MPEG-4 AVC. Среднее снижение скорости передачи данных на основе PSNR составило 45% для межкадрового видео.

При сравнении видеокодеров, выпущенных в декабре 2013 года, кодировщик HM-10.0 HEVC сравнивался с кодировщиком x264 (версия r2334) и кодировщиком VP9 (версия v1.2.0-3088-ga81bd12). При сравнении использовался метод измерения (BD-BR), в котором отрицательные значения говорят о том, насколько ниже снижена скорость передачи данных, а положительные значения показывают, насколько увеличивается скорость передачи данных для того же PSNR. Для сравнения, кодер HM-10.0 HEVC имел самую высокую эффективность кодирования и, в среднем, чтобы получить такое же объективное качество, кодеру x264 необходимо было увеличить скорость передачи данных на 66,4%, а кодеру VP9 нужно было увеличить скорость передачи. на 79,4%.

Субъективное сравнение характеристик видео
Видео. кодирование. стандартСнижение средней скорости передачи данных. по сравнению с H.264 / MPEG-4 AVC HP
480p720p1080p2160p
HEVC52%56%62%64%

В ходе субъективного сравнения производительности видео, опубликованного в мае 2014 года, JCT-VC сравнил профиль HEVC Main с профилем H.264 / MPEG-4 AVC High. Для сравнения использовались средние значения оценок мнений, и оно проводилось BBC и Университетом Запада Шотландии. Видеопоследовательности кодировались с использованием кодировщика HM-12.1 HEVC и кодировщика JM-18.5 H.264 / MPEG-4 AVC. При сравнении использовался диапазон разрешений, и среднее снижение скорости передачи данных для HEVC составило 59%. Среднее снижение скорости передачи данных для HEVC составило 52% для 480p, 56% для 720p, 62% для 1080p и 64% для 4K UHD.

В субъективном сравнении видеокодеков, опубликованном в августе 2014 года EPFL, кодировщик HEVC HM-15.0 сравнивался с кодировщиком VP9 1.2.0–5183 и кодировщиком JM-18.8 H.264 / MPEG-4 AVC. Четыре последовательности с разрешением 4K были закодированы с пятью разными скоростями передачи данных, при этом кодеры были настроены на использование внутреннего периода в одну секунду. Для сравнения, кодер HM-15.0 HEVC имел наивысшую эффективность кодирования, и в среднем при том же субъективном качестве скорость передачи данных могла быть снижена на 49,4% по сравнению с кодером VP9 1.2.0–5183, а также ее можно было уменьшить. by 52.6% compared with the JM-18.8 H.264/MPEG-4 AVC encoder.

In August, 2016, Netflix published the results of a large-scale study comparing the leading open -source HEVC encoder, x265, with the leading open-source AVC encoder, x264 and the reference VP9 encoder, libvpx. Using their advanced Video Multimethod Assessment Fusion (VMAF) video quality measurement tool, Netflix found that x265 delivered identical quality at bit rates ranging from 35.4% to 53.3% lower than x264, and from 17.8% to 21.8% lower than VP9.

Features

HEVC was designed to substantially improve coding efficiency compared with H.264/MPEG-4 AVC HP, i.e. to reduce bitrate requirements by half with comparable image quality, at the expense of increased computational complexity. HEVC was designed with the goal of allowing video content to have a data compression ratio of up to 1000:1. Depending on the application requirements, HEVC encoders can trade off computational complexity, compression rate, robustness to errors, and encoding delay time. Two of the key features where HEVC was improved compared with H.264/MPEG-4 AVC was support for higher resolution video and improved parallel

HEVC нацелен на HDTV-дисплеи нового поколения и системы захвата контента, которые имеют прогрессивную развертку частоту кадров и разрешение экрана от QVGA (320x240) до 4320p (7680x4320), а также улучшенное качество изображения с точки зрения уровня шума, цветовых пространств и динамический диапазон. Шум (электроника) |

Уровень кодирования видео

Уровень кодирования видео HEVC использует тот же «гибридный» подход, который используется во всех современных стандартах видео, начиная с H.261, в котором используется предсказание между / внутри изображения и кодирование с двумерным преобразованием. Кодер HEVC сначала выполняет разделение изображения на области в форме блоков для первого изображения или первого изображения точки произвольного доступа, которая использует внутреннее предсказание изображения. Внутрикадровое предсказание - это когда предсказание блоков в изображении основано только на информации в этом изображении. Для всех других изображений используется межкадровое предсказание, в котором информация предсказания используется из других изображений. После того как методы прогнозирования завершены и изображение проходит через контурные фильтры, окончательное представление изображения сохраняется в буфере декодированных изображений. Изображения, хранящиеся в буфере декодированных изображений, могут использоваться для предсказания других изображений.

HEVC был разработан с идеей, что будет использоваться видео с прогрессивной разверткой, и никакие инструменты кодирования не были добавлены специально для чересстрочное видео. Специальные инструменты кодирования чересстрочной развертки, такие как MBAFF и PAFF, не поддерживаются в HEVC. HEVC вместо этого отправляет метаданные, которые говорят, как было отправлено чересстрочное видео. Видео с чересстрочной разверткой можно отправлять либо путем кодирования каждого кадра как отдельного изображения, либо путем кодирования каждого поля как отдельного изображения. Для чересстрочного видео HEVC может переключаться между кодированием кадра и кодированием поля с помощью последовательного адаптивного поля кадра (SAFF), которое позволяет изменять режим кодирования для каждой видеопоследовательности. Это позволяет отправлять чересстрочное видео с помощью HEVC без необходимости добавления специальных процессов чересстрочного декодирования к декодерам HEVC.

Цветовые пространства

Стандарт HEVC поддерживает цветовые пространства, такие как обычная пленка, NTSC, PAL, Rec. 601, Рек. 709, Рек. 2020, Рек. 2100, SMPTE 170M, SMPTE 240M, sRGB, sYCC, xvYCC, XYZ и цветовые пространства, заданные извне. HEVC поддерживает представления цветового кодирования, такие как RGB, YCbCr и YCoCg.

Инструменты кодирования

Единица дерева кодирования

HEVC заменяет Макроблоки 16 × 16 пикселей , которые использовались с предыдущими стандартами, с единицами дерева кодирования (CTU), которые могут использовать более крупные блочные структуры до 64x64 отсчетов и могут лучше разбивать изображение на структуры переменного размера. HEVC изначально делит изображение на CTU, которые могут иметь размер 64 × 64, 32 × 32 или 16 × 16 с более крупным размером пикселя bl.

Обратные преобразования

HEVC определяют четыре размера блоков преобразования (TU) размером 4x4, 8x8, 16x16 и 32x32 для кодирования остатка предсказания. СТВ может быть рекурсивно разделен на 4 или более ТУ. TU используют целочисленные базисные функции, основанные на дискретном косинусном преобразовании (DCT). Кроме того, блоки преобразования яркости 4x4, которые принадлежат интракодированной области, преобразуют использование целочисленного преобразования, которое выводится из дискретного синусоидального преобразования (DST). Это снижение скорости передачи данных на 1%, но было ограничено блоками преобразования яркости 4x4 из-за незначительных преимуществ для других случаев преобразования. Цветность использует те же размеры TU, что и яркость, поэтому для цветности нет преобразования 2x2.

Инструменты параллельной обработки

  • Плитки позволяют разделить изображение на сетку прямоугольных областей, которые можно независимо декодировать / кодировать. Основное назначение плитки - возможность параллельной обработки. Плитки могут быть декодированы независимо и даже могут быть произвольно доступ к определенным областям изображения в видеопотоке.
  • Параллельная обработка волнового фронта (WPP) - это когда слайс разделен на ряды CTU, в которых строка первая декодируется нормально, но каждая дополнительная строка требует, чтобы решения принимались в предыдущей строке. WPP содержит информацию об использовании кодаировщика из предыдущей строки CTU и позволяет использовать метод параллельной обработки, который может использовать сжатие, чем плитки.
  • Плитки и WPP разрешены, но не являются обязательными. 64 пикселей в высоту и 256 пикселей в ширину с определенным для ограниченного уровня количества разрешенных плиток.
  • Срезы по большей части могут обрабатываться независимо друг от друга с помощью Основное назначение тайлов - повторная синхронизация в случае потери данных в видеопотоке. Срезы могут быть как самодостаточные, поскольку прогнозирование не производится через границы срезов. Однако, когда внутриконтурная фильтрация выполняется для изображения, можно использовать информацию через границы срезов. Срезы - это CTU, декодированные в порядке растрового сканирования, и для срезов разных типов кодирования, такие как типы I, P или B.
  • Зависимые срезы допускают данные, связанные с фрагментами или WPP, чтобы система могла получить к нему доступ быстрее, чем если бы нужно было декодировать весь фрагмент. Основная цель зависимых слайсов - обеспечить кодирование видео с малой задержкой из-за его более низкой задержки.

Другие инструменты кодирования

Энтропийное кодирование

HEVC использует контекстно-адаптивное двоичное арифметическое кодирование (CABAC), принципиально похожее на CABAC в H.264 / MPEG-4 AVC. CABAC - единственный метод энтропийного кодирования, разрешенный в HEVC, в то время как есть два метода энтропийного кодирования, разрешенные H.264 / MPEG-4 AVC. CABAC и энтропийное кодирование коэффициентов преобразования в HEVC были разработаны для более высокой пропускной способности, чем H.264 / MPEG-4 AVC, при сохранении более высокой эффективности сжатия для больших размеров блоков преобразования по сравнению с простыми расширениями. Например, количество контекстно-кодированных бинов было уменьшено в 8 раз, а режим обхода CABAC был улучшен с точки зрения его конструкции для увеличения пропускной способности. Еще одно усовершенствование HEVC заключается в том, что зависимости между закодированными данными были для увеличения пропускной способности. Моделирование контекста в HEVC также было улучшено, так что CABAC может лучше выбирать, который увеличивает эффективность по сравнению с H.264 / MPEG-4 AVC.

Внутреннее предсказание
HEVC имеет 33 режима внутреннего предсказания

HEVC определяет 33 режима внутреннего предсказания по сравнению с 8 направленными режимами для внутреннего предсказания, определенными H.264 / MPEG-4 AVC. HEVC также определяет режимы внутреннего предсказания DC и планарного предсказания. Регенерация местного тока производит среднее значение путем посредничества эталонных образцов и местных властей на плоских поверхностях. Режим планарного предсказания в HEVC поддерживает все размеры блоков, в HEVC, в то время как режим планарного предсказания в H.264 / MPEG-4 AVC ограничен размером 16x16 пикселей. В режимах внутреннего изображения используются данные из соседних блоков предсказания, которые были ранее декодированы из одного и того же изображения.

Компенсация движения

Для интерполяции положений дробной выборки яркости HEVC использует одномерное интерполяции половинной выборки с 8-ступенчатый фильтр или четверть-дискретная интерполяция с 7-ступенчатым фильтром, в то время как, для сравнения, H.264 / MPEG-4 AVC использует двухэтапный процесс, который сначала получает значения в положениях половинной выборки с использованием одномерных 6-клавишных интерполяция с последующим целочисленным округлением, а применяет линейную интерполяцию между соседними положениями половины выборки для генерации значений в позициях четверти выборки. HEVC имеет повышенную точность за счет более длинного интерполяционного фильтра и устранения промежуточной ошибки округления. Для достижения точности до восьмого отсчета, в то время как для сравнения H.264 / MPEG-4 AVC использует только двухотводную билинейную фильтр (для достижения точности до восьмого отсчета 4: 2: 0 выборки цветности интерполируются с разделяемой одномерной 4-отводной фильтрацией также с точностью до восьмой выборки).

Как и в H.264 / MPEG-4 AVC, взвешенное предсказание в HEVC какое-либо известное предсказание (в котором одно предсказание

Предсказание события движения

HEVC определяет подписанный 16-битный диапазон как для горизонтальных, так и для вертикальных векторов движения. (Клипы). Это было добавлено в HEVC на встрече HEVC в июле 2012 года с переменными mvLX. Горизонтальные / вертикальные MV HEVC имеют диапазон от -32768 до 32767, что с точностью четверть пикселя, используемую HEVC, позволяет использовать диапазон MV от -8192 до 8191,75 отсчетов яркости. Это можно сравнить с H.264 / MPEG-4 AVC, который допускает горизонтальный диапазон MV от - 2048 до 2047,75 отсчетов яркости и диапазон вертикальных MV от -512 до 511,75 отсчетов яркости.

HEVC допускает два режима MV это Advanced Motion Vector Prediction (ÀmVP) и режим слияния. ÀmVP использует данные из опорного изображения, а также может использовать данные из соседних блоков прогнозирования. Режим слияния позволяет наследовать MV от соседних блоков предсказания. Режим слияния в HEVC аналогичен режимам «пропущенного» и «прямого» вывода движения в H.264 / MPEG-4 AVC, но с двумя улучшениями. Первое улучшение заключается в том, что HEVC использует индексную информацию для выбора одного из нескольких возможных кандидатов. Второе улучшение заключается в том, что HEVC использует информацию из списка опорных изображений и индекса опорных изображений.

Петлевые фильтры

HEVC определяет два контурных фильтра, которые применяются, с фильтром устранения блочности (DBF) первым, а затем применяемым фильтром адаптивного с ущербом выборки (SAO). Оба контурных фильтра применяются в цикле межкадрового предсказания, т. Е. Отфильтрованное изображение сохраняется в буфере декодированных изображений (DPB) в качестве эталона для межкадрового предсказания.

Фильтр устранения блочности

DBF аналогичный один, использует H.264 / MPEG-4 AVC, но с более простыми шаблонами и платформой параллельной обработки. В HEVC DBF применяется только к сетке отсчетов 8x8, тогда как в H.264 / MPEG-4 AVC DBF применяется к сетке отсчетов 4x4. DBF использует образец сетки 8x8, поскольку он не вызывает заметного ухудшения качества и улучшает параллельную обработку, поскольку DBF больше не вызывает каскадных взаимодействий с другими операциями. Другое изменение в том, что HEV допускает только три силы DBF от 0 до 2. HEVC также требует, чтобы DBF сначала применил горизонтальную фильтрацию для вертикальных краев изображения, и только после этого применил вертикальную фильтрацию для горизонтальных краев изображения. Это позволяет использовать несколько параллельных потоков для DBF.

Пример адаптивного смещения

Фильтр SAO применяется после DBF и предназначен для лучшего восстановления амплитудного сигнала использования смещений, хранящихся в таблице поиска в потоке битов. Согласно CTB фильтр SAO может быть отключен или применен в одном из двух режимов: режим с нарушением края или режим с нарушением полосы. Режим с нарушением края работает путем сравнения значений выбора из двух восьми соседних значений с использованием одного из четырех шаблонов направленного градиента. На основе сравнения с этими двумя соседями выборка классифицируется на одну из пяти категорий: минимальная, максимальная, край с образцом, имеющим более низкое значение, край с образцом, имеющим более высокое значение, или монотонный. Для каждого из первых четырех типов смещения. В режиме смещения основного смещения, основанного на амплитуде одиночной выборки. Образец классифицируется по своей амплитуде в одну из 32 полос (гистограмма интервалов). Сущности, указанные для четырех последовательных из 32 полос, склонны к артефактам полосатости, амплитуды отсчетов имеют тенденцию группироваться в небольшом диапазоне. Фильтр SAO был разработан для повышения качества изображения, уменьшения артефактов полос и уменьшения артефактов звона.

Расширения диапазона

Расширения диапазона в MPEG - это дополнительные профили, уровни и методы, которые требуются дополнительные функции потребительского видео. :

  • Профили, поддерживающие битовую глубину более 10 и отличающимися цветностью / цветностью битовой глубиной.
  • Интра-профили для случаев, когда размер файла намного менее важен, чем случайный - скорость декодирования доступа.
  • Профили неподвижных изображений, составляющие основу высокоэффективного формата файлов изображений, без каких-либо ограничений по размеру или сложности изображения (уровень 8.5). В отличие от всех других уровней, не требуется минимальная мощность декодера, только наилучшие усилия с разумным откатом.

Эти новые профили включены расширенные функции кодирования, многие из которых включают в себя эффективное кодирование экрана или высокоскоростную обработку:

  • Постоянный Адаптация Райса, общая оптимизация энтропийного кодирования.
  • Более высокая точность взвешенное предсказание на большой битовой глубине.
  • Межкомпонентное предсказание, позволяющее несовершенное YCbCr цветовая декорреляция, позволяющая яркости (или G) совпадать, устанавливает предсказанные совпадения цветности (или R / B), что к увеличению приводит до 7% для YCbCr 4 : 4: 4 и до 26% для видео RGB. Особенно полезно для кодирования экрана.
  • Управление внутренним сглаживанием, позволяющее кодировщику включить или выключить сглаживание для каждого блока, а не для каждого кадра.
  • Модификации пропуска преобразования:
    • Остаточный DPCM (RDPCM), позволяющий, если возможно, более оптимальное кодирование остаточных данных, по сравнению с типичным зигзагообразным.
    • Гибкость размера блока, поддержка размеров блока до 32x32 (по сравнению с только поддержкой пропуска преобразования 4x4 в версии 1).
    • вращение 4x4 для потенциальной эффективности.
    • Контекст пропуска преобразования, позволяющий блокам DCT и RDPCM нести отдельный контекст.
  • Обработка с повышенной точностью, обеспечивающая более точное декодирование видео с низкой битовой глубиной.
  • Выравнивание обхода CABAC, оптимизация декодирования, характерная для профиля High Throughput 4: 4: 4 16 Intra.

HEVC версии 2 информации одного сообщения одного расширенного (SEI):

  • Переназначение цвета: отображение цветового пространства в другое.
  • Функция колена: подсказки для преобразования между динамическими диапазонами, особенно от HDR в SDR.
  • Освоение размера цвета дисплея
  • Временной код для архивирования

Расширения кодирования содержимого экрана

Дополнительные параметры инструмента кодирования в черновике расширений кодирования содержимого экрана (SCC) от марта 2016 г.:

  • Адаптивное преобразование цвета.
  • Адаптивное разрешение вектора движения.
  • Внутриблочное копирование.
  • Палитра

Версия стандарта ITU-T, в которой были добавлены расширения SCC (утвержденные в декабре 2016 г. и опубликованные в марте 2017 г.), добавила поддержку функций передачи Hybrid Log-Gamma (HLG) и ICtCp цветовая матрица. Это позволяет четвертой версии HEVC поддерживать обе функции передачи HDR, горный в Рек. 2100.

Четвертая версия HEVC использует несколько сообщений дополнительной информации о расширении (SEI), которые включают:

  • Сообщение SEI с информацией об альтернативных характеристиках передачи, предоставляет информацию о предпочтительной функции передачи для использования. Основным удобным использованием для этого будет доставка видео HLG способом, будет совместимый совместимый с устаревшими устройствами.
  • Сообщение SEI о среде просмотра окружающей среды, предоставляет информацию об окружающем освещении среду, которая использовалась для создания видео.

Профили

Поддержка функций в некоторых профилях видео
ФункцияВерсия 1Версия 2
ОсновнаяОсновная 10Основной 12Основной. 4: 2: 2 10Основной. 4: 2: 2 12Основное. 4: 4: 4Основное. 4: 4: 4 10Основное. 4: 4: 4 12Основное. 4: 4: 4 16. Intra
Битовая глубина 8от 8 до 10от 8 до 12от 8 до 108 до 128от 8 до 10от 8 до 12от 8 до 16
Выбор цветности форматы4: 2: 04: 2: 04: 2: 04: 2: 0 /. 4: 2: 24: 2: 0 /. 4: 2 : 24: 2: 0 /. 4: 2: 2 /. 4: 4: 44: 2: 0 /. 4: 2: 2 /. 4: 4: 44: 2: 0 /. 4: 2: 2 /. 4: 4: 44: 2: 0 /. 4: 2: 2 /. 4: 4: 4
4: 0: 0 (Монохромный )NoNoДаДаДаДаДаДаДа
Взвешенное прогнозирование с высо кой точностьюNoNoДаДаДаДаДаДаДа
Список смещений Chroma QPNoNoДаДаДаДаДаДаДа
Межкомпонентное прогнозированиеNoNoNoNoNoДаДаДаДа
Отключение внутреннего сглаживанияNoNoNoNoNoДаДаДаДа
Адаптация стойкого рисаNoNoNoNoNoДаДаДаДа
неявный / явный RDPCMNoNoNoNoNoДаДаДаДа
Преобразование размеров пропускаемых блоков больше 4x4NoNoNoNoNoДаДаДаДа
Преобразование пропустить контекст / поворотNoNoNoNoNoДаДа33

ДаДа
Обработка с повышенной точностьюNoNoNoNoNoNoNoNoДа

Версия 1 стандарта HEVC определяет три профиля: Main, Main 10 и Main Stil l Картинка . Версия 2 HEVC расширяет 21 профиль диапазона, два профиля масштабируемых расширений и один профиль с использованием представления. HEVC также содержит положения для дополнительных профилей. Расширения, которые были добавлены в HEVC, включают увеличенную битовую глубину, 4: 2: 2/4: 4: 4 выбор цветности, Multiview Video Coding (MVC), и Масштабируемое кодирование видео (SVC). Расширения диапазона HEVC, масштабируемые расширения HEVC и многовидовые расширения HEVC были завершены в июле 2014 года. В июле 2014 года был выпущен черновой вариант второй версии HEVC. Расширения кодирования содержимого экрана (SCC) находятся в стадии разработки для видео содержимого экрана, которое содержит текст и графику, с ожидаемой датой выпуска окончательной версии проекта 2015 года.

Профиль - это определенный набор инструментов кодирования, которые можно использовать для создания потока битов, соответствующего этому профилю. Кодер для профиля может выбирать, какие инструменты кодирования использовать, если он генерирует соответствующий битовый поток, в то время как декодер для профиля должен поддерживать все инструменты кодирования, которые могут использоваться в этом профиле.

Профили версии 1

Main

Профиль Main допускает битовую глубину 8 бит на выборку с выборкой цветности 4: 2: 0, что является наиболее распространенным типом видео, используемым на потребительских устройствах.

Main 10

Профиль Main 10 был добавлен на встрече HEVC в октябре 2012 года на основе предложения JCTVC-K0109, в котором предлагалось добавить 10-битный профиль в HEVC для потребительских приложений. В предложении говорилось, что это было сделано для улучшения качества видео и поддержки Rec. 2020, которое широко используется в системах UHDTV и позволяет обеспечивать более высокий динамический диапазон и точность цветопередачи, избегая артефактов полос. Ряд компаний поддержали предложение, которое включало ATEME, BBC, BSkyB, CISCO, DirecTV, Ericsson, Motorola Mobility, NGCodec, NHK, RAI, ST, SVT, Thomson Video Networks, Technicolor и ViXS Systems. Профиль Main 10 позволяет использовать битовую глубину от 8 до 10 бит на выборку с выборкой цветности 4: 2: 0. Декодеры HEVC, соответствующие профилю Main 10, должны быть способны декодировать потоки битов, созданные со следующими профилями: Main и Main 10. Более высокая битовая глубина позволяет использовать большее количество цветов. 8 бит на образец позволяют получить 256 оттенков на основной цвет (всего 16,78 миллиона цветов), а 10 бит на образец позволяют получить 1024 оттенка на основной цвет (всего 1,07 миллиард цветов). Более высокая битовая глубина обеспечивает более плавный переход цвета, что решает проблему, известную как цветовые полосы.

. Профиль Main 10 позволяет улучшить качество видео, поскольку он может поддерживать видео с более высокой битовой глубиной, чем то, что поддерживается Основной профиль. Кроме того, в профиле Main 10 8-битное видео может быть закодировано с более высокой битовой глубиной 10 бит, что позволяет повысить эффективность кодирования по сравнению с профилем Main.

Ericsson заявила, что профиль Main 10 принесет преимущества 10-битного на образец видео для потребительского ТВ. Они также заявили, что для более высоких разрешений нет штрафа к скорости передачи данных для кодирования видео с 10 битами на выборку. Imagination Technologies заявили, что 10-битное изображение на образец видео обеспечит большее цветовое пространство и требуется для Рек. 2020 цветовое пространство, которое будет использоваться UHDTV. Они также сказали, что Рек. Цветовое пространство 2020 г. будет способствовать широкому распространению видео с 10-битной дискретизацией.

В сравнении производительности на основе PSNR, выпущенном в апреле 2013 года, профиль Main 10 сравнивался с профилем Main с использованием набора 3840 × 2160 10-битных видеопоследовательностей. 10-битные видеопоследовательности были преобразованы в 8-битные для основного профиля и остались 10-битными для профиля Main 10. Эталонный PSNR был основан на исходных 10-битных видеопоследовательностях. При сравнении производительности профиль Main 10 обеспечил снижение скорости передачи данных на 5% для межкадрового кодирования видео по сравнению с профилем Main. Сравнение производительности показывает, что для протестированных видеопоследовательностей профиль Main 10 превзошел основной профиль.

Main Still Picture

Сравнение стандартов сжатия неподвижных изображений на основе равных PSNR и MOS
Still image. стандарт кодирования. (метод тестирования)Снижение средней скорости передачи данных. по сравнению с
JPEG 2000JPEG
HEVC (PSNR)20%62%
HEVC (MOS)31%43%

Профиль основного неподвижного изображения позволяет размещать одиночное неподвижное изображение закодирован с теми же ограничениями, что и основной профиль. В качестве подмножества основного профиля профиль основного неподвижного изображения позволяет использовать битовую глубину 8 бит на выборку с выборкой цветности 4: 2: 0. В апреле 2012 года было проведено объективное сравнение производительности, в ходе которого HEVC снизил среднюю скорость передачи данных для изображений на 56% по сравнению с JPEG. Сравнение производительности сжатия неподвижных изображений на основе PSNR было выполнено в мае 2012 года с использованием кодировщика HEVC HM 6.0 и эталонных программных кодировщиков для других стандартов. Для неподвижных изображений HEVC снизил среднюю скорость передачи данных на 15,8% по сравнению с H.264 / MPEG-4 AVC, на 22,6% по сравнению с JPEG 2000, на 30,0% по сравнению с JPEG XR, 31,0 % по сравнению с WebP и 43,0% по сравнению с JPEG.

Сравнение производительности сжатия неподвижных изображений было выполнено в январе 2013 года с использованием кодировщика HEVC HM 8.0rc2, версия Kakadu 6.0 для JPEG 2000 и IJG версии 6b для JPEG. При сравнении показателей использовался PSNR для объективной оценки и средний балл мнения (MOS) для субъективной оценки. Субъективная оценка использовала ту же методологию тестирования и изображения, что и те, которые использовались комитетом JPEG при оценке JPEG XR. Для изображений с дискретизацией цветности 4: 2: 0 среднее снижение скорости передачи данных для HEVC по сравнению с JPEG 2000 составило 20,26% для PSNR и 30,96% для MOS, тогда как по сравнению с JPEG оно составило 61,63% для PSNR и 43,10% для MOS.

Сравнение производительности HEVC на основе PSNR для сжатия неподвижных изображений было проведено в апреле 2013 года компанией Nokia. HEVC имеет большее улучшение производительности для изображений с более высоким разрешением, чем для изображений с более низким разрешением, и большее улучшение производительности для более низких битрейтов, чем более высоких битрейтов. Для сжатия с потерями для получения того же PSNR, что и HEVC, потребовалось в среднем в 1,4 раза больше битов с JPEG 2000, в 1,6 раза больше битов с JPEG-XR и в 2,3 раза больше битов с JPEG.

Исследование эффективности сжатия HEVC, JPEG, JPEG XR и WebP было проведено в октябре 2013 года компанией Mozilla. Исследование показало, что HEVC значительно лучше сжимает, чем другие протестированные форматы изображений. В исследовании использовались четыре различных метода сравнения качества изображения: Y-SSIM, RGB-SSIM, IW-SSIM и PSNR-HVS-M.

Профили версии 2

версии 2 HEVC добавляет 21 профиль расширения диапазона, два профиля масштабируемых расширений и один многовидовой профиль: Монохромный, Монохромный 12, Монохромный 16, Основной 12, Main 4: 2: 2 10, Main 4: 2: 2 12, Main 4: 4: 4, Main 4: 4: 4 10, Основной 4: 4: 4 12, Монохромный 12 Intra, Монохромный 16 Intra, Основной 12 Intra, Main 4: 2: 2 10 Intra, Main 4: 2: 2 12 Intra, Main 4: 4: 4 Intra, Main 4: 4: 4 10 Intra, Main 4: 4: 4 12 Intra, Main 4: 4: 4 16 Intra, Main 4: 4 : 4 Неподвижное изображение, Основное 4: 4: 4 16 Неподвижное изображение, Высокая пропускная способность 4: 4: 4 16 Внутреннее, Масштабируемое основное, Scalable Main 10 и Multiview Main . Все профили расширения диапазона между кадрами имеют профиль Intra.

Монохромный

Профиль монохромный позволяет использовать глубину цвета 8 бит на выборку с поддержкой выборки цветности 4: 0: 0.

Монохромный 12

Профиль Монохромный 12 допускает битовую глубину от 8 до 12 бит на выборку с поддержкой выборки цветности 4: 0: 0.

Монохромный 16

Монохромный 16 Профиль позволяет использовать битовую глубину от 8 до 16 бит на выборку с поддержкой выборки цветности 4: 0: 0. Декодеры HEVC, соответствующие профилю «Монохромный 16», должны быть способны декодировать потоки битов, созданные со следующими профилями: «Монохромный», «Монохромный 12» и «Монохромный 16».

Основной 12

Профиль «Основной 12» допускает битовую глубину 8- до 12 бит на выборку с поддержкой выборки цветности 4: 0: 0 и 4: 2: 0. Декодеры HEVC, соответствующие профилю Main 12, должны быть способны декодировать потоки битов, созданные со следующими профилями: Monochrome, Monochrome 12, Main, Main 10 и Main 12.

Main 4: 2: 2 10

Main Профиль 4: 2: 2 10 позволяет использовать разрядность от 8 до 10 бит на выборку с поддержкой выборки цветности 4: 0: 0, 4: 2: 0 и 4: 2: 2. Декодеры HEVC, соответствующие профилю Main 4: 2: 2 10, должны быть способны декодировать потоки битов, созданные со следующими профилями: Monochrome, Main, Main 10 и Main 4: 2: 2 10.

Main 4: 2: 2 12

Профиль Main 4: 2: 2 12 позволяет использовать битовую глубину от 8 до 12 бит на выборку с поддержкой 4: 0: 0, 4: 2: 0 и 4: 2: 2 выборка цветности. Декодеры HEVC, соответствующие профилю Main 4: 2: 2 12, должны быть способны декодировать потоки битов, созданные со следующими профилями: Monochrome, Monochrome 12, Main, Main 10, Main 12, Main 4: 2: 2 10 и Main 4. : 2: 2 12.

Main 4: 4: 4

Профиль Main 4: 4: 4 допускает битовую глубину 8 бит на выборку с поддержкой 4: 0: 0, 4: 2: Выборка цветности 0, 4: 2: 2 и 4: 4: 4. Декодеры HEVC, соответствующие профилю Main 4: 4: 4, должны быть способны декодировать потоки битов со следующими профилями: Monochrome, Main и Main 4: 4: 4.

Main 4: 4: 4 10

Профиль Main 4: 4: 4 10 позволяет использовать битовую глубину от 8 до 10 бит на выборку с поддержкой 4: 0: 0, 4: 2: 0, 4: 2: 2 и 4: 4: 4-х цветная выборка. Декодеры HEVC, соответствующие профилю Main 4: 4: 4 10, должны быть способны декодировать потоки битов, созданные с использованием следующих профилей: Monochrome, Main, Main 10, Main 4: 2: 2 10, Main 4: 4: 4 и Main. 4: 4: 4 10.

Main 4: 4: 4 12

Профиль Main 4: 4: 4 12 позволяет использовать битовую глубину от 8 до 12 бит на выборку с поддержкой 4: 0 : 0, 4: 2: 0, 4: 2: 2 и 4: 4: 4 выборка цветности. Декодеры HEVC, соответствующие профилю Main 4: 4: 4 12, должны быть способны декодировать потоки битов, созданные со следующими профилями: Monochrome, Main, Main 10, Main 12, Main 4: 2: 2 10, Main 4: 2: 2. 12, Main 4: 4: 4, Main 4: 4: 4 10, Main 4: 4: 4 12 и монохромный 12.

Main 4: 4: 4 16 Intra

Main 4: 4: 4 Профиль 16 Intra обеспечивает битовую глубину от 8 до 16 бит на выборку с поддержкой выборки цветности 4: 0: 0, 4: 2: 0, 4: 2: 2 и 4: 4: 4. Декодеры HEVC, соответствующие профилю Main 4: 4: 4 16 Intra, должны быть способны декодировать потоки битов, созданные с использованием следующих профилей: Monochrome Intra, Monochrome 12 Intra, Monochrome 16 Intra, Main Intra, Main 10 Intra, Main 12 Intra, Main 4: 2: 2 10 Intra, Main 4: 2: 2 12 Intra, Main 4: 4: 4 Intra, Main 4: 4: 4 10 Intra и Main 4: 4: 4 12 Intra.

Высокая пропускная способность 4 : 4: 4 16 Intra

Профиль High Throughput 4: 4: 4 16 Intra позволяет использовать битовую глубину от 8 до 16 бит на выборку с поддержкой 4: 0: 0, 4: 2: 0, Выборка цветности 4: 2: 2 и 4: 4: 4. Профиль High Throughput 4: 4: 4 16 Intra имеет HbrFactor в 12 раз выше, чем другие профили HEVC, что позволяет ему иметь максимальную скорость передачи данных в 12 раз выше, чем профиль Main 4: 4: 4 16 Intra. Профиль High Throughput 4: 4: 4 16 Intra разработан для создания профессионального контента высокого уровня, и декодеры для этого профиля не обязаны поддерживать другие профили.

Основной 4: 4: 4 Неподвижное изображение

Основное 4: Профиль неподвижного изображения 4: 4 позволяет кодировать одиночное неподвижное изображение с теми же ограничениями, что и профиль основного изображения 4: 4: 4. Как подмножество профиля Main 4: 4: 4, профиль Main 4: 4: 4 Still Picture позволяет использовать битовую глубину 8 бит на выборку с поддержкой 4: 0: 0, 4: Выборка цветности 2: 0, 4: 2: 2 и 4: 4: 4.

Основное 4: 4: 4 16 Неподвижное изображение

Основное 4: 4: 4 16 Профиль неподвижного изображения позволяет делать одиночный снимок изображение будет закодировано с теми же ограничениями, что и профиль Main 4: 4: 4 16 Intra. Как подмножество профиля Main 4: 4: 4 16 Intra, профиль Main 4: 4: 4 16 Still Picture позволяет использовать битовую глубину от 8 до 16 бит на выборку с поддержкой 4 : 0: 0, 4: 2: 0, 4: 2: 2 и 4: 4: 4 выборка цветности.

Scalable Main

Профиль Scalable Main позволяет создать базовый слой, соответствующий профилю Main HEVC.

Scalable Main 10

Профиль Scalable Main 10 обеспечивает базовый уровень, который соответствует профилю Main 10 HEVC.

Multiview Main

Профиль Multiview Main позволяет создать базовый уровень, который соответствует в главный профиль HEVC.

Профили версии 3 и выше

В версии 3 HEVC добавлен один 3D-профиль: 3D Main . В проект расширений кодирования содержимого экрана за февраль 2016 г. добавлены семь профилей расширений кодирования содержимого экрана, три профиля расширений с высокой пропускной способностью и четыре профиля масштабируемых расширений: Screen-Extended Main, Screen-Extended Main 10, Экран-расширенный основной 4: 4: 4, Экран-расширенный основной 4: 4: 4 10, Экран-расширенный основной, высокая пропускная способность 4: 4: 4, Высокая пропускная способность расширенного экрана 4: 4: 4 10, Высокая пропускная способность расширенного экрана 4: 4: 4 14, Высокая пропускная способность 4: 4: 4, Высокая пропускная способность 4: 4: 4 10, Высокая пропускная способность 4: 4: 4 14, Масштабируемый монохромный, Масштабируемый монохромный 12, Scalable Monochrome 16 и Scalable Main 4: 4: 4 .

3D Main

Профиль 3D Main позволяет создать базовый слой, соответствующий основному профилю HEVC.

Screen-Extended Main

Профиль Screen-Extended Main позволяет использовать разрядность 8 бит на выборку с поддержкой выборки цветности 4: 0: 0 и 4: 2: 0. Декодеры HEVC, которые соответствуют профилю Screen-Extended Main, должны быть способны декодировать потоки битов, созданные со следующими профилями: Monochrome, Main и Screen-Extended Main.

Screen-Extended Main 10

Screen-Extended Main 10 Профиль позволяет использовать битовую глубину от 8 до 10 бит на выборку с поддержкой выборки цветности 4: 0: 0 и 4: 2: 0. Декодеры HEVC, соответствующие профилю Screen-Extended Main 10, должны быть способны декодировать потоки битов, созданные со следующими профилями: Monochrome, Main, Main 10, Screen-Extended Main и Screen-Extended Main 10.

Экран-расширенный основной. 4: 4: 4

Профиль Screen-Extended Main 4: 4: 4 обеспечивает глубину цвета 8 бит на выборку с поддержкой 4: 0: 0, 4: 2: 0, 4: 2: 2 и выборка цветности 4: 4: 4. Декодеры HEVC, соответствующие профилю Screen-Extended Main 4: 4: 4, могут быть способны декодировать потоки битов, созданные со своим профилми: Monochrome, Main, Main 4: 4: 4, Screen- Extended Main и Screen-Extended Main 4: 4: 4

Screen-Extended Main 4: 4: 4 10

Профиль Screen-Extended Main 4: 4: 4 10 обеспечивает битовую глубину от 8 до 10 бит на выборку с поддержкой для выбора цветности 4: 0: 0, 4: 2: 0, 4: 2: 2 и 4: 4: 4. Декодеры HEVC, соответствующие профилю Screen-Extended Main 4: 4: 4 10, могут быть способны декодировать потоки битов со следующими профилями: Monochrome, Main, Main 10, Main 4: 2: 2 10, Main 4: 4: 4, Main 4: 4: 4 10, Screen-Extended Main, Screen-Extended Main 10, Screen-Extended Main 4: 4: 4 и Screen-Extended Main 4: 4: 4 10.

Расширенный экран, высокая пропускная способность 4: 4: 4

Профиль 4: 4: 4 с расширенной функцией экрана обеспечивает глубину 8 бит на выборку с поддержкой 4: 0: 0, 4: 2: 0, 4: 2: 2 и 4: 4: 4 выборка цветности. Профиль Screen-Extended High Throughput 4: 4: 4 имеет HbrFactor в 6 выше, чем большинство межкадровых профилей HEVC, что позволяет ему иметь максимальную скорость передачи в 6 выше, чем профиль Main 4: 4: 4. Декодеры HEVC, соответствующие профилю Расширенный экран с высокой пропускной способностью 4: 4: 4, которые могут быть способны декодировать потоки битов, создавая со своими профилями: Монохромный, Основной, Основной 4: 4: 4, Расширенный основной экран, Основной экран с расширенным 4: 4: 4, высокая пропускная способность расширенного экрана 4: 4: 4 и высокая пропускная способность 4: 4: 4.

Высокая пропускная способность расширенного экрана 4: 4: 4 10

высокая пропускная способность расширенного экрана 4: Профиль 4: 4 10 позволяет использовать глубину цвета от 8 до 10 бит на выборку с поддержкой выборки цветности 4: 0: 0, 4: 2: 0, 4: 2: 2 и 4: 4: 4. Профиль Screen-Extended High Throughput 4: 4: 4 10 HbrFactor в 6 выше, чем большинство межкадровых профилей HEVC, что позволяет ему иметь максима льную скорость передачи в 6 раз выше, чем профиль Main 4: 4: 4 10. Декодеры HEVC, которые соответствуют расширенному экрану с высокой пропускной способностью 4: 4: 4 10, могут быть способны декодировать потоки битов, созданные со своим профилми: Monochrome, Main, Main 10, Main 4: 2: 2 10, Main 4: 4: 4, Main 4: 4: 4 10, Screen-Extended Main, Screen-Extended Main 10, Screen-Extended Main 4: 4: 4, Экран -Extended Main 4: 4: 4 10, Расширенный экран: высокая пропускная способность 4: 4: 4, Screen-Extended: высокая пропускная способность 4: 4: 4 10, высокая пропускная способность 4: 4: 4 и высокая пропускная способность 4: 4: 4.

Screen-Extended High Throughput 4: 4: 4 14

Профиль Screen-Extended High Throughput 4: 4: 4 14 позволяет использовать битовую глубину от 8 до 14 бит на выборку с поддержкой 4 : 0: 0, 4: 2: 0, 4: 2: 2 и 4: 4: 4 выборка цветности. Профиль Screen-Extended High Throughput 4: 4: 4 14 имеет HbrFactor в 6 раз выше, чем у большинства межкадровых профилей HEVC. Декодеры HEVC, соответствующие профилю Screen-Extended High Throughput 4: 4: 4 14, должны быть способны декодировать потоки битов со следующими профилями: Monochrome, Main, Main 10, Main 4: 2: 2 10, Main 4: 4: 4, Main 4: 4: 4 10, Screen-Extended Main, Screen-Extended Main 10, Screen-Extended Main 4: 4: 4, Screen-Extended Main 4: 4: 4 10, Расширенный экран: высокая пропускная способность 4: 4 : 4, высокая пропускная способность расширенного экрана 4: 4: 4 10, высокая пропускная способность расширенного экрана 4: 4: 4 14, высокая пропускная способность 4: 4: 4, высокая пропускная способность 4: 4: 4 10 и высокая пропускная способность 4: 4 : 4 14.

Высокая пропускная способность 4: 4: 4

Профиль высокой пропускной способности 4: 4: 4 обеспечивает битовую глубину 8 бит на выборку с поддержкой 4: 0: 0, 4: 2: Выборка цветности 0, 4: 2: 2 и 4: 4: 4. Профиль High Throughput 4: 4: 4 имеет HbrFactor в 6 раз выше, чем большинство межкадровых профилей HEVC, что позволяет ему иметь максимальную скорость передачи данных в 6 раз выше, чем профиль Main 4: 4: 4. Декодеры HEVC, которые соответствуют профилю высокой пропускной способности 4: 4: 4, должны быть способны декодировать потоки битов, созданные со следующими профилями: Высокая пропускная способность 4: 4: 4.

Высокая пропускная способность 4: 4: 4 10

Высокая Профиль пропускной способности 4: 4: 4 10 обеспечивает глубину цвета от 8 до 10 бит на выборку с поддержкой 4: 0: 0, 4: 2: 0, 4: 2: 2 и 4: 4: 4 выборка цветности. Профиль высокой пропускной способности 4: 4: 4 10 имеет HbrFactor в 6 раз выше, чем большинство межкадровых профилей HEVC, что позволяет ему иметь максимальную скорость передачи данных в 6 раз выше, чем профиль Main 4: 4: 4 10. Декодеры HEVC, соответствующие профилю высокой пропускной способности 4: 4: 4 10, должны быть способны декодировать потоки битов, созданные со следующими профилями: высокая пропускная способность 4: 4: 4 и высокая пропускная способность 4: 4: 4 10.

Высокая пропускная способность 4 : 4: 4 14

Профиль высокой пропускной способности 4: 4: 4 14 обеспечивает глубину цвета от 8 до 14 бит на выборку с поддержкой 4: 0: 0, 4: 2: 0, 4: 2: 2 и 4: 4: 4 выборка цветности. Профиль High Throughput 4: 4: 4 14 имеет HbrFactor в 6 раз выше, чем у большинства межкадровых профилей HEVC. Декодеры HEVC, соответствующие профилю высокой пропускной способности 4: 4: 4 14, должны быть способны декодировать потоки битов, созданные со следующими профилями: высокая пропускная способность 4: 4: 4, высокая пропускная способность 4: 4: 4 10 и высокая пропускная способность 4: 4. : 4 14.

Масштабируемый монохромный

Профиль «Масштабируемый монохромный» позволяет создать базовый слой, соответствующий профилю «Монохромный» в HEVC.

Масштабируемый монохромный 12

Профиль «Масштабируемый монохромный 12» позволяет создавать базовый слой, который соответствует профилю «Монохромный 12» в HEVC.

Масштабируемый монохромный 16

Профиль «Масштабируемый монохромный 16» позволяет создать базовый слой, соответствующий профилю «Монохромный 16» в HEVC.

Масштабируемый основной 4: 4: 4

Профиль Scalable Main 4: 4: 4 позволяет создать базовый уровень, соответствующий профилю Main 4: 4: 4 HEVC.

Уровни и уровни

Стандарт HEVC определяет два уровня, Главный и Высокий и тринадцать уровней. Уровень - это набор ограничений для битового потока. Для уровней ниже 4 разрешен только основной уровень. Основной уровень - это более низкий уровень, чем высокий уровень. Уровни были созданы для работы с приложениями, которые различаются максимальной скоростью передачи данных. Уровень Main был разработан для большинства приложений, а уровень High был разработан для очень требовательных приложений. Декодер, который соответствует данному уровню / уровню, должен быть способен декодировать все потоки битов, которые закодированы для этого уровня / уровня и для всех нижних уровней / уровней.

Уровни и уровни с максимальными значениями свойств
УровеньМаксимальная частота дискретизации яркости. (выборок / с)Максимальный размер изображения яркости. (выборки)Максимальная скорость передачи данных для Main. и Main 10 профили (кбит / с)Пример разрешения изображения @. наивысшая частота кадров. (MaxDpbSize) Больше / Меньше примеров
Основной уровеньВысокий уровень
1552,96036,864128[email#160;protected],7 (6) 176 × 144 @ 15 (6)
23,686,400122,8801,500176 × 144 @ 100 (16) 352 × 288 @ 30 (6)
2,17,372,800245,7603000352 × 288 при 60 (12) 640 × 360 при 30 (6)
316,588,8005529606000640 × 360 при 67,5 (12). 720 × 576 при 37,5 (8) 960 × 540 при 30 (6)
3,133 177 6009830401 0 000720 × 576 при 75 (12). 960 × 540 при 60 (8) 1280 × 720 при 33,7 (6)
466,846,7202,228,22412,00030,0001,280 × 720 при 68 (12). 1,920 × 1080 при 32 (6) 2048 × 1080 при 30,0 (6)
4,1133,693,44020,00050,0001,280 × 720 @ 136 (12). 1920 × 1080 @ 64 (6) 2048 × 1080 @ 60 (6)
5267,386,8808,912,89625,000100,0001,920 × 1080 @ 128 (16). 3,840 × 2,160 @ 32 (6) 4096 × 2160 при 30 (6)
5,1534,773,76040,000160,0001920 × 1080 при 256 (16). 3,840 × 2160 при 64 (6) 4096 × 2160 при 60 (6)
5,21,069,547,52060,000240 0001920 × 1080 при 300 (16). 3,840 × 2160 при 128 (6) 4096 × 2160 при 120 (6)
61069 547 52035 651 58460000240 0003,840 × 2160 при 128 (16). 7680 × 4320 при 32 (6) 8192 × 4320 при 30 (6)
6,12,139,095,040120,000480,0003,840 × 2160 при 256 (16). 7,680 × 4320 при 64 (6) 8,192 × 4,320 @ 60 (6)
6,24,278,190,080240,000800,0003,840 × 2,160 @ 300 (16). 7,680 × 4,320 @ 128 (6) 8,192 × 4,320 @ 120 (6)
Максимальная скорость передачи данных профиля на основе битовой глубины, выборки цветности и типа профиля. Для битовой максимальной максимальная скорость увеличивается в 1,5 раза для 12-битных профилей и в 2 раза для 16-битных профилей. Для выбора цветности максимальная скорость передачи данных увеличивается в 1,5 раза для профилей 4: 2: 2 и в 2 раза для профилей 4: 4: 4. Для профилей Intra максимальная скорость передачи данных увеличивается в 2 раза.
Максимальная частота кадров, поддерживаемая HEVC, составляет 300 кадров в секунду.
MaxDpbSize - это максимальное количество изображений в буфере декодированных изображений.

Буфер декодированных изображений

Ранее декодированные изображения сохраняются в буфере декодированных изображений (DPB) и используются кодерами HEVC для формирования прогнозов для изображений. Максимальное количество изображений, которое может быть сохранено в DPB, называемое емкостью DPB, составляет 6 (включая текущее изображение) для всех уровней HEVC при работе с максимальным размером изображения, поддерживаемым уровнем. Емкость DPB увеличивается с 6 до 8, 12 или 16 по уменьшению изображения по сравнению с максимальным размером изображения, поддерживаемым уровнем. Кодер выбирает, какие изображения используются в DPB, на основе изображения, поэтому кодировщик имеет гибкость, чтобы определить для себя лучший способ использования емкости DPB при кодировании видеоконтента.

Контейнеры

MPEG опубликовала поправку, которая добавила поддержку HEVC в транспортный поток MPEG, используемый ATSC, DVB и Blu-ray Disc ; MPEG решил не обновлять программный поток MPEG, используя DVD-Video. MPEG также добавил поддержку HEVC в базовом формате медиафайлов ISO. HEVC также поддерживается стандартом MPEG media transport. Поддержка HEVC была добавлена ​​в Matroska, начиная с выпуска MKVToolNix v6.8.0 после слияния патча от DivX. Проект документа представлен, в котором описывается метод добавления поддержки HEVC к транспортному протоколу реального времени.

с использованием внутрикадрового кодирования HEVC, закодированного неподвижного формата под названием Better Portable Graphics (BPG) был предложен программистом Фабрисом Белларом. По сути, это оболочка для изображений, закодированных с использованием HEVC Main 4: 4: 4 16 Still Picture с разрешением до 14 бит на выборку, хотя он использует сокращенный синтаксис заголовка и характерную явную поддержку для Exif, Профили ICC и XMP метаданные.

Условия патентной лицензии

Условия лицензии и сборы за патенты HEVC по сравнению с его против конкурентами:

▪ 0 долларов США
Видео. форматЛицензиарКодек. РоялтиКодек. Освобождение от роялтиКодек. Годовой предел лицензиКонтент. Плата за распространение
HEVCMPEG LA▪ 0,20 доллара США за единицу▪ Первые 100 тыс. Руб. Единиц каждый. год▪ 25 миллионов долларов США▪ 0 США
HEVC. AdvanceРегион 1 :. ▪ 0, 40 долларов США (мобильный телефон). ▪ 1,20 доллара США (телевизор 4K). ▪ 0,20-0,80 доллара США (другое). Регион 2 :. ▪ 0,20 доллара США (мобильный). ▪ 0,60 доллара США (телевизор 4K). ▪ 0,20-0,40 доллара США (другое)▪ 25 000 долларов США в год.. ▪ Большинство программных реализаций.. распространяется на. потребительские устройства. после первой продажи▪ 40 миллионов долларов СШАФизическое распространение :. ▪ 0,0225 долларов США за диск / заголовок (регион 1). ▪ 0,01125 долларов США за диск / заголовок (регион 2). Нефизическое распространение :. ▪ 0 долларов США
Technicolorиндивидуальные соглашения
Velos Media?▪ Предполагается, что взимать комиссию
с других лиц (ATT,. Microsoft,. Motorola,. Nokia,. Cisco,...)?
AVCMPEG LAКодеки конечным пользователям. и OEM для ПК, но. не входит в ОС ПК :. ▪ 0,20 долл. США: более 100 тыс. Единиц в год. ▪ 0,10 долл. США: более 5 млн единиц в год.. Фирменные кодеки OEM. для ОС ПК :. ▪ 0,20 доллара США: более 100 тыс. Руб. в год. ▪ 0,10 доллара США: более 5 млн единиц в годКодеки для конечных пользователей. и OEM для ПК, но. не являются частью ОС ПК :. ▪ Первые 100 тыс. Руб. Единиц каждый. год.. Фирменные OEM-кодеки. для ОС ПК :. ▪ Первые 100 тыс. Руб. Единиц каждые. годКодеки конечным пользователям. и OEM для ПК, но. не входит в состав ОС ПК :. ▪ 9,75 млн долларов США. (на период 2017-2020 гг.).. Фирменные OEM-кодеки. для ОС ПК :. ▪ 9,75 млн долларов США. (на период 2017-2020 гг.)Fre Электронное телевидение :. ▪ единовременно 2500 долларов США за кодер передачи или. ▪ 2500 долларов США... 10 000 США в год. Интернет-вещание :. ▪ 0 долларов США. Модель платного подписчика :. ▪ 00000 $ 0 / год: 000 000... 100 000 подписчиков. ▪ 0 25 000 долл. США в год: 100 000... 250 000 подписчиков. ▪ 0 50 000 долл. США в год: 250 000... 500 000 подписчиков. ▪ 0 75 000 долл. США в год: 500 000... 1 млн подписчиков. ▪ 100 000 долл. США в год: более 1 млн подписчиков. Оплачивается по модели заголовка :. ▪ 0...12 мин.: Без роялти. ▪ 12+ мин.: Менее 2% или 0, 02 доллара США за титул. Максимальный годовой платеж, связанный с содержанием :. ▪ 8,125 миллиона долларов США
прочие (Nokia, Qualcomm, Broadcomm, Blackberry, Texas Instruments, MIT)?
AV1Alliance for. Open Media▪ 0 долларов СШАн / д▪ 0 долларов США
DaalaMozilla и Xiph.org▪ 0 долларов СШАN/A▪ 0 долларов США
VP9Google▪ 0 долларов СШАN/A▪ 0 долларов США

Резерв на бесплатное программное обеспечение

Как и в случае его предшественника AVC, дистрибьюторы программного обеспечения, которое реализуют HEVC в продуктах, должны платить цену p распределенная копия. Эта модель лицензирования не вызывает проблем для платного программного обеспечения, она является средством обеспечения бесплатного программного обеспечения открытым исходным кодом, которое предназначено для свободного распространения. По мнению MulticoreWare, разработчика x265, включение программных кодеров и кодеров в ускорения внедрения HEVC. HEVC Advance сделал исключение, в котором конкретно отказывается от лицензионных платежей (как декодеры, так и кодеры), если они связаны не с оборудованием. Однако данное программное обеспечение не освобождает от лицензионных обязательств других держателей патентов (например, членов пула MPEG LA).

Эта проблема может вызвать проблемы с безопасным программным обеспечением, например, в сетях телевещания, эта проблема в сочетании с перспективой коллективной блокировки формата в будущем заставляет некоторые организации, такие как Mozilla ( см. OpenH264 ) и Европейский фонд свободного программного обеспечения с осторожностью к платным форматам для использования в Интернете. Конкурирующие форматы, предназначенные для использования в Интернете (VP9 и предстоящий AV1) предназначены для того, чтобы избежать этих проблем, поскольку они не требуют лицензионных отчислений (при условии отсутствия претензий третьих сторон на патентные права).

^i: Независимо от того, как программное обеспечение предоставляется авторам программного обеспечения (см. лицензирование программного обеспечения ), если то, что оно делает, запатентовано, его использование остается ограниченным правами патентообладателей, кроме случаев использования патентов был авторизован лицензией.

Универсальное кодирование видео

В октябре 2015 года MPEG и VCEG сформировали Joint Video Exploration Team (JVET) для оценки доступных технологий сжатия и изучения требований к стандарту сжатия видео следующего поколения. Новый алгоритм должен иметь на 30-50% лучшую степень сжатия для того же качества восприятия, с помощью сжатия без потерь и субъективно без потерь. Он также должен поддерживать YCbCr 4: 4: 4, 4: 2: 2 и 4: 2: 0 с 10 до 16 бит на компонент, широкую цветовую гамму BT.2100 и высокий динамический диапазон (HDR) более 16 ступеней (с пиковая яркость 1000, 4000 и 10000 нит), вспомогательные каналы (для глубины, прозрачности и т. Д.), Переменная и дробная частота кадров от 0 до 120 Гц, масштабируемое кодирование видео для временного (частота кадров), пространственного (разрешение), SNR, цветовая гамма и различные динамического диапазона, кодирование стерео, панорамные форматы и кодирование неподвижных изображений. Ожидается, что сложность кодирования в 10 раз больше, чем у HEVC. JVET опубликовал окончательный «Конкурс универсальных предложений» в октябре 2017 года, первый рабочий проект стандарта видеокодирования был выпущен в апреле 2018 года; окончательный стандарт должен быть утвержден до конца 2020 года.

См. также

Ссылки

Библиография

Слайды по теме: Филипп Ханхарт; Мартин Рерабек; Франческа Де Симоне; Турадж Эбрахими (15.08.2012). «Субъективная оценка качества будущего сжатия видео HEVC». slideshare.com. Проверено 8 ноября 2012 г.
Связанные слайды: Vivienne Sze; Мадукар Будагави (01.06.2014). «Разработка и внедрение кодирования видео следующего поколения (Учебное пособие H.265 / HEVC)» (PDF). Международный симпозиум IEEE по схемам и системам (ISCAS).

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы, связанные с H.265 / HEVC.
Последняя правка сделана 2021-05-23 11:32:27
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте