Видео h 265

HIKVISION H.265+ Технология кодирования

Видео h 265

Снижение битрейта и более экономичное хранение Ultra HD качества без задержек

1. История

Разработанная несколько лет назад Ultra HD камера видеонаблюдения не нашла широкого применения до настоящего времени, так как требовала широкой полосы пропускания и большой емкости для хранения. Поэтому вопрос уменьшения битрейта видеопотока Ultra HD разрешения — острая проблема, решение которой стоит на пути к популярности Ultra HD камер.

Алгоритм сжатия H. 265+ — инновационная разработка компании Hikvision. Данная уникальная технология кодирования основана на H.265/HEVC (High Efficiency Video Coding высокоэффективное кодирование видеоизображений) стандарте и модифицирована с учетом следующих особенностей видеонаблюдения:

  • Фон стабилен и практически не изменяется.
  • Движущиеся объекты появляются редко и могут отсутствовать в течение продолжительного времени.
  • Интерес представляют только движущиеся объекты.
  • Наблюдение ведется круглосуточно, а шумы заметно влияют на качество изображения.

H. 265+ способен значительно уменьшить битрейт видео и благодаря этому требования к пропускной способности и объему для хранения резко сокращаются.

2. Ключевые технологии

H.265+ улучшает степень сжатия за счет трех ключевых технологий: технологии кодирования с предсказанием, технологии подавления фонового шума и технологии долгосрочного управления видеопотоком.

2.1. Кодирование c предсказанием

Все современные алгоритмы сжатия, такие как MPEG2, MPEG4, H.264/AVC и самый современный алгоритм H.265/HEVC, основаны на разностном кодировании. Кодирование с предсказанием — одна из основных технологий, непосредственно влияющих на производительность сжатия. Можно выделить два вида сжатия: внутрикадровое и межкадровое.

  • Межкадровое предсказание создает модель предсказания из одного или нескольких ранее закодированных видеокадров или областей, используя принцип блочной компенсации движения.
  • Внутрикадровое предсказание означает, что образцы макроблоков (блоков обработки) предсказываются только на основе информации, полученной от уже переданных макроблоков одного и того же кадра.

Для разных кадров видеопотока применяются разные методы кодирования. I-кадры кодируются независимо от других кадров, то есть используется внутрикадровое сжатие, а для кодирования P-кадров используются I-кадры и другие P-кадры (межкадровое сжатие).

2.1.1. Кодирование P-кадров

Вы можете получить меньший поток, сжимая разницу между опорным кадром и переменным кадром. Следовательно, выбор соответствующего опорного кадра играет ключевую роль.

В области видеонаблюдения фон, как правило, стабилен. Его можно извлечь и использовать в качестве опорного кадра. Фоновый кадр должен содержать как можно меньше движущихся объектов.

На Рисунке 1 показана последовательность из 3 кадров, где кадры T0 и T1 уже подверглись обработке кодеком. Здесь можно взять фон в качестве опорного кадра и сжать кадр T2 с учетом сходства и разницы между кадрами T1 (опорный кадр) и T0 (фоновый кадр). Если кадр T0 содержит меньше движущихся объектов, он также будет хорошим вариантом для фонового изображения.

Рисунок 1 Выбор наилучшего фонового кадра

Для примера возьмем Рисунок 2, на котором автомобиль перемещается из области B в область A (из кадра T1 в кадр T2). При кодировании кадра T2 область B становится вновь открывшимся участком.

Рисунок 2 Объект перемещается из Б в A

Пример 1:

Если кадр Т1 взят в качестве опорного кадра, потребуется больше битов для кодирования Б области, так как область Б не будет найдена в Т1 кадре.

Рисунок 3 Традиционная схема кодирования с опорным кадром

Пример 2:

Если мы возьмем фоновое изображение (T0) в качестве опорного кадра, в большинстве случаев мы получим оптимизированный блок для Б области. В то время как область А станет вновь открывшимся участком. Потребуется больше битов для кодирования A области.

Пример 3:

Если мы возьмем фоновый кадр и T1 в качестве опорных кадров, мы можем просто найти области, которые схожи с областями А и Б. Тогда количество затрачиваемых битов может быть снижено до минимального значения.

Рисунок 4 Схема кодирования с фоном в качестве опорного кадра

2.1.2. Кодирование I-кадров и R-кадров

При кодировании видеопотока опорные кадры обновляются каждые несколько секунд для задач видеонаблюдения. В результате на опорные кадры приходится значительная часть данных в видеопотоке, что особенно заметно в тех случаях, когда в кадре мало движения. Иногда на опорные кадры приходится до 50% данных видеопотока. Более того, при стабильном фоне эти данные носят повторяющийся характер.

Для того чтобы уменьшить удельный вес этих повторов в видеопотоке, в кодеке H.265+ используется метод работы с опорными кадрами на основе модели фона, показанный на Рисунке 5.

Рисунок 5 Работа с опорными кадрами

Тип кадра Интервал Описание I-кадр (фоновый кадр)

R-кадр (Кадр обновления)

P-кадр

От 8сек до 12секI-кадр полностью кодируется на основе текущего изображения с помощью внутрикадрового предсказания. Интеллектуальный алгоритм выбирает опорный кадр среди кадров с наименьшим числом движущихся объектов.
2секДля R-кадра применяется внутрикадровое кодирование с предсказанием (для движущихся объектов) и межкадровое кодирование с предсказанием, основанное на I-кадре (для неподвижных объектов). R-кадр работает как I-кадр в видеопотоке во время произвольного доступа, чтобы гарантировать удобство воспроизведения пользователем
Соответствует частоте кадровКадр применяет межкадровое кодирование с предсказанием на основе предыдущего кадра (P-кадра или R-кадра) и I-кадра.

Значение битрейта может быть снижено для R-кадра, а также гарантировано удобство воспроизведения пользователем. На рисунке ниже представлен процесс кодирования R- кадра.

Движущиеся объекты, отмеченные красными прямоугольниками, закодированы при помощи внутрикадрового кодирования с предсказанием и демонстрируют хорошее качество изображения.

Фон обрабатывается с помощью межкадрового кодирования с предсказанием.

Рисунок 6 Кодирование R-кадра со смешанными предсказаниями

2.2. Шумоподавление

Обычно для сохранения качества движущиеся объекты кодируются вместе с фоновым шумом. Тем не менее, интеллектуальные алгоритмы позволяют применить различные стратегии кодирования для фона и для движущихся объектов.

На рисунке 7, алгоритм интеллектуального анализа извлекает фоновое изображение и движущийся объект. Фоновое изображение кодируется с более высокой степенью сжатия для подавления шума и снижения битрейта.

Рисунок 7 Шумоподавление

2.3. Долгосрочное управление видеопотоком

Для того, чтобы в полной мере использовать битрейт, Hikvision представляет новую концепцию битрейта под названием «средний максимальный битрейт».

«Средний максимальный битрейт» означает усредненный битрейт в различные периоды времени (обычно 24 часа).

При средней скорости передачи потока данных, камера может назначить большую скорость передачи для периодов времени с высокой активностью, за счет ее снижения в периоды низкой активности (например, с 0:00 до 9:00 и с 20:00 до 24:00), как это продемонстрировано на диаграмме ниже (мы используем постоянный контроль битрейта в качестве примера).

Рисунок 8 Долгосрочное управление видеопотоком

  • Постоянный битрейт Для H.265 кодирования с установленным постоянным битрейтом, его значение будет незначительно изменятся в пределах значения предопределенного максимального битрейта. При функционировании H.265+, средний битрейт может поддерживаться на уровне половины значения максимального битрейта (на примере наблюдения в офисе, фактическая скорость снижения битрейт может меняться в зависимости от различных сцен наблюдения) и качество изображения может быть оптимизировано, так как H.265 + технология позволяет в полной мере использовать каждый бит.
  • Переменный битрейт В режиме переменного битрейта, мгновенный битрейт изменяется в зависимости от степени активности, в то время как качество изображения остается стабильным. Если H.265+ включен, изменение битрейта может быть следующим:
    • Если установленное значение среднего битрейта ограничено, то технология кодирования H.265+ может обеспечить лучшее качество изображения при ограниченном битрейте.
    • Если установленное значение среднего битрейта слишком высокое для сцены слежения, значение фактического среднего битрейта может быть ниже, чем ранее установленное значение для экономии объёма хранения.

3. Результаты тестирования Уменьшения битрейта

Тестирование уменьшения битрейта проводилось на примере 1080p@25к/с камер. Полученные данные могут быть разделены на две категории: сравнение мгновенного битрейта при различных условиях и сравнение файла 24-часовой записи при различных стандартах кодирования.

3.1. Мгновенный битрейт разных сцен

Таблица 1 Сравнение мгновенного битрейта H.264 и Hikvision H.265+

No Описание сцены Битрейт (кбит/с) Коэффициент снижения H.264 H.265+ 1

2

3

4

5

6

Средний коэффициент снижения 67.6%
Кафе, достаточное освещение, много движущихся объектов3,48165081.3%
Кафе, достаточное освещение, несколько движущихся объектов2,25334084.9%
Кафе, слабое освещение (ИК Вкл.), без движения93010888.4%
Улица, достаточное освещение, много движущихся объектов4,40397078.0%
Улица, достаточное освещение, несколько движущихся объектов4,09651887.4%
Улица, слабое освещение, без движения2,66248082.0%

Таблица 2 Сравнение мгновенного битрейта H.265 и Hikvision H.265+

No Описание сцены Битрейт (кбит/с) Коэффициент снижения H.265 H.265+ 1

2

3

4

5

6

Средний коэффициент снижения 67.6%
Кафе, достаточное освещение, много движущихся объектов1,84365064.7%
Кафе, достаточное освещение, несколько движущихся объектов1,28934073.6%
Кафе, слабое освещение (ИК Вкл.), без движения45310876.2%
Улица, достаточное освещение, много движущихся объектов2,15497055.0%
Улица, достаточное освещение, несколько движущихся объектов1,33151861.1%
Улица, слабое освещение, без движения1,94648075.3%

Заключение:

  1. Средний коэффициент снижения между H.264 и Hikvision H.265+ составил 83.7%, коэффициент снижения между H.265 и Hikvision H.265+ — 67.6%. Hikvision H.265 + может значительно уменьшить битрейт.
  2. Коэффициент снижения падает при увеличении числа движущихся объектов в сцене.

3.2. 24-часовой файл записи разных сцен

Сцена 1: Кафе

Таблица 3 Сравнение 24-часового файла записи — Кафе

Время Средний битрейт (кбит/с) H.264 H.265 H.265+ 09:00-21:00 (День)

21:00- 09:00 (Ночь)

Теоретический размер файла за 24 часа (ГБ)

3,4821,843650
930453108
22.711.83.9

Рисунок 9 Сравнительная таблица — Кафе

Сцена 2: Перекресток

Таблица 4 Сравнение 24-часового файла записи — Перекресток

Время Средний битрейт (кбит/с) H.264 H.265 H.265+ 09:00-21:00 (День)

21:00- 09:00 (Ночь)

Теоретический размер файла за 24 часа (ГБ)

4,4032,150970
2,6621,945480
36.421.17.5

Рисунок 10 Сравнительная таблица — Перекресток

Заключение:

При мониторинге кафе, коэффициент снижения объема 24-часового файла записи между H.264 и Hikvision H.265+ составил 83,0%, а коэффициент между H.265 и Hikvision H.265+ – 67,3%.

При мониторинге перекрестка, коэффициент снижения объема 24-часового файла записи между H.264 и Hikvision H.265+ составил 79,4%, а коэффициент снижения между H.265 и Hikvision H.265+ — 64,5%.

Hikvision H.265+ может значительно уменьшить размер файла при 24-часовом мониторинге, а также снизить затраты на хранение.

4. Вывод

Hikvision H.265+ — это оптимизированная технология кодирования, основанная на стандарте сжатия H.265/HEVC. С использованием технологии H.265+ качество видео остается практически таким же, что и с использованием H.

265/HEVC, но предъявляются меньшие требованиями к пропускной способности и объему хранилища.

Это позволяет расширить область использования видео Ultra HD разрешения в сфере видеонаблюдения, как например, использование устройств 8Мп и 12Мп.

Hikvision H.265+ соответствует стандарту H.265/HEVC, а также совместим с большинством программных обеспечений/аппаратных средств, поддерживающих H.265. Данная технология играет важную роль в сокращении затрат на хранение и в продвижении и популяризации видео Ultra HD разрешения.

Источник: https://hikvisionpro.ru/news/h265-plus-tekhnologiya-kodirovaniya/

Все, что вам нужно знать о HEVC / H.265

Видео h 265

Возможно, вы много слышали о HEVC / H.265 в последнее время. С ростом популярности видео 4K компания Apple применила такой новый отраслевой стандарт в операционных системах Mac Hight Sierra и iOS 11.

По сравнению с H.264 H.265 / HEVC имеет большие преимущества, но каковы они? И действительно ли вы можете воспользоваться преимуществами такого H.265 / HEVC? Ниже я подробно расскажу о HEVC / H.

265 и надеюсь, что это будет полезно.

Что такое HEVC / H.265?

HEVC означает Высокоэффективное кодирование видео, также известное как H.

265 и MPEG-H Part 2, – это новейший и самый современный стандарт сжатия видео, разработанный совместно MPEG и VCEG, который отличается более высокой эффективностью кодирования и улучшенным качеством видео.

HEVC способен сжимать видео с двойной степенью сжатия данных, но ему требуется лишь половина битрейта, чтобы сохранить то же качество видео и уменьшить объем памяти вдвое по сравнению с H.264.

Почему приходит HEVC / H.265?

Как вы, возможно, знаете, в мире появляется все больше и больше видео 4K и 8K, в то время как для таких видео высокого разрешения требуется много места, что делает невозможным их загрузку и потоковую передачу с наилучшим качеством. Для того чтобы уменьшить пространство для хранения, но сохранить то же качество и на основе H.264, здесь применяется технология кодирования HEVC.

HEVC может легко доставлять видеоконтент на ваш Apple TV, компьютер, даже iPhone или другие портативные устройства с высоким качеством и меньшим пространством. Если вам нравится воспроизводить видео HEVC / H.

265, вы можете сначала декодировать файлы и воспроизводить их через медиаплеер. Тем не менее, вы также можете конвертировать DVD в кодек H.265 чтобы получить половину размера, но равное качество видео.

Поэтому многие потребительские устройства и операционные системы поддерживают HEVC / H.265 постепенно.

Производительность, преимущества и недостатки H.265

H.265 предназначен для передачи видео более высокого качества при ограниченной пропускной способности, которая уменьшается вдвое. Это означает, что мы можем наслаждаться видео высокого разрешения 1080p с нашим смартфоном и планшетами онлайн. Стандарт H.265 идет в ногу с высоким разрешением дисплея.

Основным преимуществом H.265 является то, что H.265 имеет лучшую производительность сжатия и более низкий коэффициент использования полосы пропускания, что может еще больше снизить проектную скорость потока, чтобы снизить стоимость хранения и передачи.

И теперь многие устройства с высоким разрешением 4K, такие как 4K Blu-ray Player или другие потоковые медиаплееры, поддерживают H.265. Кстати, вы также можете конвертировать H.265 в другие совместимые форматы с бесплатный конвертер H.

265 для воспроизведения на ваших устройствах.

Стоит отметить, что инвестиции в H.265 огромны, особенно после H.264; многие промышленные компании будут колебаться при выборе H.265. С другой стороны, H.265 имеет 3 патентных пула с различными структурами ценообразования и условиями. Неясность лицензионных платежей остановила принятие H.265.

Развитие и текущее состояние H.265

Сейчас H.265 все чаще поддерживается многими платформами и операционными системами, но не получает широкой поддержки.

Успешная популяризация видеостандарта зависит от нескольких аспектов, включая решение организации по стандартизации, появление конкурентов, области применения и роялти. В отличие от H.264, H.

265 требует высоких лицензионных отчислений, которые взимаются HEVC Advance, независимый администратор лицензирования.

Как и разработка дисплея с высоким разрешением, H.265 тоже будет развиваться. Несмотря на промышленного конкурента VP9 и другие ограниченные факторы, H.265 найдет выход и получит широкую популярность.

Скажите разницу: H.265, H.265 + и x265

Сталкивались ли вы когда-нибудь с H.265 + или x265, когда имеете дело с видеоформатами / кодами? Они такие же, как H.265? Очевидно, что это не так. Ниже я хотел бы подробно представить H.265 + и x265 и показать разницу между ними и H.265.

1. H.265 против H.265 plus (H.265 +)

H.265 + – это улучшенная технология сжатия видео, основанная на своей предшественнице H.265, которая может дополнительно снизить наполовину битрейт, чем H.265, что означает, что она может снизить пропускную способность и потребление памяти.

Технология H.265 + объединяет технологии SmartP и AVBR для повышения эффективности сжатия. Это передовая технология привязки, используемая исключительно в видеокодере Hisilicon. С H.

265 + IP-камера может передавать видеопоток 1080P со скоростью до 500 кбит / с.

Источник: https://www.videosolo.com/ru/tutorials/what-is-hevc.html

H.265 vs H.264 сравнение форматов видео. Что такое HEVC и AVC

Видео h 265

H.265 vs H.264 – сравнение современных форматов сжатия видео.

H.265 (HEVC), в отличии от H.264 (AVC), становится наиболее часто используемым форматом для сжатия видео и записи контента 4K / 8K UHD, не говоря уже о видео HD / SD.

Увеличение количества видео 4K и 8K бросает вызов текущему стандарту сжатия H.264, поскольку ему больше не удается кодировать видео Ultra HD с удовлетворительной скоростью передачи данных, чем контент HD.

Вследствие этого, стандарт сжатия видео HEVC следующего поколения получает преимущество над AVC благодаря лучшей эффективности сжатия. Это позволяет на 50% снизить скорость передачи, но обеспечивает такое же качество видео.

Этот пост показывает различия между двумя стандартами, основанные на размере файла, использовании полосы пропускания, скорости передачи данных, качестве и совместимости.

Что такое H.265 (HEVC)?

H.265 также называется высокоэффективным кодированием видео (HEVC). Данный формат в два раза более эффективен, чем H.264 при кодировании. Он вдвое снижает скорость передачи при том же уровне качества по сравнению со своим предшественником.

Предназначен для дисплеев HDTV следующего поколения и систем захвата контента, которые имеют прогрессивную частоту кадров и разрешение, а также улучшенное качество изображения с точки зрения уровня шума, цветовых пространств и динамического диапазона.

Что такое H.264 (AVC)?

H.264 или MPEG-4 AVC – это формат кодирования видео, который в настоящее время является одним из наиболее часто используемых для сжатия и доставки видеоконтента. AVC экономит битрейт на 50% и более по сравнению с его предшественником MPEG-2.

Имеет более широкий спектр приложений, охватывающих все сжатое видео, начиная от потоковых приложений с низким битрейтом (, iTunes, Vimeo, , Instagram) для различных передач HDTV по наземному, кабельному и спутниковому телевидению.

Он также широко используется для дисков Blu-ray, DVD, IP-сетей и приложений для цифрового кино с кодированием, практически без потерь.

Эффективность сжатия

H.265 отличается от H.264 эффективностью сжатия. HEVC удваивает эффективность кодирования по сравнению со своим предшественником. Это означает, что кодек H.265 экономит около 50% битрейта при том же качестве кодирования.

В частности, среднее уменьшение битов для H.265 составляет 64% при 4K UHD, 62% при 1080p, 56% при 720p и 52% при 480p. Таким образом, если загрузить фильм в H.265 и воспроизвести его на устройстве iPhone Android, то будет сохранено 50% памяти мобильного устройства.

И качество фильма не пострадает!

Сравнение форматов видео и эффективность сжатия

Полоса пропускания

H.265 превосходит H.264 и в отношении использования полосы пропускания.

Поскольку алгоритм HEVC использует эффективное кодирование, он обещает приблизительно 40-50% уменьшения полосы пропускания передачи, необходимой для сжатия видео (например, в формате 720p), с тем же качеством.

Как правило, для потоковой передачи 4K H264 (AVC) требуется полоса пропускания 32 Мбит / с, а для передачи видео 4K HEVC – всего 15 Мбит / с. Таким образом, можно наслаждаться 4k видео без проблем даже при перегруженном сетевом соединении.

H.264 и H.265 – полоса пропускания

Качество видео

Большая разница между рассматриваемыми кодеками заключается в качестве видео при одинаковой скорости передачи данных.

В AVC границы областей блока, вероятно, будут искажены, потому что каждый макроблок является фиксированным, а данные независимы друг от друга. В то время как H.

265 предлагает более четкие детали на гранях и сглаживает градиентные области с меньшим количеством артефактов.

Таким образом, H.265 лучше, чем H.264, когда речь идет о сжатии видео с лучшим качеством изображения.

Качество видео

Размер файла

Высокая степень сжатия также тесно связана с требованием цифрового хранения видеопотоков и передачи. Уменьшенная пропускная способность приводит к уменьшению размера файла. Тесты показывает, что видео, закодированное с помощью H.

264, в 1-3 раза больше, чем H.265. Это выгодно для хранения информации на жестком диске или устройствах с ограниченным пространством хранения, необходимого для размещения видеоданных. В этом отношении большое преимущество H.265 перед H.264.

H.265 vs H.264 сравнение форматов – размер файла

Совместимость форматов

Ничто не совершенно. Так же, как и HEVC. Все, сказанное выше, является преимуществом HEVC перед H264. Но есть и недостаток – плохая совместимость. В настоящее время новый формат далеко не так популярен, как H264. Современные устройства и платформы, поддерживающие кодек H264, составляют 99%. Поддержка кодека H265, может составлять около 30-40%.

Преимущества и недостатки

H.265 имеет много преимуществ перед H.264. Например, он поддерживает до 8K UHDTV (разрешением, максимум 8192 × 4320), скорость передачи данных составляет несколько ГБ / с, а размер файла вдвое меньше, и это с лучшим качеством! H.265 имеет большое влияние на увеличение спроса и продажи экранов 4К, предлагая более высокое качество видео даже в сети с ограниченной пропускной способностью.

Но есть и обратная сторона. HEVC требует больше времени для кодирования по сравнению с AVC. Во-вторых, поскольку перспективный кодек, который сейчас широко не используется, просмотр видео H.265 не так прост. Поэтому преобразование H.265 в H.264 по-прежнему очень востребовано в наши дни.

Источник: https://elcomienzo.ru/h265-vs-h264-sravnenie-formatov/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.