H.264

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 4. září 2022; ověření vyžaduje 1 úpravu .

H.264 , MPEG-4 Part 10 nebo AVC ( Advanced Video Coding ) je licencovaný standard pro kompresi videa navržený pro dosažení vysokého stupně komprese video streamu při zachování vysoké kvality.

O standardu

Vytvořeno ITU-T Video Coding Experts Group (VCEG) ve spojení s ISO / IEC Moving Picture Experts Group (MPEG) v rámci programu Joint Video Team (JVT).

ITU-T H.264 a ISO/IEC MPEG-4 Part 10 (formálně nazývané ISO/IEC 14496-10) jsou technicky zcela totožné. Finální verze první verze standardu byla dokončena v květnu 2003 .

Používá se v digitální televizi HDTV a mnoha dalších oblastech digitálního videa.

Některé programy (jako je VLC media player ) identifikují tento standard jako AVC1.

Funkce

Standard H.264 / AVC / MPEG-4 Part 10 obsahuje řadu funkcí, které výrazně zlepšují účinnost komprese videa ve srovnání s předchozími standardy (jako je ASP ) a zároveň poskytují větší flexibilitu v různých síťových prostředích. Hlavní jsou:

Díky ASO, protože každá část obrazu může být dekódována nezávisle na ostatních (za určitých omezení kódování), nový standard umožňuje jejich odesílání a přijímání v libovolném vzájemném pořadí. To může snížit latenci v aplikacích v reálném čase, zejména při použití v sítích, které mají režim doručení mimo pořadí . Tyto funkce lze kromě obnovy chyb použít také k mnoha dalším účelům.

Profily

Standard definuje sady schopností, nazývané profily, které se zaměřují na konkrétní třídy aplikací.

Základní profil Používá se v levných produktech vyžadujících dodatečnou toleranci ztrát. Používá se pro videokonference a mobilní produkty. Zahrnuje všechny funkce omezeného základního profilu a navíc funkce pro větší toleranci ztrát přenosu. S příchodem omezeného základního profilu ustoupil do pozadí, protože všechny toky omezeného základního profilu odpovídají základnímu profilu a oba tyto profily mají společný identifikační kód. Omezený základní profil Navrženo pro levné produkty. Zahrnuje sadu funkcí společných pro základní, hlavní a vysoké profily. Hlavní profil Používá se pro digitální televizi ve standardním rozlišení ve vysílání využívajícím kompresi MPEG-4 v souladu se standardem DVB. Rozšířený profil Navrženo pro streamování videa, má relativně vysoký kompresní poměr a další funkce pro zvýšení odolnosti proti ztrátě dat. Vysoký profil Je hlavní pro digitální vysílání a video na optických médiích, zejména pro televizi s vysokým rozlišením. Používá se pro Blu-ray video disky a DVB HDTV vysílání. Vysoký profil 10 (vysoký profil 10) Navíc podporuje 10bitovou hloubku kódování obrazu. Vysoký profil 4:2:2 (Hi422P) Zaměřeno především na profesionální použití při práci s prokládaným video streamem. Podporuje další možnost kódování barev. Vysoký prediktivní profil 4:4:4 (Hi444PP) Na základě Hi422P obsahuje další možnost chroma kódování a 14bitovou hloubku kódování.

Pro profesionální použití standard obsahuje čtyři doplňkové profily all-Intra, které se vyznačují absencí mezisnímkové komprese. To znamená, že při kódování jednoho rámce se informace o sousedních nepoužívají:

High 10 Intra Profile Vysoký vnitřní profil 4:2:2 Vysoký vnitřní profil 4:4:4 Vnitřní profil CAVLC 4:4:4

S přijetím rozšíření Scalable Video Coding (SVC) byly ke standardu přidány tři profily odpovídající těm základním a navíc byla přidána možnost zahrnout streamy s nižším rozlišením.

Škálovatelný základní profil Škálovatelný vysoký profil Škálovatelný vysoký vnitřní profil

Přidání rozšíření Multiview Video Coding (MVC) přineslo další dva další profily:

Stereo s vysokým profilem Tento profil je určen pro stereoskopické 3D video (dva snímky). Multiview vysoký profil Tento profil podporuje dva nebo více obrazů (kanálů) v proudu pomocí mezisnímkové i mezikanálové komprese, ale nepodporuje některé funkce MVC. Podpora funkcí v jednotlivých profilech
Funkce CBP BP XP MP Boky Ahoj10p Ahoj422P Ahoj444PP
I a P řezy Ano Ano Ano Ano Ano Ano Ano Ano
Chroma formáty 4:2:0 4:2:0 4:2:0 4:2:0 4:2:0 4:2:0 4:2:0/4:2:2 4:2:0/4:2:2/4:4:4
Hloubky vzorků (bity) osm osm osm osm osm 8 až 10 8 až 10 8 až 14
Flexibilní řazení makrobloků (FMO) Ne Ano Ano Ne Ne Ne Ne Ne
Libovolné řazení plátků (ASO) Ne Ano Ano Ne Ne Ne Ne Ne
Redundantní plátky (RS) Ne Ano Ano Ne Ne Ne Ne Ne
rozdělení dat Ne Ne Ano Ne Ne Ne Ne Ne
SI a SP plátky Ne Ne Ano Ne Ne Ne Ne Ne
B plátky Ne Ne Ano Ano Ano Ano Ano Ano
Prokládané kódování (PicAFF, MBAFF) Ne Ne Ano Ano Ano Ano Ano Ano
více referenčních rámců Ano Ano Ano Ano Ano Ano Ano Ano
In-loop deblokační filtr Ano Ano Ano Ano Ano Ano Ano Ano
CAVLC entropické kódování Ano Ano Ano Ano Ano Ano Ano Ano
Kódování entropie CABAC Ne Ne Ne Ano Ano Ano Ano Ano
8×8 vs. Adaptabilita transformace 4×4 Ne Ne Ne Ne Ano Ano Ano Ano
Kvantovací škálovací matice Ne Ne Ne Ne Ano Ano Ano Ano
Oddělené řízení Cb a Cr QP Ne Ne Ne Ne Ano Ano Ano Ano
Monochromatický (4:0:0) Ne Ne Ne Ne Ano Ano Ano Ano
Samostatné kódování barevné roviny Ne Ne Ne Ne Ne Ne Ne Ano
prediktivní bezztrátové kódování Ne Ne Ne Ne Ne Ne Ne Ano

Úrovně

Podle definice standardu je "úroveň" specifický soubor omezení udávající stupeň požadovaného výkonu dekodéru pro profil. Například podpora úrovně v profilu by specifikovala maximální rozlišení obrazu, snímkovou frekvenci a bitovou rychlost, aby bylo možné použít dekodér. Dekodér, který odpovídá dané vrstvě, je nutný k dekódování všech bitových toků, které jsou kódovány pro tuto vrstvu a všechny nižší vrstvy.

Úrovně s maximálními parametry
Úroveň Max. počet makrobloků Max. rychlost streamování videa (VCL) kbps Příklady maximálního
rozlišení@snímková frekvence
(maximální počet uložených snímků)
za vteřinu v rámu BP, XP, MP Boky Ahoj10p Hi422P, Hi444PP
jeden 1,485 99 64 80 192 256 128×96@30,9 (8)
176×144@15,0 (4)
1b 1,485 99 128 160 384 512 128×96@30,9 (8)
176×144@15,0 (4)
1.1 3000 396 192 240 576 768 176×144@30,3 (9)
320×240@10,0 (3)
352×288@7,5 (2)
1.2 6 000 396 384 480 1,152 1,536 320×240@20,0 (7)
352×288@15,2 (6)
1.3 11 880 396 768 960 2,304 3,072 320×240@36,0 (7)
352×288@30,0 (6)
2 11 880 396 2 000 2 500 6 000 8 000 320×240@36,0 (7)
352×288@30,0 (6)
2.1 19 800 792 4 000 5 000 12 000 16 000 352×480@30,0 (7)
352×576@25,0 (6)
2.2 20 250 1,620 4 000 5 000 12 000 16 000 352×480@30,7 (10)
352×576@25,6 (7)
720×480@15,0 (6)
720×576@12,5 (5)
3 40 500 1,620 10 000 12 500 30 000 40 000 352×480@61,4 (12)
352×576@51,1 (10)
720×480@30,0 (6)
720×576@25,0 (5)
3.1 108 000 3 600 14 000 17 500 42 000 56 000 720×480@80,0 (13)
720×576@66,7 (11)
1280×720@30,0 (5)
3.2 216 000 5,120 20 000 25 000 60 000 80 000 1280×720@60,0 (5)
1280×1024@42,2 (4)
čtyři 245,760 8,192 20 000 25 000 60 000 80 000 1280×720@68,3 (9)
1920×1080@30,1 (4)
2048×1024@30,0 (4)
4.1 245,760 8,192 50 000 62 500 150 000 200 000 1280×720@68,3 (9)
1920×1080@30,1 (4)
2048×1024@30,0 (4)
4.2 522,240 8,704 50 000 62 500 150 000 200 000 1920×1080@64,0 (4)
2048×1080@60,0 (4)
5 589,824 22,080 135 000 168,750 405 000 540 000 1920×1080@72,3 (13)
2048×1024@72,0 (13)
2048×1080@67,8 (12)
2560×1920@30,7 (5)
3680×1536@26,7 (5)
5.1 983,040 36,864 240 000 300 000 720 000 960 000 1920×1080@120,5 (16)
4096×2048@30,0 (5)
4096×2304@26,7 (5)
5.2 2 073 600 36,864 240 000 ? ? ? 1,920x1,080@172 (?)
2,048x1,536@160 (?)
4,096x2,160@60 (?)
6 4,177,920 139,264 240 000 ? ? ? 2,048×1,536@300 (?) 4,096×2,160@120
(?)
8,192×4,320@30 (?)
6.1 8,355,840 139,264 480 000 ? ? ? 2,048×1,536@300 (?) 4,096×2,160@240
(?)
8,192×4,320@60 (?)
6.2 16,711,680 139,264 800 000 ? ? ? 4,096*2,304@300 (?)
8,192×4,320@120 (?)

Patenty

V zemích, kde existují softwarové patenty , jsou vývojáři softwaru využívající algoritmy H.264/AVC povinni platit licenční poplatky držitelům patentu (doba trvání patentu závisí na zemi patentování). Jejich držiteli jsou zejména Microsoft, Fujitsu, Philips, Apple, Samsung, Cisco, Toshiba, Panasonic [2] [3] . Existuje také organizace MPEG LA , která je správcem konsolidovaného patentového poolu [4] [5] . Celkem existuje více než sto patentů, které nějakým způsobem ovlivňují nebo popisují algoritmy H.264. Některým z nich již vypršela platnost, některé však budou v USA fungovat až do roku 2028 [6] [2] .

V březnu 2011 zahájilo americké ministerstvo spravedlnosti vyšetřování proti společnosti MPEG LA kvůli podezření z použití patentového práva k odstranění konkurenčního webu WebM společnosti Google . Důvodem zahájení vyšetřování byla obvinění z porušení patentů třetích vývojářů [7] .

Nevýhody

Kodeky MPEG-4 AVC jsou náročnější na zdroje než kodeky založené na MPEG-4 ASP (jako jsou DivX a XviD ) [8] , ale to je kompenzováno jinými výhodami [9] .

Formát je patentován a tvůrci kodeků jsou povinni platit za jejich distribuci zakoupením licencí. Od roku 2011 by MPEG LA mohl také začít účtovat poplatky těm, kteří se podílejí na kódování a/nebo poskytování bezplatného video streamu uživatelům v AVC [10] [11] . Později však bylo toto období změněno na rok 2015 a 26. srpna 2010 společnost MPEG LA oznámila, že za poskytování bezplatného video streamu v H.264 uživatelům nebude účtován žádný poplatek [12] .

Poznámky

  1. V předchozích normách byl převod specifikován pouze v mezích dovolených chyb z důvodu praktické neproveditelnosti přesného inverzního převodu. V důsledku toho by každá implementace dekodéru mohla produkovat mírně odlišné dekódované video (způsobené neshodou v reprezentaci dekódovaného videa v kodéru a dekodéru), což má za následek snížení efektivní kvality videa.
  2. 1 2 Archivovaná kopie (odkaz není k dispozici) . Získáno 30. ledna 2010. Archivováno z originálu 14. května 2015. 
  3. MPEG LA – standard pro standardy – seznam patentů AVC (stahovací odkaz) . Získáno 30. ledna 2010. Archivováno z originálu 8. února 2010. 
  4. MPEG LA Licence pro MPEG-4 Video FAQ .
  5. MPEG LA - Standard pro standardy - Úvod AVC (odkaz není k dispozici) . Datum přístupu: 30. ledna 2010. Archivováno z originálu 23. ledna 2010. 
  6. [whatwg] Kodeky pro <audio> a <video> . Datum přístupu: 30. ledna 2010. Archivováno z originálu 11. ledna 2012.
  7. USA podezřívají MPEG LA ze snahy nečestně konkurovat společnosti Google . itc.ua (7. března 2011). Datum přístupu: 7. března 2011. Archivováno z originálu 15. února 2012.
  8. Filip Kazakov. h264. O rok později: Technologie kódování videa MPEG-4 AVC. Část první  // Computerra-online . - 2006. - 16. října. Archivováno z originálu 8. července 2022.
  9. Oleinik I. V. N. 264. Něco pravdy o bludech  // Bezpečnostní systémy: deník. - 2009. - č. 2 . Archivováno z originálu 14. listopadu 2009.
  10. Jan Ozer. H.264 Tantiémy: co potřebujete  vědět . Výukové centrum streamování (22. června 2009). Získáno 7. července 2009. Archivováno z originálu 15. února 2012.
  11. Tim Siglin. H.264 Licensing Labyrinth  (anglicky)  (nedostupný odkaz) . streamování médií vč. / Information Today Inc. (12. února 2009). Získáno 7. července 2009. Archivováno z originálu 2. ledna 2010.
  12. Licence AVC společnosti MPEG LA nebude účtovat licenční poplatky za internetové video, které je koncovým uživatelům po dobu platnosti licence zdarma , archivováno 22. září 2010.  (Angličtina)

Viz také

Odkazy