Product request
You are looking for a solution:
Select an option, and we will develop the best offer
for you
ترميز الفيديو عالي الكفاءة ((HEVC: أفضل وأسرع وأقوى
بعد أن أغرقت أجهزة التليفزيون فائق الدقة UHD الأسواق، وحتى بعد أن بدأ المُحتوى في الوصول إلى دقة 4K، لم يعد معيار الترميز H.264 يرقى إلى مستوى هذه المنافسة. وبالتالي فنحن في حاجة إلى حل يُمكنه ضغط وتوزيع أي فيديو بدقة HD مع تحقيق أقصى الجودة عبر قنوات لم تبلغ درجة الاستعداد الكافي لمثل هذه الأحمال.
أُطلِق على هذا الحل اسم H.265 أو ترميز الفيديو عالي الكفاءة (HEVC)، وقد قدمته كوالكوم للجمهور لأول مرة خلال المُؤتمر العالمي للجوال MWC 2020، وأثبت المعيار كفاءته المُذهلة حتى في ذلك الوقت.
آلية عمل الضغط
لفهم كيفية عمل مُعظم خوارزميات الضغط، سنضرب المثال بتعبئة الحقيبة: عندما تصبح الحقيبة ثقيلة للغاية، فإننا نزيل منها الأشياء غير الضرورية. والأمر ذاته ينطبق على الفيديو؛ كلما قل عدد العناصر المُكررة وغير الضرورية، صار الفيديو أسهل في النقل.
1. ترميز الإنتروبيا
يُمكن بهذه الطريقة تجميع أي تسلسل مُرتب حتى لا يتبقى مزيد من كتل البيانات التي يمكن ضغطها أكثر. أو بعبارة أخرى، حتى تُصبح سلاسل الصفر والواحد عشوائية تمامًا. لذلك أُطلق على هذا النوع من الترميز اسم ترميز الإنتروبيا. ورغم ذلك، تجدر الإشارة إلى أن المعلومات نفسها لا تتأثر، ولكننا فقط نُغير طريقة تمثيلها مع تقليل التكرار.
2. تحلُّل التردد
مهما كان الشخص قليل الإلمام بعلوم الكمبيوتر فلديه فكرة على الأقل عن مبدأه الأساسي: إمكانية تحويل البيانات الواردة في شكل لغة برمجة الصفر والواحد إلى أي نظام آخر، سواء كان نظامًا عشريًا أو ست عشري أو حتى أبجديًا. والصور ثُنائية الأبعاد نوع مُعين من البيانات التي يُمكن تحويلها من نظام إحداثي إلى آخر. على سبيل المثال، اعتدنا على عرض أي صورة بإحداثيات X-Y (الطول- العرض)، ويُطلق على هذا النوع من التمثيل اسم النطاق المكاني، وتعتمد قيمة كل بكسل في الصورة على موضعها. ومن ثمَّ يُمكننا تحويل هذه الصورة إلى نطاق ترددي لا يتطلب منا تقييم موضع البكسل، ولكن كيفية تغيير قيمته بالنسبة لقيم وحدات البكسل المجاورة له. وكلما زاد تباين المناطق، تزيد إحداثياتها على محاور التردد X-التردد Y. وهكذا تبدو نفس الصورة عند تحويلها من نظام X-Y إلى نظام التردد X-التردد Y.
• تقع المكونات ذات التردد المُنخفض بالقرب من مركز المصفوفة، وهي مسؤولة عن المناطق المُتجانسة ذات السطوع التدريجي وتحول الكثافة اللونية.
• تقع المكونات ذات التردد المُرتفع بالقرب من الحواف، وتشمل جميع الخطوط وحواف الشفرات والتفاصيل الدقيقة.
بعد هذا التحول، يُمكننا إزالة حواف المصفوفة ببساطة، أو بعبارة أُخرى، يُمكننا تغطيتها. عندما نُحوِّل الصورة إلى الشكل المُعتاد، فإنها ستفقد بعض التفاصيل ولكنها ستظل مُشابهة للصورة الأصلية بوجه عام.
عند اختيار الحجم والشكل المناسبين للتغطية، يمكننا التحكم في هذا الفقد ودرجة ضغط الملف النهائي. فيما يلي تظهر نفس السيارة ولكن مع تطبيق التغطية الدائرية عليها.
3. اختزال كثافة اللون
عند إرسال صورة إلى شاشة التليفزيون، يتحول النظام اللوني RGB إلى YCbCr؛ حيث يرمزY إلى عنصر السطوع، ويرمز كل من Cb وCr إلى العنصرين الأزرق والأحمر في النظام اللوني، أو العناصر اللونية. تستطيع العين البشرية أن تُدرك حتى أصغر التقلبات في السطوع، ولكنها لا تستطيع تمييز الظلال بنفس الكفاءة. ولذلك، إذا نقلنا معلومات السطوع بدقة كاملة، وكانت دقة عنصر اللون مُنخفضة، فلن يُلاحظ أحد ذلك، وسيقل حجم البيانات، حيث يؤدي ترميز الإشارة بنظام Y’CbCr إلى تقليل حجم البيانات بمقدار النصف تقريبًا.
للاختزال اللوني طرق عديدة، وتتميز كل طريقة برمز رقمي يصف دقة الكثافة اللونية (الرقمان الثاني والثالث) بالنسبة إلى دقة السطوع (الرقم الأول).
صيغة 4:4:4 (YUV)
تتكون النقطة المُلونة من عناصر سطوع (Y’) وعناصر كثافة لونية (Cr وCb). وفي هذه الحالة، يكون لدينا أربعة عناصر من كل لون لجميع عناصر السطوع الأربعة. وعادةً ما تكون هذه الطريقة التي تتمثل بها صور النظام اللوني RGB غير المضغوطة. نظريًا، يُمكن استخدام صيغة 4:4:4 في النظام اللوني Y’CbCr، ولكن لا حاجة عمليًا لاستخدام مثل هذه الصيغة.
صيغة 4:2:2 (YUY2)
تبلغ النسبة بين دقة السطوع ودقة كثافة اللون 4:2، وهي صيغة البث التقليدية المُستخدمة في تقنيتي DigiBeta وDVCpro50 وغيرهما.
صيغة 4:1:1 (YV12)
تنخفض النسبة بين دقة عنصر كثافة اللون ودقة عنصر السطوع بعامل قدره 4. ويُستخدم هذا النظام في تقنيتي NTSC DV وPAL DVCPro.
صيغة 4:2:0 (YV12)
تعتمد دقة العنصر على ما إذا كان مسح الإطارات أو المسح المتداخل هو المُستخدم. تُستخدم هذه الصيغة غالبًا في بث ترميز Н264 عبر الإنترنت، وتقنية PAL DV، وصيغة MPEG2، وشتى حلول البرمجيات.
4. تعويض الحركة
في أي فيديو تقريبًا، يكون كل إطار مشابهًا للإطار السابق له؛ حيث يشترك كلاهما في الخلفية الثابتة تقريبًا، بينما تتحرك بعض العناصر فقط بالنسبة للعناصر الأخرى. ومن الطبيعي تمامًا التركيز على ترميز العناصر التي تتغير فقط وتجاهل العناصر التي تبقى كما هي. وفي هذا المثال توضيح لمدى تشابه الإطارات المتتالية.
كيف تعمل الخوارزمية؟
ترميز Н.265 مُقابل ترميز H.264
لماذا نجد مقطع فيديو بترميز Н.265 وبأقصى جودة عرض يستغرق بيانات أقل بنسبة تصل إلى 40-50% من نفس الفيديو إذا كان ترميزه H.264؟ بل وتدعم هذه التقنية دقة عرض تصل حتى 8K و10 بت من الترميز اللوني. وقد أصبحت هذه القفزة المُذهلة في الكفاءة أمرًا ممكنًا نتيجة ثلاثة تحسينات هيكلية رئيسية:
1. وصول عشوائي نظيف.
لفك ترميز إطار وقع عليه الاختيار عشوائيًا، لا حاجة لفك تشفير الإطارات السابقة؛ حيث أن صيغة H.265 لا تتطلب إدخال أي إطارات وسيطة (I-frames)، والتي تقلل من معدل نقل بيانات الفيديو.
2. التغيير في الحد الأقصى لحجم الكتلة.
في حالة H.264، يبلغ الحد الأقصى لحجم الكتلة 256 بكسل (16×16). ولكن هذا الحد يزداد مع H.265، ليصل إلى 16 ضعفًا، أي 4096 بكسل (64×64)، وتحدد الخوارزمية حجم الكتلة تلقائيًا.
3. فك الترميز المُتوازي.
تستفيد الصيغة الجديدة من خصائص المعالجات متعددة النواة؛ حيث يستطيع ترميز Н.265 أن يحسب أجزاء مختلفة من نفس الإطار في وقت واحد، وبالتالي تزداد سُرعة المعالجة عدة مرات.
أين يُستخدم ترميز الفيديو عالي الكفاءة (НEVC)؟
1. الترميز
ترميز الفيديو عالي الكفاءة (НEVC) مدعوم حاليًا في العديد أجهزة وبرامج الترميز، مثل Nvidia NVENC وIntel QSV. وفي بعض الأحيان يُستخدم H265 في القنوات الفضائية، وكاميرات IP، والعديد من أجهزة التقاط وترميز HDMI (ويشيع هذا على وجه الخصوص في بث الألعاب في حالة عدم رغبتك في زيادة الحِمل على جهاز الكمبيوتر).
2. تشغيل الفيديو
يُمكننا حاليًا أن نجد H.265 في كاميرات IP. كما تُوجد قنوات سِعة 30 ميجابت مضغوطة داخل H.265 على الأقمار الصناعية. وتجري محاولات تدريجية لتطبيقه في العديد من خدمات تقنية OTT، حيث يوجد تحكم في الجهاز.
3. البث
تكتسب الصيغة شعبية سريعة، لاسيما في أجهزة الاستقبال الرقمي وأجهزة التليفزيون الذكية. ورغم أن الوضع مع متصفحات الكمبيوتر ليس مُبشرًا بالقدر ذاته حتى الآن، إلا أن Microsoft Edge هو المتصفح الوحيد حاليًا الذي يُمكنه تشغيل H.265. أما بالنسبة للهواتف الذكية، فمن المُحتمل تشغيل H.265 على المُعالج، مما يعني أن شحن بطاريتك سينتهي قبل أن تنتهي حتى من مشاهدة مقطع فيديو قصير.
كانت Infomir واحدة من أوائل الشركات التي أدمجت تقنية ترميز الفيديو عالي الكفاءة (НEVC) مع أجهزة الاستقبال الرقمي التي تنتجها. ونتيجة لذلك، صار بإمكاننا ملاحظة مزايا المعيار في أمثلة واقعية.
هل سيُحدث ترميز الفيديو عالي الكفاءة ثورة في خدمات تقنيتي IPTV وOTT؟ على الأرجح لا؛ حيث لا يُمكن استبدال الصيغ بين عشية وضحاها. وسيظل ترميز Н.264 لاعبًا فعالًا في السوق لفترة طويلة، ولكنه سيُفسح المجال تدريجيًا لخليفته الطبيعي. ورغم ذلك، يُمكننا أن نُجزم بأن المُستقبل ملك لترميز Н.265، فكُن مُستعدًا له مع Infomir!
Recommended
إصدار ميزات جديدة لمنصة Ministra PRO في مارس
تلقّت منصة Ministra PRO تحديثًا في شهر مارس. وستعمل الميزات الجديدة على تبسيط العمل مع أجهزة الاستقبال الرقمي MAG المبنية على أساس نظامَي Linux وAndroid. استعنّا بالذكاء الاصطناعي لتوفير دعم أفضل للمستخدمين، وكل هذا سيجعل تجربة المنتج أكثر كفاءةً وراحة.
تأثير معدل العيوب المنخفض في تصنيع أجهزة استقبال MAG على جعل شركة Infomir من الشركات الرائدة في سوق أجهزة Linux عالميًا
كفاءة المنتج النهائي تؤدي دائمًا دورًا محوريًا في تصنيع الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية. وشركة Infomir الأوكرانية مثال يُحتذى به في أثر معايير الإنتاج الصارمة والتميُّز الهندسي على جودة المنتج الفائقة. لذا سنتحدث في هذا المقال عن كيفية نجاح Infomir في تقليل معدل العيوب إلى مستوى منخفض قياسي واحتلالها مكانة رائدة في سوق أجهزة الاستقبال الرقمي بتقنية IPTV.
Ministra PRO: New Features and Enhanced Capabilities in February
The Ministra Pro team is committed to building long-term relationships and is pleased to offer users global search, multi-filtering, maximum session control, and Spanish documentation.
