HEVC Daha İyi, Daha Hızlı, Daha Güçlü

Artık pazar UHD TV ile dolup taşıyor ve 4K içerik bile birdenbire ortaya çıkmaya başlıyor, H.264 artık bu meydan okumaya hazır değil. Bu tür yükler için henüz hazır olmayan kanallar aracılığıyla ultra HD videoyu maksimum kalitede sıkıştırıp dağıtabilen bir çözüme ihtiyacımız var.

Bu çözüm, H.265 veya HEVC olarak adlandırıldı ve ilk kez Qualcomm tarafından MWC 2012'de kamuoyuna tanıtıldı. Standart, o zaman bile inanılmaz derecede verimli olduğunu kanıtladı.

Sıkıştırma nasıl çalışır?

Çoğu sıkıştırma algoritmasının nasıl çalıştığını anlamak için, bir bavul hazırlama örneğini ele alalım. Bavul çok ağırlaştığında, gereksiz olan şeyleri çıkarırız. Aynı şey video için de geçerlidir - ne kadar az tekrarlanan ve önemsiz öğe varsa, o kadar kolay taşınır.

1. Entropi Kodlama

Herhangi bir sıralı dizi, daha fazla sıkıştırılabilecek başka veri bloğu kalmayana kadar bu şekilde gruplandırılabilir. Ya da başka bir şekilde söylemek gerekirse, sıfırlar ve birler dizisi kesinlikle rastgele oluncaya kadar. Bu nedenle bu tür kodlamaya Entropi Kodlama adı verilmiştir. Bununla birlikte, bilginin kendisinin etkilenmediği belirtilmelidir. Sadece temsil edilme biçimini değiştiriyoruz ve fazlalığı azaltıyoruz.

2. Frekans ayrışması

Bilgisayar Bilimi'ne en azından biraz aşina olan herkes bu bilimin ana prensibini bilir - sıfırlar ve birler şeklinde alınan veriler, ondalık, onaltılık veya hatta alfabetik olarak başka herhangi bir sisteme dönüştürülebilir. 2D (iki boyutlu) görüntü ayrıca bir koordinat sisteminden diğerine dönüştürülebilen belirli bir veri türüdür. Örneğin, biz bir görüntüyü XY koordinatlarında (uzunluk-genişlik) izlemeye alışkınız. Bu gösterim türüne uzaysal domain adı verilir. İçindeki her pikselin değeri konumuna bağlıdır. Bu görüntüyü, piksellerin konumunu değerlendirmediğimiz, ancak değerlerinin komşu olanlara göre nasıl değiştiği bir frekans alanına (domain) dönüştürebiliriz. Alanların kontrastı ne kadar yüksek olursa, freqX-freqY eksenlerindeki koordinatları da o kadar yüksek olur. XY sisteminden freqX-freqY'ye dönüştürüldüğünde aynı görüntü bu şekilde görünür.

• Düşük frekanslı bileşenler matrisimizin merkezine daha yakındır. Bunlar, kademeli luma ve chroma geçişleri olan homojen alanlardan sorumludurlar.

• Yüksek frekanslı olanlar kenarlara daha yakındır. Bunlar tüm konturları, keskin kenarları ve ince ayrıntıları içerir.

Bu dönüştürmeden sonra, matrisimizin kenarlarını kırpabiliriz veya başka bir deyişle onu maskeleyebiliriz. Görüntüyü olağan forma dönüştürdüğümüzde, bazı ayrıntıları kaybedecek, ancak genel olarak orijinaline benzer kalacaktır.

Gerekli maskeleme boyutunu ve formunu seçtiğimizde, bu kayıpları ve son dosyanın sıkıştırılma derecesini kontrol edebiliriz. Aşağıda aynı araba var, ancak şimdi ona dairesel maskeler uygulandı.

3. Renk (Chroma) alt örneklemesi

Bir görüntü bir TV ekranına iletildiğinde, RGB renk şeması YCbCr'ye dönüştürülür; burada Y, luma bileşenidir ve Cb ve Cr, renk şemasının mavi ve kırmızı bileşenleridir veya renk (chroma) bileşenleridir. İnsan gözü, parlaklıktaki en küçük dalgalanmaları bile algılayabilir, ancak tonları tanımakta iyi değildir. Bu nedenle, luma bilgilerini tam çözünürlükte ve renk (chroma) bileşenini düşük çözünürlükte iletirsek, kimse fark etmez ve bant genişliği azalır. Bir sinyali Y'CbCr olarak kodlamak veri hacmini neredeyse yarı yarıya azaltır.

Birkaç tane renk alt örnekleme yöntemi vardır. Bunların her biri, luma çözünürlüğüne (1.) göre renk (chroma) çözünürlüğünü (2. ve 3.) açıklayan sayısal bir kodla belirtilir.

4:4:4 (YUV) FORMATI

Renkli nokta, luma (Y ') ve chroma (Cr ve Cb) bileşenlerinden oluşur. Bu durumda, her dört luma bileşeni için her rengin dört bileşeni vardır. Sıkıştırılmamış RGB görüntüleri genellikle bu şekilde temsil edilir. Teorik olarak, 4:4:4 formülü Y'CbCr olarak kullanılabilir, ancak bu formatı kullanmak için pratik bir ihtiyaç yoktur.

4:2:2 (YUY2) BİÇİMİ

Luma çözünürlüğünün chroma çözünürlüğüne oranı 4:2'dir. Bu, DigiBeta, DVCpro50 ve diğerleri tarafından kullanılan geleneksel yayın biçimidir.

4:1:1 (YV12) BİÇİMİ

Renk (chroma) bileşeni çözünürlüğünün lumaya oranı 4 kat azalır. Bu sistem NTSC DV ve PAL DVCPro'da kullanılır.

4:2:0 (YV12) FORMATI

Bileşen çözünürlüğü, aralıklı veya kare taramanın kullanılmasına bağlıdır. Bu, genellikle Internet, PAL DV, MPEG2 ve çeşitli yazılım çözümleri üzerinden Н264 iletmek için kullanılır.

4. Hareket telafisi

Hemen hemen her videoda, her kare bir öncekine benzer. Ortak, neredeyse statik bir arka planı vardır ve sadece bazı nesneler diğerlerine göre hareket eder. Aynı kalanlar yerine sadece değişen unsurları kodlamayı istemek oldukça normaldir. Bu örnek, sonraki tüm karelerin ne kadar benzer olduğunu gösterir.

Algoritma nasıl çalışır?

Н.265 vs H.264

Maksimum kalitedeki bir Н.265 video kodlaması neden aynı kalitedeki H.264 video kodlamasından yüzde 40-50 daha az bant genişliği kullanır? Dahası, bu teknoloji 8K ve 10 bit renk kodlamasına kadar çözünürlükleri destekler. Üç önemli yapısal iyileştirme nedeniyle verimlilikte böylesine etkileyici bir sıçrama mümkün olmuştur:

1. Kusursuz Rasgele Erişim.
Rastgele seçilen bir karenin kodunun çözülmesi, önceki karelerin kodunun çözülmesini gerektirmez. H.265 formatı, videonun bit hızını azaltan herhangi bir ara kare (I-frames) yerleştirilmesini gerektirmez.

2. Maksimum blok boyutunda değişiklik.
H.264 ile maksimum blok boyutu 256 pikseldir (16х16). Ancak H.265 ile 16 kat artarak 4.096 piksele (64х64) yükselir ve algoritma blok boyutunu otomatik olarak belirler.

3. Paralel kod çözme. Yeni format, çok çekirdekli işlemcilerin özelliklerinden yararlanır.
Н.265 aynı karenin farklı bölümlerini aynı anda hesaplayabilir. İşleme hızı birkaç kat artar.

НEVC halihazırda nerede kullanılıyor

1. Kodlama
HEVC şu anda Nvidia NVENC ve Intel QSV gibi birçok yazılım ve donanım kodlayıcıda desteklenmektedir. H265, HDMI (bu bilgisayarınızdaki yükü artırmak istemediğiniz zamanlarda özellikle oyun akışı ile popülerdir) yakalamak ve kodlamak için uydu televizyonlarda, IP kameralarda ve çeşitli cihazlarda arasıra görülebilir.

2. Kayıttan oynatma
 Şu anda IP kameralarda, H.265 ile karşılaşabilirsiniz. Ayrıca, uydularda H.265'e sıkıştırılmış 30 megabitlik kanallar mevcuttur. Yavaş yavaş, H.265, cihaz kontrolünün olduğu çeşitli OTT servislerinde uygulanmaya çalışılmaktadır.

3. Yayıncılık
Format, özellikle STB'lerde ve Akıllı TV'lerde hızla popülerlik kazanıyor. Masaüstü tarayıcılarda durum şu ana kadar daha az umut verici. Aslında, şu anda sadece Microsoft Edge H.265 oynatabilmektedir. Modern akıllı telefonlarda, H.265'in işlemcide oynatılabilmesi muhtemeldir, ancak bu kısa bir videoyu bile izlemeden piliniz biteceği anlamına gelir.

Infomir, HEVC teknolojisini kendi STB'lerine yerleştiren ilk şirketlerden biridir. Bu nedenle, gerçek hayattaki örneklerde bu standardın avantajlarını halihazırda görebiliriz.

HEVC, IPTV/OTT hizmetlerinde devrim yapacak mı? Muhtemelen hayır. Formatlar bir gecede değiştirilmez. Н.264, uzun süre aktif bir pazar oyuncusu olmaya devam edecek, ancak mantıksal halefine yavaş yavaş yerini bırakacaktır. Bununla birlikte, geleceğin Н.265'e ait olduğunu kesinlikle söyleyebiliriz. Infomir ile buna hazır olun!

Recommended

RDK ile geleceğe hazır IPTV: operatörler için uygun platform

Telekomünikasyon teknolojileri her yıl yeni bir seviyeye ulaşıyor ve operatörlere etkili çözümler ve TV gelişmeleri sunuyor. Bu yazıda bu gelişmelerden biri olan RDK teknolojisine odaklanacağız. Yüzlerce operatörün neden bu çözümü seçtiğini ve onlar için neden bu kadar değerli olduğunu açıklayacağız.

Ministra Pro: Temmuz güncellemeleri

Tatil zamanı tüm hızıyla devam ediyor ve biz de tatile hazırlanıyoruz, bu nedenle Temmuz özeti kısa olacak. Havuz başında dinlenmenin tadını çıkarırken bunlara göz atabilmeniz için bu yılın tüm önemli güncellemelerini bir araya getirdik.

Gurbetçi ortamında IPTV işi nasıl kurulur

Bir IPTV/OTT hizmetini başlatırken, yerel operatörler mümkün olduğu kadar geniş bir kitleye ulaşmaya çalışırlar, ancak genellikle potansiyel müşterilerin serbest nişlerinden birini, yani yabancı müşterileri gözden kaçırırlar.