UHDTV - это цифровой стандарт телевидения сверхвысокой чёткости (Ultra High Definition Television, UHDTV). Другие названия - Ultra HD и Ultra High Definition Video (UHDV).

Говоря простым языком, UHDTV - это тип разрешения картинки, т.е. количества цветных точек (пикселей), из которых она состоит.
Для сравнения, максимальное разрешение стандартного SD-формата - 400 тыс. пикселей (720×576), HDTV - 2 млн пикселей (1920×1080), а у UHDTV этот показатель может достигать 7680×4320 (33,2 мегапикселя).

UHDTV бывает двух стандартов: 4К Ultra HD с разрешением 3840×2160 и 8K Ultra HD или 4320p c разрешением 7680×4320. Последний формат (8К) распространен очень мало.

Применение UHDTV на практике

Как вы уже, наверное, поняли, формат UHDTV могут поддерживать только телевизоры с подходящей под такое разрешение матрицей. Особенно заметна разница будет для владельцев телевизоров с большим экраном: «кубики» (те самые пиксели) будут настолько малы, что станут абсолютно не видны.

Однако при всех плюсах UHDTV, контента в этом формате - крайне мало. Например, у спутникового ТВ МТС только один канал идет в разрешении 4К, все остальные - в SD или HD-формате. Примерно так же обстоят дела и у других российских провайдеров как кабельного, так и спутникового телевидения. Связано это с тем, что передачи в таком высоком качестве занимают очень много «места» в потоке сигнала, грубо говоря, вместо одного канала в UHDTV можно передавать несколько каналов в SD или HD. Поэтому владельцы UHDTV телевизоров в полной мере насладиться качественным изображением могут, в основном, при просмотре Blu-ray дисков.

Стоит ли волноваться, если ваш телевизор не поддерживает UHDTV? Нет, владельцы телевизоров, поддерживающих HD-формат, смогут смотреть UHDTV-передачи в HD-качестве.

Важно понимать, что хотя сейчас этот формат не так распространен, но за ним - будущее. Ведь когда-то новинкой было и HD разрешение, а теперь практически все модели телевизоров выходят с его поддержкой. Поэтому волноваться, если ваш телевизор не поддерживает UHDTV - не стоит, на данный момент вы много не потеряете.
Но и списывать со счетов новый формат нельзя: после массового внедрения новых кодеков и удешевления технологий производства телевизоров с его поддержкой, UHDTV станет таким же массовым, как и привычный всем HD.

Как известно, все мы любим смотреть фильмы, видеоролики или передачи в хорошем качестве. Но в плане хранения видео на компьютере возникает множество проблем, обычно связанных с банальной нехваткой места. Относительно недавно появился новый стандарт, и многих пользователей сразу же возник закономерный вопрос: «Что это - HEVC?». Рассмотрим несколько основных аспектов, связанных с внедрением и практическим использованием нового кодека.

Что это: HEVC

Если говорить о фильмах, которые записываются на съемные носители, обычно размер самого диска влияет на выбор метода Те же Blu-ray-диски могут хранить фильмы в высоком разрешении объемами более 25 Гб. Однако, согласитесь, держать такой фильм на винчестере, особенно когда его вместимость явно ограничена, с практической точки зрения является совершенно нецелесообразным.

Для этого используется кодирование роликов, позволяющее даже без ущерба качеству уменьшить размер конечного файла за счет специальных методов сжатия. А на практике что это? HEVC на сегодняшний день является самым продвинутым кодеком, можно сказать, даже революцией в области видео. Но чем же не устраивает любителей качественного видео старый кодек H.264?

High Efficiency Video Coding: основы кодирования

Для этого следует обратиться к пониманию основ кодирования сигнала. Дело в том, что здесь одну из главных ролей играет использование максимального блока. Для H.264 это 16 х 16 или в сумме 256 пикселей.

Для нового стандарта H.265 такой блок может быть в 16 раз больше! А если учесть еще и технологии изменяемых блоков, когда размер блока вбирается непосредственно самим алгоритмом в процессе сжатия, нетрудно сообразить, что новый кодек является, так сказать, наиболее «терпимым» к высоким разрешениям и на сегодняшний день поддерживает даже 8k (8192 х 4320 пикселей). Можно добавить сюда еще и функцию параллельного кодирования. Таким образом, кодек HEVC при высоком качестве изображения позволяет уменьшить битрейт, а соответственно, и размер файла. Экономия места в сравнении со стандартом H.264 может достигать 25-50%!

Поддержка 4k и 8k: насколько это эффективно

Что же касается эффективности применения такого кодека, на заре своего появления он особой популярности не завоевал. Связано это было с тем, что поддержку нового стандарта могли обеспечить только самые мощные и современные графические чипы GeForce 970 или 980.

Собственно, и сам процесс кодирования на других менее мощных устройствах занимал порядка 10-12 часов. Таким образом, с точки зрения практической, применение нового стандарта было невыгодным.

Со временем ситуация изменилась, и теперь технологии на основе H.265 начинают применяться повсеместно. В плане экономии места в сравнении с H.264 можно привести достаточно красноречивый пример. При разрешении 720p показатель экономии составляет порядка 25%, а при условии качества 4k - более 50%. Кстати сказать, если использовать рип Blu-ray-диска, размер исходного видео может быть уменьшен почти в 10 раз (он будет «весить чуть более 3 Гб)!

Основные нововведения

Если посмотреть на некоторые новшества, среди всего того, что представлено в требованиях к новому кодеку, можно отметить следующие:

• поддержка профилей Main 8 и 10 бит (в перспективе - 12 бит);
• наличие двумерных разделимых, неразделимых и направленных интерполяционных фильтров ASF;
• компенсация движения с точностью до 1/8 пикселя;
• использование системы адаптивного предсказания ошибок и выбора матрицы в процессе кодирования;
• наличие сравнительной схемы кодирования вектора движения;
• режимно-зависимое внутрикадровое кодирование.

Какое ПО использовать для просмотра фильмов в новом формате

Итак, с самим кодеком разобрались. Что это (HEVC), думается, уже немного понятно. Теперь перейдем к самому насущному вопросу, который, несомненно, интересует большинство пользователей. Что же использовать для просмотра видео, закодированного при помощи новых алгоритмов?

В принципе, в самом простом варианте можно использовать программные плееры. Одним из самых интересных, по мнению многих, является специализированное и узконаправленное приложение Daum PotPlayer. Если не подходит такой вариант, можно использовать популярный VLC Media Player, только установить нужно обязательно последнюю версию, поскольку только в ней имеется встроенная поддержка HEVC.

Однако, несмотря на все преимущества, можно отметить и массу проблем. В большинстве своем это относится только к тому, что в Интернете сейчас можно найти не так уже много фильмов или видеороликов, закодированным при помощи нового алгоритма. Что еще более огорчает, так это отсутствие поддержки со стороны вендоров. Если с программным обеспечением вопросы еще хоть как-то решаются, то производители домашних кинотеатров или Smart TV не торопятся осваивать выпуск продукции с поддержкой H.265. Да и сам кодек, хоть и считается революционным, все равно особого распространения пока не получил. Но хочется надеяться, что это временное явление.

Вместо итога

Вот вкратце и все, что касается нового стандарта в кодировании видео. Конечно, здесь были затронуты далеко не все технические стороны новой технологии, однако даже такая краткая информация поможет любому пользователю сделать вывод об основных нововведениях, целесообразности внедрения и практического использования таких технологий. А ведь по большому счету, они могут перевернуть все наши представления о качестве и обработке видеоинформации. И, по всей видимости, скоро устаревший стандарт H.264 уйдет в небытие, ведь технологии не стоят на месте. Если взять догосрочную перспективу, очень сможет быть, что и вместо кодека HEVC будет разработано что-то еще более мощное.

x265 - это открытая реализация нового стандарта кодирования видео H.265 HighEfficiencyVideoCoding (HEVC). Стандарт H.265 является логическим продолжением H.264 и характеризуется более эффективными алгоритмами сжатия. Стандарт предполагает примерно двукратное уменьшение размера файла при одинаковом визуальном качестве, по сравнению с H.264 и поддержку высоких разрешений вплоть до 8K UHD (8192×4320).

Преимущества H.265

Гибкий кодек H.264 получил широкое применение в сетях распространения потокового видео, на спутниковых платформах, а также при записи Blu-ray дисков. Он весьма хорош для масштабирования, благодаря чему он был предложен в качестве стандарта для 3D с частотой 48-60 кадров в секунду, и даже для 4К (хотя кодек не создавался для данного формата). H.264 вполне справляется с этими задачами. Стандарт, принятый для Blu-ray дисков, пока не включает в себя каких-либо рекомендаций относительно данных технологий, однако кодек H.264 сам по себе способен их поддерживать.

Особенность кодека H.264 заключается в том, что при способности кодировать видео в этих форматах, он не может обеспечить степень сжатия, которая бы сделала размеры получаемых файлов меньше.

Новый стандарт в кодеке H.265 смог существенно уменьшить размеры сжатых файлов и тем самым заслужил международное признание в качестве средства продвижения новых форматов видео. В H.265 использованы новые технологии сжатия и «умная» модель кодирования/декодирования, что позволяет экономно использовать пропускные ресурсы канала. Кодек разрабатывался с учётом всех особенностей 4К (поддержку 10-битового видео, высокую частоту кадров).

Размеры кодирования определяются настройками квантователя (цифрового преобразователя), где более низкие q-показатели соответствуют более высокому качеству (и большему размеру файлов). Базовый кодированный файл состоит из 500 кадров, его размер – 1,5 Гб, YUV 4:2:0, частота кадров – 50 в секунду. Для сравнения использован элементарный размер потокового файла, он отображает то, что передаётся на декодер для создания изображения на выходе. Исследованы элементарные потоки, размер декодируемого файла всегда составляет 1,5 Гб, вне зависимости от уровня качества, выбранного при его создании.

Основное преимущество H.265 в сравнении с H.264: экономия пропускной способности канала до 50%. При установке q=24 в преобразователе мы получаем файл размером 57% от созданного в H.264, при установке q=30 – 59%, а q=40 даёт 47%. При установке q=40 финальный файл далёк от совершенства, однако он позволяет экономить пропускную полосу более чем вдвое.

Производительность и качество изображения

H.265 требует большей производительности процессора для кодирования и декодирования в сравнении с H.264.
Функция гипер-поточности и установка параллелизации в 12/8 потока немного ускоряют процесс кодирования. Возможности тестового декодера с процессорами на базе SandyBridge-E (6 физических ядер) и Haswell (4 физических ядра, поддержка последней AVX2 и лучшим характеристикам производительности) опережают IvyBridge (4 физических ядра).
Кодирование при помощи x265 идёт дольше, чем кодирование с x264. Например, IvyBridge 3770K кодирует в H.264 файл за 129 секунд, в H.265 - за 247 секунд.

Изображение (на примере фрагмента игры в баскетбол) характеризуется высокой скоростью движения, записано с частотой 50 кадров в секунду. Высокая частота движений в кадре обычно приводит к зависанию процессора или колебанию картинки.

На изображении представлено оригинальное некомпрессированное YUV видео

На изображении представлено видео, кодированное в H.265 при показателях q=24, и видео, кодированного в H.264 при показателях q=24.

Разница между изображениями минимальна. Деревянный пол под прыгающим игроком менее размыт в H.264 варианте, однако качество H.265 варианта отличное, при том, что размер этого файла примерно вдвое меньше.

На изображении представлено видео, кодированное в H.265 и H.264 с показателем q=30.

При установке преобразователя q=30 (размеры файлов соответственно 6.39 Мб и 10.87 Мб) показатели качества потокового видео при использовании кодека H.265 оказались лучшими, чем у потока, кодированного в H.264.

Поддержка кодирования/декодирования доступна во многом оборудовании. Современные процессоры более чем готовы к декодированию H.265 при наличии соответствующего программного обеспечения. В долгосрочной перспективе H.265, скорее всего, заменит H.264 в качестве главного решения для расширенной обработки видео. Параллельная модель H.265 кодирования должна хорошо показать себя на фоне многоядерных устройств.
Внедрение нового формата для высокоэффективной обработки видео может оказать огромное влияние на рынок видеонаблюдения уже в ближайшие годы. Главное преимущество нового стандарта кодирования (H.265/HEVC) в сравнении с H.264/MPEG4 - это снижение битрейта примерно на 40%, качество получаемого изображения остается таким же.

IP-камеры с кодеком H.265 обеспечивают высококачественное изображение и снижают нагрузку сети и хранилища данных на 40%. Внедрение нового стандарта H.265 позволит увеличить количество эффективных мегапикселей у сетевых камер (10,15,20 Мп), а также снизить цифровые шумы и более четко отрабатывать функции WDR (Wide Dynamic Range).

Ассортимент оборудования Optimus активно пополняется современными моделями с кодеком сжатия H.265.

For DivX Software (or ). Enable the conversion and playback of DivX video with DTS-HD audio, including HEVC video content up to 4K. The DTS-HD Plug-in allows you to convert and play videos with DTS audio tracks for studio-quality sound. Whether enjoying entertainment at home or on the go, DTS aims to provide the finest audio experience possible no matter what device you are using.

• Convert your videos with multi-channel audio tracks into the DTS format
• Play videos with DTS sound tracks in DivX Player for an even more cinematic experience
• Play your videos anytime, anywhere on your DivX devices with DTS audio support

The DTS-HD Plug-in for DivX Software includes DTS-HD Master Audio™, which decodes all DTS codecs including DTS Digital Surround™, DTS Express™, and DTS Coreless lossless streams, with the DTS decoder. Depending on the DTS codec used to create the audio in your file, DTS may allow up to 7.1 discrete channels and a data savings that makes encoding faster with better quality.

For DTS patents, see http://patents.dts.com . Manufactured under license from DTS Licensing Limited. DTS, DTS-HD, the Symbol, & DTS or DTS-HD and the Symbol together are registered trademarks and DTS-HD Master Audio is a trademark of DTS, Inc. © DTS, Inc. All Rights Reserved.

Технология сжатия видео была камнем преткновения в проектировании систем видеонаблюдения со времён появления интернет-протокола (IP) в 1990-е годы. С тех пор стандарты для кодирования видео прошли много этапов исследований. Сегодня внимание отрасли привлёк к себе стандарт сжатия H.265 или HEVC (High Efficiency Video Coding - высокоэффективное кодирование видеоизображений). Это следующая версия после H.264, которая в настоящее время является доминирующей технологией кодирования IP-видео. Мы попытаемся разобраться каковы её перспективы на сегодняшний день и в будущем.

Интеграция технологии H.265 может быть затруднена доступностью оптимизированного H.264, лучшего кодирования для систем видеонаблюдения

H.265: разбираемся что и зачем

Стандарт H.265 стал значительным шагом вперед в области кодирования видео. Одно из его преимуществ в том, что он удваивает эффективность сжатия H.264. Так что при передаче изображений аналогичного качества H.265 использует только половину битрейта предыдущего кодека. Благодаря этому требования к пропускной способности и хранению резко сокращаются, что позволяет более выгодно использовать и аппаратные, и программные средства. Пользователи, по сути, получают больше возможностей с меньшими затратами. Из-за этого большинство производителей аппаратного обеспечения поддерживают внедрение стандарта сжатия H.265 для видеонаблюдения. Так что скоро мы сможем увидеть H.265 в роли следующего стандарта.

Но несмотря на все плюсы, H.265 всё ещё далёк от массового внедрения. Возникает вопрос: могут ли пользователи каким-то образом оптимизировать передачу изображения, прежде чем в сфере видеонаблюдения произойдёт переворот? Ведь популярность видео с большим разрешением растёт, а спрос рождает предложение.

Последние достижения для текущего кодека H.264 оптимизируют битрейт тремя способами: предиктивным кодированием, подавлением шума, и "долгосрочным" управлением битрейтом (predictive encoding, noise suppression, and “long-term” bitrate control). Результатом этого стало сокращение требуемого объёма памяти до 75% для H.264. Из-за этих инноваций и некоторых других факторов высока вероятность того, что в ближайшие 5-10 лет оба стандарта будут мирно сосуществовать на рынке.

Препятствия для принятия H.265

Интеграция технологии H.265, скорее всего, будет тормозиться наличием оптимизированного кодирования H.264, а ещё стоимостью модернизации существующих систем под H.265. Дополнительные сложности возникнут также с изменением производственных процессов для выпуска оборудования, поддерживающего H.265 и с патентами, о которых мы поговорим позже. В принципе, H.264 остается жизнеспособным и работоспособным стандартом для подавляющего большинства систем видеонаблюдения. На сегодняшний день он полностью выполняет свои функции - и, нужно признать, довольно хорошо.

При более высокой стоимости, пользователи должны быть уверены, что обновление до H.265 действительно стоит того

Ограничения лабораторных испытаний

По результатам испытаний проведенных Объединенной командой по видеокодированию Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC), коэффициент сжатия H.265 удвоился по сравнению с предыдущим H.264. Но, как и следовало ожидать, эти тесты были проведены в лабораторных условиях и далеки от многих сложностей, возникающих в процессе фактического использования стандарта.

Кодирование в реальном времени с соблюдением баланса между сложностью алгоритма и возможностью сжатия - вот то, что хочется видеть в развитии H.265. На практике возможность сжатия кодека H.265 может не дать 100% улучшения в сравнении с H.264, несмотря на то, что это было заявлено.

Стандарт H.264 более 10 лет внедряли в отрасль, в которой происходило его развитие, при поддержке со стороны всех производителей чипсетов, и с доступом к самым разным кодерам и декодерам. Это проверено и доказано на практике. В этом смысле технологии H.265 придётся многое наверстать.

Цена патента

Ещё одной проблемой, которая может помешать массовому распространению стандарта H.265 - необходимость покупки патента. У многих владельцев предприятий уже есть патент на H.264, в то время как H.265 на ранней стадии своего существования не особо распространён в отрасли, а предприятия, которые владеют им, не связаны между собой. Результатом низкого спроса на новый стандарт становится гораздо более высокая стоимость патента - основной вопрос, который предприятия из отрасли безопасности должны серьезно рассмотреть - как это повлияет на производство и, как следствие, на ценник для конечного потребителя. При введении нового стандарта цена действительно имеет решающее значение, особенно если пользователи должны заменить и внешнюю, и внутреннюю части (фронтенд и бекенд) системы, чтобы пользоваться улучшенной видеокомпрессией. Платя в несколько раз больше, потребитель должен быть уверен в том, что обновление на самом деле стоит того.

Оптимизированные технологии кодирования H.264

Несмотря на приведённые выше аргументы, основной причиной, по которой мы считаем, что H.265 не станет доминирующим решением кодирования в ближайшее время, является простое отсутствие спроса - ряд инновационных производителей внедрил оптимизированные технологии кодирования H.264, а необходимости в Н.265 пока попросту нет. Этот факт можно назвать "решением ещё не возникшей проблемы".

Оптимизированные технологии H.264 используют прогнозирующее кодирование, чтобы уменьшить битрейт, затраченный на неизменное фоновое изображение

С момента запуска технологии H.264 в 2003 году, индустрия безопасности разрабатывает высокопроизводительные видеокодеры, стремясь улучшать качество картинки для систем видеонаблюдения. Добавьте к этому повышающуюся популярность видео высокого качества, растущие требования к битрейту и разрешению, и становится очевидным, что стоимость компонентов системы в целом возросла. Огромное количество видеоданных, получаемых с камер видеонаблюдения, означает, что пользователи должны вкладывать средства в постоянно растущие требования для хранения данных.

Предиктивное кодирование

Как происходит усовершенствование кодека H.264? Во-первых, базовые исследования сжатия видео ведутся в различных отраслях промышленности. Например, в любом видео с камер пользователи сначала обращают внимание на подвижные объекты, а после на статичную часть картинки. Если фон не меняется, он может быть закодирован в качестве опорного кадра. Оптимизированные технологии H.264 используют прогнозирующее кодирование, чтобы уменьшить битрейт потраченный на статичное фоновое изображение. Применяя это прогнозирующее кодирование по всей системе, пользователи значительно экономят на пропускной способности и хранении.

Подавление шума

Ещё одним важным элементом оптимизации H.264 является подавление шума.

Шум или нежелательный электрический сигнал, отображающийся в видеопотоке, является серьёзной помехой цифрового видеосигнала. Это приводит к тому, что на фоне изображения появляется множество посторонних пикселей, вызванных колебаниями света, температуры, или другими сигналами в воздухе. Но оптимизированные технологии H.264 с использованием алгоритмов интеллектуального анализа подавляют большую часть шума путём кодирования объекта переднего плана изображения с более высокой скоростью передачи данных относительно фонового изображения. Результат: чёткие изображения с точной цветопередачей.

Долгосрочный контроль битрейта

И, наконец, требования к битрейту по каждой конкретной сцене могут колебаться в течение дня. Например, в типичной уличной сцене в ночное время есть небольшое движение на первом плане, так что требования к битрейту невысокие. Днём требования значительно повышаются из-за транспортных средств и пешеходов, движущихся на переднем и заднем планах. Современные технологии кодирования H.264 управляют этим распределением по времени путём вычисления общего среднего битрейта, а затем автоматически выделяют необходимый битрейт в то время суток, когда это требуется. Это происходит на уровне заданных значений декодера. Здесь основным преимуществом долгосрочного контроля битрейта является то, что у пользователей есть возможность точно прогнозировать свои требования к системе хранения видео, благодаря чему можно измерять необходимый размер хранилища.

***

На сегодняшний день эти плюсы Н.264 превышают то, что предлагает стандарт Н.265. Помимо прочего, Н.264 имеет ряд других преимуществ: совместимость с существующими системами, меньшую стоимость продукции, более широкий спектр продуктов, на которых кодек может применяться, и меньший патентный риск.

Разработки видеосжатия, как правило, имеют тенденцию придерживаться примерно 10-летнего цикла. В 1994 году был введен формат MPEG2. H.264 запущен в 2003 году, а H.265 - в 2013. В данном случае исторический контекст имеет важное значение, потому что стандарты кодирования видео реагируют не только на технологические изменения, но и на тенденции в рамках всей видео-индустрии. Когда стандартом был формат MPEG2, промышленность была сосредоточена главным образом на DVD-плеерах и телевизионном разрешении, где использовался этот формат. Появление H.264 совпало с введением технологии HD, передовыми IT-технологиями и мобильным интернетом.

Использование H.264 включало HD-цифровое телевидение, интернет-видео, мобильное видео, видеонаблюдение, Blu-Ray и др. Так как H.265 только выходит на сцену, мы считаем, что он будет наиболее широко использоваться в разработке ультра-HD технологий и приложений облачных систем хранения данных.

Перспективы развития технологий сжатия видео

После запуска H.265, члены Объединенной совместной группы по видеокодированию (JCT-VC) начали составлять прогнозы на будущее для данного сегмента. В 2015 году они создали группу совместного исследования видео (Joint Video Exploring Team - JVET), сосредоточив внимание на дальнейшем улучшении возможностей сжатия. Их последние данные тестирования показывают, что улучшения по производительности сжатия H.265 достигнуты на 20%. В то же время, другая организация - AOM (Alliance for Open Media) - объединила целый ряд интернет-ориентированных компаний, в том числе Microsoft, Google, Intel, и Amazon, стремясь прийти к свободному стандарту для интернет-видео. План состоит в том, что этот (свободный) стандарт ускорит обновление технологий в онлайн-мире с сумасшедшей скоростью.

Конкурс на разработку этих стандартов, вероятно, будет жестким - и это также может означать, что 10-летний цикл сжатия канет в Лету, а новые стандарты появятся в гораздо более короткие сроки.