Codificare video de înaltă eficiență - High Efficiency Video Coding

HEVC / H.265 / MPEG-H Partea 2

Codificare video de înaltă eficiență
stare	În vigoare
Publicat pentru prima dată	2013
Ultima versiune	7.0 noiembrie 2019
Organizare	ITU-T , ISO , IEC
Comitet	SG16 ( VCEG ), MPEG
Standarde de bază	H.261 , H.262 , H.263 , H.264 , MPEG-1
Standarde conexe	H.266
Domeniu	compresie video
Licență	Disponibil gratuit
Site-ul web	www .itu .int / rec / T-REC-H .265

Codificarea video de înaltă eficiență ( HEVC ), cunoscută și sub numele de H.265 și MPEG-H partea 2 , este un standard de compresie video conceput ca parte a proiectului MPEG-H ca succesor al codificării video avansate (AVC, H. 264 sau MPEG-4 partea 10). În comparație cu AVC, HEVC oferă o compresie de date cu 25% până la 50% mai bună la același nivel de calitate video sau o calitate video îmbunătățită substanțial la aceeași rată de biți . Suportă rezoluții de până la 8192 × 4320, inclusiv 8K UHD și, spre deosebire de AVC în principal pe 8 biți, profilul Main10 de fidelitate mai mare al HEVC a fost încorporat în aproape toate componentele hardware de suport.

În timp ce AVC utilizează transformarea întreagă a cosinusului discret (DCT) cu dimensiuni de blocuri 4 × 4 și 8 × 8, HEVC utilizează transformări întregi DCT și DST cu dimensiuni de bloc variate între 4 × 4 și 32 × 32. De înaltă eficiență Format imagine (HEIF) se bazează pe HEVC. Începând din 2019, HEVC este utilizat de 43% dintre dezvoltatorii video și este al doilea format de codificare video cel mai utilizat după AVC.

Concept

În cele mai multe moduri, HEVC este o extensie a conceptelor din H.264 / MPEG-4 AVC. Ambele funcționează comparând diferite părți ale unui cadru video pentru a găsi zone redundante, atât într-un singur cadru, cât și între cadre consecutive. Aceste zone redundante sunt apoi înlocuite cu o scurtă descriere în locul pixelilor originali. Modificările principale pentru HEVC includ extinderea comparării modelelor și a zonelor de codificare a diferențelor de la 16 × 16 pixeli la dimensiuni de până la 64 × 64, segmentare îmbunătățită a dimensiunii blocurilor variabile , predicție „intra” îmbunătățită în aceeași imagine, mișcare îmbunătățită predicția vectorială și fuzionarea regiunii de mișcare, filtrarea îmbunătățită a compensării mișcării și o etapă suplimentară de filtrare numită filtrare offset adaptivă a eșantionului. Utilizarea eficientă a acestor îmbunătățiri necesită mult mai multă capacitate de procesare a semnalului pentru comprimarea videoclipului, dar are un impact mai mic asupra cantității de calcul necesare pentru decompresie.

HEVC a fost standardizat de Echipa comună de colaborare în codificarea video (JCT-VC), o colaborare între ISO / IEC MPEG și ITU-T Study Group 16 VCEG . Grupul ISO / IEC se referă la acesta ca MPEG-H partea 2 și ITU-T ca H.265. Prima versiune a standardului HEVC a fost ratificată în ianuarie 2013 și publicată în iunie 2013. A doua versiune, cu extensii multiview (MV-HEVC), extensii de gamă (RExt) și extensii de scalabilitate (SHVC), a fost finalizată și aprobată în 2014 și publicat la începutul anului 2015. Extensiile pentru video 3D (3D-HEVC) au fost finalizate la începutul anului 2015, iar extensiile pentru codarea conținutului ecranului (SCC) au fost finalizate la începutul anului 2016 și publicate la începutul anului 2017, acoperind videoclipuri care conțin grafică redată, text sau animație, precum și (sau în loc de) scene video capturate de cameră. În octombrie 2017, standardul a fost recunoscut de Premiul Primetime Emmy Engineering ca având un efect material asupra tehnologiei televiziunii.

HEVC conține tehnologii acoperite de brevete deținute de organizațiile care au participat la JCT-VC. Implementarea unui dispozitiv sau aplicație software care utilizează HEVC poate necesita o licență de la deținătorii de brevete HEVC. ISO / IEC și ITU solicită companiilor care aparțin organizațiilor lor să își ofere brevetele în condiții rezonabile și nediscriminatorii de licențiere (RAND). Licențele de brevet pot fi obținute direct de la fiecare titular al brevetului sau prin intermediul organismelor de acordare a licențelor de brevete, cum ar fi MPEG LA , HEVC Advance și Velos Media.

Taxele combinate de licențiere oferite în prezent de toate organismele de licențiere a brevetelor sunt mai mari decât pentru AVC. Taxele de licențiere sunt unul dintre principalele motive pentru care adoptarea HEVC a fost redusă pe web și este motivul pentru care unele dintre cele mai mari companii de tehnologie ( Amazon , AMD , Apple , ARM , Cisco , Google , Intel , Microsoft , Mozilla , Netflix , Nvidia și mai mult) s-au alăturat Alianței pentru Open Media , care a finalizat un format alternativ de codificare video fără drepturi de autor AV1 pe 28 martie 2018.

Istorie

Formatul HEVC a fost dezvoltat în comun de NHK și Mitsubishi Electric . Contribuții suplimentare au fost date de la mai mult de o duzină de organizații din întreaga lume. Majoritatea contribuțiilor active de brevet la dezvoltarea formatului HEVC au provenit de la cinci organizații: Samsung Electronics (4.249 brevete), General Electric (1.127 brevete), M&K Holdings (907 brevete), NTT (878 brevete) și JVC Kenwood (628 brevete). Alți titulari de brevete includ Fujitsu , Apple , Canon , Columbia University , KAIST , Kwangwoon University , MIT , Sungkyunkwan University , Funai , Hikvision , KBS , KT și NEC .

Lucrări anterioare

În 2004, grupul de experți în codificare video ITU-T (VCEG) a început un studiu major al progreselor tehnologice care ar putea permite crearea unui nou standard de compresie video (sau îmbunătățiri substanțiale orientate spre compresiune ale standardului H.264 / MPEG-4 AVC ) . În octombrie 2004, au fost studiate diferite tehnici pentru îmbunătățirea potențială a standardului AVC H.264 / MPEG-4. În ianuarie 2005, la următoarea reuniune a VCEG, VCEG a început să desemneze anumite subiecte drept „Zone tehnice cheie” (KTA) pentru investigații ulterioare. Pentru evaluarea acestor propuneri a fost creată o bază de cod software numită bază de cod KTA. Software-ul KTA s-a bazat pe software-ul de referință Joint Model (JM), dezvoltat de echipa video comună MPEG & VCEG pentru H.264 / MPEG-4 AVC. Tehnologii suplimentare propuse au fost integrate în software-ul KTA și testate în evaluările experimentelor în următorii patru ani. MPEG și VCEG au înființat o echipă comună de colaborare în codificarea video ( JCT-VC ) pentru a dezvolta standardul HEVC.

Au fost luate în considerare două abordări pentru standardizarea tehnologiei de compresie îmbunătățite: fie crearea unui nou standard, fie crearea extensiilor H.264 / MPEG-4 AVC. Proiectul a avut numele provizorii H.265 și H.NGVC (Codificare video de generație următoare) și a fost o parte majoră a activității VCEG până la evoluția sa în proiectul comun HEVC cu MPEG în 2010.

Cerințele preliminare pentru NGVC au fost capacitatea de a avea o reducere a ratei de biți de 50% la aceeași calitate subiectivă a imaginii comparativ cu H.264 / MPEG-4 AVC Profil ridicat și complexitate de calcul variind de la 1/2 la 3 ori cea a Profil înalt. NGVC ar putea oferi o reducere de 25% a ratei de biți, împreună cu o reducere de 50% a complexității la aceeași calitate video percepută ca profilul High, sau să ofere o reducere mai mare a ratei de biți cu o complexitate oarecum mai mare.

ISO / IEC Moving Picture Experts Group (MPEG) a început un proiect similar în 2007, numit provizoriu de înaltă performanță de codificare video . Obiectivul proiectului a fost decis până în iulie 2007 ca un acord de reducere a ratei de biți de 50%. Evaluările timpurii au fost efectuate cu modificări ale codificatorului software de referință KTA dezvoltat de VCEG. Până în iulie 2009, rezultatele experimentale au arătat o reducere medie a biților de aproximativ 20% în comparație cu AVC High Profile; aceste rezultate au determinat MPEG să își inițieze efortul de standardizare în colaborare cu VCEG.

Standardizare

În ianuarie 2010, VCEG și MPEG au lansat o cerere comună formală de propuneri cu privire la tehnologia de compresie video, iar propunerile au fost evaluate la prima ședință a echipei comune de colaborare MPEG și VCEG privind codificarea video (JCT-VC), care a avut loc în aprilie. 2010. Au fost depuse în total 27 de propuneri complete. Evaluările au arătat că unele propuneri ar putea atinge aceeași calitate vizuală ca AVC la doar jumătate din rata de biți în multe dintre cazurile de testare, cu costul creșterii de 2-10 × a complexității de calcul, iar unele propuneri au obținut rezultate bune ale calității subiective și ale ratei de biți cu o complexitate de calcul mai mică decât codurile de profil AVC de referință. La acea ședință, denumirea de codificare video de înaltă eficiență (HEVC) a fost adoptată pentru proiectul comun. Începând cu acea întâlnire, JCT-VC a integrat caracteristicile unora dintre cele mai bune propuneri într-o singură bază de cod software și un „Model de test în considerare” și a efectuat experimente suplimentare pentru a evalua diferite caracteristici propuse. Prima schiță de lucru a specificațiilor HEVC a fost produsă la cea de-a treia ședință JCT-VC din octombrie 2010. Multe modificări în instrumentele de codare și configurarea HEVC au fost făcute în cadrul reuniunilor JCT-VC ulterioare.

La 25 ianuarie 2013, UIT a anunțat că HEVC a primit aprobarea în prima etapă (consimțământ) în cadrul procesului de aprobare alternativă (AAP) al UIT-T . În aceeași zi, MPEG a anunțat că HEVC a fost promovat la statutul de Proiect internațional final (FDIS) în procesul de standardizare MPEG .

La 13 aprilie 2013, HEVC / H.265 a fost aprobat ca standard ITU-T. Standardul a fost publicat oficial de ITU-T la 7 iunie 2013 și de ISO / IEC la 25 noiembrie 2013.

Pe 11 iulie 2014, MPEG a anunțat că cea de-a doua ediție a HEVC va conține trei extensii finalizate recent, care sunt extensiile multiview (MV-HEVC), extensiile de gamă (RExt) și extensiile de scalabilitate (SHVC).

La 29 octombrie 2014, HEVC / H.265 versiunea 2 a fost aprobată ca standard ITU-T. A fost apoi publicat în mod oficial pe 12 ianuarie 2015.

La 29 aprilie 2015, HEVC / H.265 versiunea 3 a fost aprobată ca standard ITU-T.

La 3 iunie 2016, HEVC / H.265 versiunea 4 a fost aprobată în UIT-T și nu a fost aprobată în timpul votului din octombrie 2016.

La 22 decembrie 2016, HEVC / H.265 versiunea 4 a fost aprobată ca standard ITU-T.

Licențierea brevetelor

Pe 29 septembrie 2014, MPEG LA și-a anunțat licența HEVC care acoperă brevetele esențiale de la 23 de companii. Primele 100.000 de „dispozitive” (care includ implementări de software) nu beneficiază de redevențe, iar după aceea taxa este de 0,20 USD per dispozitiv până la o limită anuală de 25 de milioane de dolari. Acest lucru este semnificativ mai scump decât tarifele pentru AVC, care au fost de 0,10 USD pe dispozitiv, cu aceeași renunțare de 100.000 și un plafon anual de 6,5 milioane de dolari. MPEG LA nu percepe nicio taxă pentru conținutul în sine, lucru pe care l-au încercat atunci când au acordat licența inițială pentru AVC, dar ulterior au scăzut atunci când producătorii de conținut au refuzat să-l plătească. Licența a fost extinsă pentru a include profilurile din versiunea 2 a standardului HEVC.

Când au fost anunțate condițiile MPEG LA, comentatorii au remarcat faptul că un număr de titulari de brevete proeminenți nu făceau parte din grup. Printre acestea s-au numărat AT&T , Microsoft , Nokia și Motorola . La vremea respectivă, se specula că aceste companii își vor forma propriul fond de licențiere pentru a concura sau pentru a adăuga la MPEG LA pool. Un astfel de grup a fost anunțat oficial pe 26 martie 2015 sub numele de HEVC Advance . Termenii, care acoperă 500 de brevete esențiale, au fost anunțați pe 22 iulie 2015, cu tarife care depind de țara de vânzare, tipul dispozitivului, profilul HEVC, extensiile HEVC și caracteristicile opționale HEVC. Spre deosebire de termenii MPEG LA, HEVC Advance a reintrodus taxele de licență pentru conținutul codat cu HEVC, printr-o taxă de partajare a veniturilor.

Licența inițială HEVC Advance avea o rată de redevență maximă de 2,60 USD pe dispozitiv pentru țările din Regiunea 1 și o rată a redevenței de conținut de 0,5% din veniturile generate de serviciile video HEVC. Țările din regiunea 1 din licența HEVC Advance includ Statele Unite, Canada, Uniunea Europeană, Japonia, Coreea de Sud, Australia, Noua Zeelandă și altele. Țările din regiunea 2 sunt țări care nu sunt listate în lista țărilor din regiunea 1. Licența HEVC Advance avea o rată maximă a redevenței de 1,30 USD pe dispozitiv pentru țările din Regiunea 2. Spre deosebire de MPEG LA, nu a existat o limită anuală. În plus, HEVC Advance a perceput, de asemenea, o rată a redevenței de 0,5% din veniturile generate de serviciile video care codifică conținut în HEVC.

Când au fost anunțați, a existat o reacție considerabilă din partea observatorilor din industrie cu privire la taxele „nerezonabile și lacome” pe dispozitive, care erau de aproximativ șapte ori mai mari decât taxele MPEG LA. Adunat împreună, un dispozitiv ar necesita licențe care costă 2,80 USD, de douăzeci și opt de ori mai scumpe decât AVC, precum și taxe de licență pentru conținut. Acest lucru a condus la apeluri pentru „proprietarii de conținut [să] se alăture și sunt de acord să nu acorde licență de la HEVC Advance”. Alții au susținut că tarifele ar putea determina companiile să treacă la standarde concurente precum Daala și VP9 .

La 18 decembrie 2015, HEVC Advance a anunțat modificări ale ratelor redevenței. Modificările includ o reducere a ratei maxime a redevențelor pentru țările din Regiunea 1 la 2,03 USD pe dispozitiv, crearea unor plafoane anuale de redevențe și renunțarea la redevențe pentru conținutul care este gratuit pentru utilizatorii finali. Limita anuală a redevențelor pentru o companie este de 40 milioane USD pentru dispozitive, 5 milioane USD pentru conținut și 2 milioane USD pentru caracteristicile opționale.

Pe 3 februarie 2016, Technicolor SA a anunțat că s-au retras din fondul de brevete HEVC Advance și că vor acorda licențe directe pentru brevetele lor HEVC. HEVC Advance a enumerat anterior 12 brevete de la Technicolor. Technicolor a anunțat că s-au reunit din nou pe 22 octombrie 2019.

Pe 22 noiembrie 2016, HEVC Advance a anunțat o inițiativă majoră, revizuindu-și politica pentru a permite implementărilor software ale HEVC să fie distribuite direct către dispozitivele mobile de consum și computerele personale fără redevențe, fără a necesita o licență de brevet.

Pe 31 martie 2017, Velos Media și-a anunțat licența HEVC care acoperă brevetele esențiale de la Ericsson, Panasonic, Qualcomm Incorporated, Sharp și Sony.

Începând cu aprilie 2019, lista de brevete MPEG LA HEVC are 164 de pagini.

Titulari de brevet

Următoarele organizații dețin în prezent cele mai active brevete în grupurile de brevete HEVC enumerate de MPEG LA și HEVC Advance .

Organizare	brevete active	Ref
Samsung Electronics	4249
General Electric (GE)	1127
M&K Holdings	0907
Nippon Telegraph și Telephone (inclusiv NTT Docomo )	0878
JVC Kenwood	0628
Laboratoarele Dolby	0624
Infobridge Pte. Ltd.	0572
Mitsubishi Electric	0401
SK Telecom (inclusiv SK Planet )	0380
MediaTek (prin HFI Inc.)	0337
Universitatea Sejong	0330
KT Corp	0289
Philips	0230
Podul IP Godo Kaisha	0219
NEC Corporation	0219
Institutul de cercetare electronică și telecomunicații (ETRI) din Coreea	0208
Canon Inc.	0180
Tagivan II	0162
Fujitsu	0144
Universitatea Kyung Hee	0103

Versiuni

Versiuni ale standardului HEVC / H.265 folosind datele de aprobare ITU-T.

• Versiunea 1: (13 aprilie 2013) Prima versiune aprobată a standardului HEVC / H.265 care conține profiluri Main, Main10 și Main Still Picture.
• Versiunea 2: (29 octombrie 2014) A doua versiune aprobată a standardului HEVC / H.265 care adaugă 21 de profiluri de extensii de gamă, două profiluri de extensii scalabile și un profil de extensii multi-vizualizare.
• Versiunea 3: (29 aprilie 2015) A treia versiune aprobată a standardului HEVC / H.265 care adaugă profilul principal 3D.
• Versiunea 4: (22 decembrie 2016) A patra versiune aprobată a standardului HEVC / H.265 care adaugă șapte profiluri de extensii de codificare a conținutului ecranului, trei profiluri de extensii cu randament ridicat și patru profiluri de extensii scalabile.
• Versiunea 5: (13 februarie 2018) A cincea versiune aprobată a standardului HEVC / H.265 care adaugă mesaje SEI suplimentare care includ mesaje video omnidirecționale SEI, un profil Monochrome 10, un profil Main Picture Still 10 și corecții la diferite defecte minore în conținutul anterior al caietului de sarcini.
• Versiunea 6: (29 iunie 2019) A șasea versiune aprobată a standardului HEVC / H.265 care adaugă mesaje SEI suplimentare care includ mesaje manifest SEI și mesaje prefix SEI și corecții la diferite defecte minore în conținutul anterior al specificației.
• Versiunea 7: (29 noiembrie 2019) A șaptea versiune aprobată a standardului HEVC / H.265 care adaugă mesaje SEI suplimentare pentru informații video ochi de pește și regiuni adnotate și include, de asemenea, corecții la diferite defecte minore în conținutul anterior al specificației.
• Versiunea 8: începând cu august 2021, versiunea 8 se află în starea „Revizuire suplimentară” în timp ce versiunea 7 este în vigoare.

Implementări și produse

2012

Pe 29 februarie 2012, la Mobile World Congress 2012 , Qualcomm a demonstrat un decodor HEVC care rulează pe o tabletă Android, cu un procesor dual-core Qualcomm Snapdragon S4 care rulează la 1,5 GHz, prezentând versiunile H.264 / MPEG-4 AVC și HEVC a aceluiași conținut video redat unul lângă altul. În această demonstrație, HEVC a arătat o reducere a ratei de biți de aproape 50% comparativ cu H.264 / MPEG-4 AVC.

2013

La 11 februarie 2013, cercetătorii de la MIT au demonstrat primul decodor HEVC ASIC publicat în lume la Conferința internațională a circuitelor în stare solidă (ISSCC) 2013. Cipul lor a fost capabil să decodeze un flux video de 3840 × 2160p la 30 fps în timp real, consumând sub 0,1 W putere.

Pe 3 aprilie 2013, Ateme a anunțat disponibilitatea primei implementări open source a unui player software HEVC bazat pe decodor OpenHEVC și player video GPAC, ambele fiind licențiate sub LGPL . Decodorul OpenHEVC acceptă profilul principal al HEVC și poate decoda 1080p la 30 fps video utilizând un procesor cu un singur nucleu. Un transcoder live care acceptă HEVC și utilizat în combinație cu playerul video GPAC a fost prezentat la standul ATEME de la NAB Show în aprilie 2013.

Pe 23 iulie 2013, MulticoreWare a anunțat și a pus codul sursă disponibil pentru biblioteca de codificatoare HEVC x265 sub licența GPL v2 .

La 8 august 2013, Nippon Telegraph și Telephone au anunțat lansarea codificatorului software HEVC-1000 SDK care acceptă profilul Main 10, rezoluții de până la 7680 × 4320 și rate de cadre de până la 120 fps.

Pe 14 noiembrie 2013, dezvoltatorii DivX au lansat informații despre performanța decodării HEVC folosind un procesor Intel i7 la 3,5 GHz cu 4 nuclee și 8 fire. Decodorul DivX 10.1 Beta era capabil de 210,9 fps la 720p, 101,5 fps la 1080p și 29,6 fps la 4K.

La 18 decembrie 2013, ViXS Systems a anunțat livrări ale XCode-ului lor (care nu trebuie confundat cu Apple Xcode IDE pentru MacOS) 6400 SoC, care a fost primul SoC care a susținut profilul Main 10 al HEVC.

2014

Pe 5 aprilie 2014, la emisiunea NAB, eBrisk Video, Inc. și Altera Corporation au demonstrat un codificator HEVC Main10 accelerat FPGA care codifica video 4Kp60 / 10 biți în timp real, utilizând un dual-Xeon E5-2697-v2 platformă.

Pe 13 august 2014, Ittiam Systems anunță disponibilitatea codecului său H.265 / HEVC de a treia generație cu suport 4: 2: 2 pe 12 biți.

Pe 5 septembrie 2014, Blu-ray Disc Association a anunțat că specificația discului Blu-ray 4K ar sprijini video 4K codificat HEVC la 60 fps, Rec. Spațiul de culoare 2020 , gama dinamică ridicată ( PQ și HLG ) și adâncimea de culoare pe 10 biți . Discurile Blu-ray 4K au o rată de date de cel puțin 50 Mbit / s și o capacitate a discului de până la 100 GB. Discurile și playerele Blu-ray 4K au devenit disponibile pentru achiziționare în 2015 sau 2016.

Pe 9 septembrie 2014, Apple a anunțat iPhone 6 și iPhone 6 Plus, care acceptă HEVC / H.265 pentru FaceTime peste celular.

Pe 18 septembrie 2014, Nvidia a lansat GeForce GTX 980 (GM204) și GTX 970 (GM204), care include Nvidia NVENC , primul codificator hardware HEVC din lume pe o placă grafică discretă.

La 31 octombrie 2014, Microsoft a confirmat că Windows 10 va sprijini HEVC imediat , conform unei declarații a lui Gabriel Aul, liderul echipei de date și elemente fundamentale a Grupului de sisteme de operare Microsoft. Windows 10 Technical Preview Build 9860 a adăugat suport la nivel de platformă pentru HEVC și Matroska .

Pe 3 noiembrie 2014, Android Lollipop a fost lansat cu scos din cutie suportul pentru HEVC folosind Ittiam Sisteme de software.

2015

Pe 5 ianuarie 2015, ViXS Systems a anunțat XCode 6800, care este primul SoC care acceptă profilul Main 12 al HEVC.

Pe 5 ianuarie 2015, Nvidia a anunțat oficial Tegra X1 SoC cu decodare hardware HEVC cu funcție fixă ​​completă.

Pe 22 ianuarie 2015, Nvidia a lansat GeForce GTX 960 (GM206), care include primul decodor hardware HEVC Main / Main10 cu funcție fixă ​​din lume într-o placă grafică discretă.

Pe 23 februarie 2015, Advanced Micro Devices (AMD) au anunțat că ASIC-ul lor UVD care se găsește în APU-urile Carrizo ar fi primele procesoare bazate pe x86 care au un decodor hardware HEVC.

Pe 27 februarie 2015, VLC player media versiunea 2.2.0 a fost lansat cu un suport robust pentru redarea HEVC. Versiunile corespunzătoare de pe Android și iOS pot, de asemenea, să joace HEVC.

La 31 martie 2015, VITEC a anunțat MGW Ace, care a fost primul codificator portabil HEVC 100% bazat pe hardware, care oferă codificare HEVC mobilă.

Pe 5 august 2015, Intel a lansat produsele Skylake cu funcție fixă ​​completă de decodare / codificare Main / 8 biți și decodare hibridă / parțială Main10 / 10 biți.

Pe 9 septembrie 2015, Apple a anunțat cipul Apple A9 , utilizat pentru prima dată pe iPhone 6S , primul său procesor cu un decodor hardware HEVC care acceptă Main 8 și 10. Această caracteristică nu va fi deblocată până la lansarea iOS 11 în 2017.

2016

Pe 11 aprilie 2016, asistența completă HEVC (H.265) a fost anunțată în cea mai nouă versiune MythTV (0.28).

La 30 august 2016, Intel a anunțat oficial produsele CPU de generația a 7-a ( Kaby Lake ) cu funcție fixă ​​completă de suport pentru decodare hardware HEVC Main10.

Pe 7 septembrie 2016, Apple a anunțat cipul Apple A10 , utilizat pentru prima dată pe iPhone 7 , care a inclus un codificator hardware HEVC care acceptă Main 8 și 10. Această caracteristică nu va fi deblocată până la lansarea iOS 11 în 2017.

Pe 25 octombrie 2016, Nvidia a lansat GeForce GTX 1050Ti (GP107) și GeForce GTX 1050 (GP107), care include decodor hardware cu funcție fixă ​​completă HEVC Main10 / Main12.

2017

Pe 5 iunie 2017, Apple a anunțat asistența HEVC H.265 în macOS High Sierra , iOS 11 , tvOS , HTTP Live Streaming și Safari .

Pe 25 iunie 2017, Microsoft a lansat o extensie de aplicație HEVC gratuită pentru Windows 10 , permițând unor dispozitive Windows 10 cu hardware de decodare HEVC să redea videoclipuri utilizând formatul HEVC din orice aplicație.

Pe 19 septembrie 2017, Apple a lansat iOS 11 și tvOS 11 cu suport pentru codare și decodare HEVC.

Pe 25 septembrie 2017, Apple a lansat macOS High Sierra cu suport pentru codare și decodare HEVC.

Pe 28 septembrie 2017, GoPro a lansat camera de acțiune Hero6 Black, cu codare video 4K60P HEVC.

Pe 17 octombrie 2017, Microsoft a eliminat suportul pentru decodare HEVC din Windows 10 cu versiunea 1709 Fall Creators Update, făcând HEVC disponibil în schimb ca o descărcare separată, plătită din Microsoft Store.

Pe 2 noiembrie 2017, Nvidia a lansat GeForce GTX 1070 Ti (GP104), care include decodor hardware cu funcție fixă ​​completă HEVC Main10 / Main12.

2018

Pe 20 septembrie 2018, Nvidia a lansat GeForce RTX 2080 (TU104), care include decodare hardware HEVC Main 4: 4: 4 12 cu funcție fixă ​​completă.

Suport pentru browser

HEVC este implementat în aceste browsere web:

• Browser Android (de la versiunea 5 din noiembrie 2014)
• Safari (de la versiunea 11 din septembrie 2017)

În mai 2021, aproximativ 18% dintre browserele utilizate pe sistemele desktop și notebook-uri au putut reda videoclipuri HEVC în pagini web HTML5, pe baza datelor de la StatCounter.

Suport pentru sistemul de operare

Suport HEVC de către diferite sisteme de operare

	Microsoft Windows	macOS	BSD / Linux	Sistem de operare Android	iOS
Suport codec	Supliment obligatoriu	da	Supliment obligatoriu	da	da
Suport pentru containere	MP4 (.mp4, .m4v) Format fișier QuickTime (.mov) Matroska (.mkv)	MP4 (.mp4, .m4v) Format fișier QuickTime (.mov)	MP4 (.mp4, .m4v) Format fișier QuickTime (.mov) Matroska (.mkv)	MP4 (.mp4, .m4v) Matroska (.mkv)	MP4 (.mp4, .m4v) Format fișier QuickTime (.mov)
Note	- Suport introdus în Windows 10 versiunea 1507. - Suportul încorporat a fost eliminat în Windows 10 versiunea 1709 din cauza costurilor de licențiere. Cele HEVC extensiile video add-on pot fi achiziționate de la Microsoft Store pentru a activa redarea HEVC pe player aplicația media implicită Microsoft Filme & TV .	Suport introdus în macOS 10.13 High Sierra	Din motive de licențiere, trebuie instalat un plugin extern pentru a permite redarea HEVC pe Linux.	Suport introdus în Android 5.0	Suport introdus în iOS 11.0

Eficiența codării

Proiectarea majorității standardelor de codare video vizează în primul rând să aibă cea mai mare eficiență de codificare. Eficiența codării este capacitatea de a codifica video la cea mai mică rată de biți posibilă, menținând în același timp un anumit nivel de calitate a videoclipului. Există două moduri standard de a măsura eficiența de codare a unui standard de codare video, care sunt utilizarea unei metrice obiective, cum ar fi raportul de vârf semnal-zgomot (PSNR) sau utilizarea evaluării subiective a calității video. Evaluarea subiectivă a calității videoclipurilor este considerată a fi cea mai importantă modalitate de a măsura un standard de codare video, deoarece oamenii percep calitatea videoclipului subiectiv.

HEVC beneficiază de utilizarea dimensiunilor mai mari ale unităților de codare (CTU). Acest lucru a fost demonstrat în testele PSNR cu un codificator HM-8.0 HEVC unde a fost forțat să utilizeze dimensiuni CTU progresiv mai mici. Pentru toate secvențele de test, în comparație cu o dimensiune 64 × 64 CTU, s-a arătat că rata de biți HEVC a crescut cu 2,2% atunci când a fost forțat să utilizeze o dimensiune 32 × 32 CTU și a crescut cu 11,0% când a fost forțat să utilizeze un 16 × 16 dimensiuni CTU. În secvențele de testare de clasă A, unde rezoluția video a fost de 2560 × 1600, în comparație cu o dimensiune 64 × 64 CTU, s-a arătat că rata de biți HEVC a crescut cu 5,7% când a fost forțat să utilizeze o dimensiune 32 × 32 CTU și a crescut cu 28,2% când a fost forțat să utilizeze o dimensiune 16 × 16 CTU. Testele au arătat că dimensiunile mari ale CTU cresc eficiența codării, reducând totodată timpul de decodare.

Profilul principal HEVC (MP) a fost comparat în ceea ce privește eficiența codării cu H.264 / MPEG-4 AVC High Profile (HP), MPEG-4 Advanced Simple Profile (ASP), H.263 High Latency Profile (HLP) și H .262 / MPEG-2 Profil principal (MP). Codificarea video a fost realizată pentru aplicații de divertisment și s-au realizat doisprezece rate de biți diferite pentru cele nouă secvențe de testare video folosind un codificator HM-8.0 HEVC. Dintre cele nouă secvențe de testare video, cinci au fost la rezoluție HD, în timp ce patru au fost la rezoluție WVGA (800 × 480). Reducerile ratei de biți pentru HEVC au fost determinate pe baza PSNR cu HEVC având o reducere a ratei de biți de 35,4% comparativ cu H.264 / MPEG-4 AVC HP, 63,7% comparativ cu MPEG-4 ASP, 65,1% comparativ cu H.263 HLP și 70,8% comparativ cu H.262 / MPEG-2 MP.

HEVC MP a fost, de asemenea, comparat cu H.264 / MPEG-4 AVC HP pentru calitate video subiectivă. Codificarea video a fost realizată pentru aplicații de divertisment și s-au realizat patru rate de biți diferite pentru nouă secvențe de testare video folosind un codificator HM-5.0 HEVC. Evaluarea subiectivă a fost făcută la o dată anterioară comparării PSNR și, prin urmare, a folosit o versiune anterioară a codificatorului HEVC care a avut o performanță ușor mai mică. Reducerile ratei de biți au fost determinate pe baza evaluării subiective utilizând valorile medii ale scorului de opinie . Reducerea subiectivă a subiectului global pentru HEVC MP în comparație cu H.264 / MPEG-4 AVC HP a fost de 49,3%.

École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) a făcut un studiu pentru a evalua calitatea video subiectivă a HEVC la rezoluții mai mari decât HDTV. Studiul a fost realizat cu trei videoclipuri cu rezoluții de 3840 × 1744 la 24 fps, 3840 × 2048 la 30 fps și 3840 × 2160 la 30 fps. Secvențele video de cinci secunde au arătat oameni pe o stradă, trafic și o scenă din filmul animat open source Sintel . Secvențele video au fost codificate la cinci rate de biți diferite folosind codificatorul HM-6.1.1 HEVC și codificatorul JM-18.3 H.264 / MPEG-4 AVC. Reducerile subiective ale ratei de biți au fost determinate pe baza evaluării subiective utilizând valorile medii ale scorului de opinie. Studiul a comparat HEVC MP cu H.264 / MPEG-4 AVC HP și a arătat că, pentru HEVC MP, reducerea medie a ratei de biți pe baza PSNR a fost de 44,4%, în timp ce reducerea medie a ratei de biți pe baza calității video subiective a fost de 66,5%.

Într-o comparație de performanță HEVC lansată în aprilie 2013, HEVC MP și Main 10 Profile (M10P) au fost comparate cu H.264 / MPEG-4 AVC HP și High 10 Profile (H10P) utilizând secvențe video 3840 × 2160. Secvențele video au fost codificate folosind codificatorul HM-10.0 HEVC și codificatorul JM-18.4 H.264 / MPEG-4 AVC. Reducerea medie a ratei de biți bazată pe PSNR a fost de 45% pentru videoclipurile inter-cadru .

Într-o comparație a codificatorului video lansat în decembrie 2013, codificatorul HM-10.0 HEVC a fost comparat cu codificatorul x264 (versiunea r2334) și codificatorul VP9 (versiunea v1.2.0-3088-ga81bd12). Comparația a folosit metoda de măsurare a ratei de biți Bjøntegaard-Delta (BD-BR), în care valorile negative indică cât de mică este rata de biți redusă, iar valorile pozitive indică cât de mult crește rata de biți pentru același PSNR. În comparație, codificatorul HM-10.0 HEVC a avut cea mai mare eficiență de codificare și, în medie, pentru a obține aceeași calitate obiectivă, codificatorul x264 trebuia să mărească rata de biți cu 66,4%, în timp ce codificatorul VP9 avea nevoie să mărească rata de biți cu 79,4%.

Comparație subiectivă a performanței video

Standard de codare video	Reducerea medie a ratei de biți în comparație cu H.264 / MPEG-4 AVC HP
	480p	720p	1080p	2160p
HEVC	52%	56%	62%	64%

Într-o comparație subiectivă a performanței video lansată în mai 2014, JCT-VC a comparat profilul principal HEVC cu profilul înalt H.264 / MPEG-4 AVC. Comparația a folosit valorile medii ale punctajului de opinie și a fost realizată de BBC și Universitatea din Vestul Scoției . Secvențele video au fost codificate folosind codificatorul HM-12.1 HEVC și codificatorul JM-18.5 H.264 / MPEG-4 AVC. Comparația a folosit o serie de rezoluții, iar reducerea medie a ratei de biți pentru HEVC a fost de 59%. Reducerea medie a ratei de biți pentru HEVC a fost de 52% pentru 480p, 56% pentru 720p, 62% pentru 1080p și 64% pentru 4K UHD.

Într-o comparație subiectivă a codecurilor video lansată în august 2014 de EPFL, codificatorul HM-15.0 HEVC a fost comparat cu codificatorul VP9 1.2.0–5183 și codificatorul JM-18.8 H.264 / MPEG-4 AVC. Patru secvențe de rezoluții 4K au fost codificate la cinci rate de biți diferite, cu codificatoarele setate să utilizeze o perioadă intra de o secundă. În comparație, codificatorul HEVC HM-15.0 a avut cea mai mare eficiență de codificare și, în medie, pentru aceeași calitate subiectivă, rata de biți a putut fi redusă cu 49,4% în comparație cu codificatorul VP9 1.2.0–5183 și ar putea fi redusă cu 52,6% comparativ cu codificatorul JM-18,8 H.264 / MPEG-4 AVC.

În august 2016, Netflix a publicat rezultatele unui studiu la scară largă care a comparat codificatorul HEVC open source principal, x265 , cu codificatorul AVC open source principal, x264 și codificatorul de referință VP9 , libvpx. Folosind instrumentul avansat de măsurare a calității video a Video Multimethod Assessment Fusion (VMAF), Netflix a descoperit că x265 a furnizat o calitate identică la rate de biți variind de la 35,4% la 53,3% mai mici decât x264 și de la 17,8% la 21,8% mai mici decât VP9.

Caracteristici

HEVC a fost conceput pentru a îmbunătăți în mod substanțial eficiența codării în comparație cu H.264 / MPEG-4 AVC HP, adică pentru a reduce cerințele de bitrate la jumătate cu o calitate a imaginii comparabilă , în detrimentul unei complexități de calcul crescute. HEVC a fost conceput cu scopul de a permite conținutului video să aibă un raport de compresie a datelor de până la 1000: 1. În funcție de cerințele aplicației, codificatoarele HEVC pot schimba complexitatea de calcul, rata de compresie, robustețea la erori și timpul de întârziere a codificării. Două dintre caracteristicile cheie în care HEVC a fost îmbunătățit în comparație cu H.264 / MPEG-4 AVC a fost suportul pentru video cu rezoluție mai mare și metode de procesare paralele îmbunătățite.

HEVC este vizat de afișaje HDTV de ultimă generație și sisteme de captare a conținutului care prezintă rate de cadre scanate progresiv și rezoluții de afișare de la QVGA (320 × 240) la 4320p (7680 × 4320), precum și o calitate îmbunătățită a imaginii în ceea ce privește nivelul de zgomot , culoare spații și interval dinamic .

Strat de codare video

Stratul de codare video HEVC folosește aceeași abordare „hibridă” utilizată în toate standardele video moderne, începând de la H.261 , prin aceea că folosește predicția inter / intra-imagine și codificarea transformării 2D. Un codificator HEVC procedează mai întâi prin împărțirea unei imagini în regiuni în formă de bloc pentru prima imagine sau prima imagine a unui punct de acces aleatoriu, care utilizează predicția intra-imagine. Predicția intra-imagine este atunci când predicția blocurilor din imagine se bazează numai pe informațiile din acea imagine. Pentru toate celelalte imagini, se utilizează predicția inter-imagine, în care informațiile de predicție sunt utilizate din alte imagini. După ce metodele de predicție sunt terminate și imaginea trece prin filtrele de buclă, reprezentarea finală a imaginii este stocată în memoria tampon de imagine decodificată. Fotografiile stocate în memoria tampon decodificată pot fi folosite pentru predicția altor imagini.

HEVC a fost conceput cu ideea că va fi folosit un videoclip cu scanare progresivă și nu au fost adăugate instrumente de codificare special pentru videoclipurile întrețesute . Instrumentele de codare specifice, precum MBAFF și PAFF, nu sunt acceptate în HEVC. În schimb, HEVC trimite metadate care arată cum a fost trimis videoclipul întrețesut. Videoclipurile întrețesute pot fi trimise fie codificând fiecare cadru ca o imagine separată, fie codând fiecare câmp ca o imagine separată. Pentru videoclipurile întrețesute HEVC se poate schimba între codificarea cadrelor și codarea câmpului utilizând Sequence Adaptive Frame Field (SAFF), care permite schimbarea modului de codare pentru fiecare secvență video. Acest lucru permite trimiterea videoclipului întrețesut cu HEVC fără a fi nevoie de procese speciale de decodare întrețesute care să fie adăugate la decodoarele HEVC.

Spații de culoare

Standardul HEVC acceptă spații de culoare precum filmul generic, NTSC , PAL , Rec. 601 , Rec. 709 , Rec. 2020 , Rec. 2100 , SMPTE 170M, SMPTE 240M, sRGB , sYCC , xvYCC , XYZ și spații de culoare specificate extern. HEVC acceptă reprezentări de codificare a culorilor, cum ar fi RGB , YCbCr și YCoCg .

Instrumente de codificare

Unitatea de arbore de codificare

HEVC înlocuiește macroblocurile de 16 × 16 pixeli , care au fost utilizate cu standardele anterioare, cu unități de arbore de codificare (CTU) care pot utiliza structuri mai mari de blocuri de până la 64 × 64 de eșantioane și pot subdiviza mai bine imaginea în structuri de dimensiuni variabile. HEVC împarte inițial imaginea în CTU-uri care pot fi 64 × 64, 32 × 32 sau 16 × 16 cu o dimensiune mai mare a blocului de pixeli, crescând de obicei eficiența codării.

Transformări inverse

HEVC specifică patru dimensiuni ale unităților de transformare (TU) de 4 × 4, 8 × 8, 16 × 16 și 32 × 32 pentru a codifica predicția reziduală. Un CTB poate fi partiționat recursiv în 4 sau mai multe TU-uri. TU-urile folosesc funcții de bază întregi bazate pe transformata de cosinus discret (DCT). În plus, blocurile de transformare Luma 4 × 4 care aparțin unei regiuni intracodificate sunt transformate folosind o transformare întreagă care este derivată din transformarea sinusoidală discretă (DST). Aceasta oferă o reducere a ratei de biți de 1%, dar a fost limitată la blocurile de transformare Luma 4 × 4 datorită beneficiilor marginale pentru celelalte cazuri de transformare. Chroma folosește aceleași dimensiuni TU ca și luma, deci nu există transformare 2 × 2 pentru chroma.

Instrumente de procesare paralele

• Plăcile permit împărțirea imaginii într-o grilă de regiuni dreptunghiulare care pot fi decodate / codificate independent. Scopul principal al plăcilor este de a permite prelucrarea paralelă. Plăcile pot fi decodate independent și pot permite chiar accesul aleator la anumite regiuni ale unei imagini într-un flux video.
• Prelucrarea paralelă a frontului de undă (WPP) este atunci când o felie este împărțită în rânduri de CTU-uri în care primul rând este decodificat în mod normal, dar fiecare rând suplimentar necesită luarea deciziilor în rândul anterior. WPP are codificatorul de entropie care folosește informații din rândul precedent al CTU-urilor și permite o metodă de procesare paralelă care poate permite o compresie mai bună decât dale.
• Plăcile și WPP sunt permise, dar sunt opționale. Dacă sunt prezente plăci, acestea trebuie să aibă cel puțin 64 pixeli înălțime și 256 pixeli lățime, cu o limită specifică nivelului numărului de plăci permise.
• Feliile pot fi, în cea mai mare parte, decodate independent unul de celălalt, scopul principal al plăcilor fiind resincronizarea în caz de pierdere a datelor în fluxul video. Feliile pot fi definite ca auto-conținute, deoarece predicția nu este făcută peste granițe. Cu toate acestea, când filtrarea în buclă se face pe o imagine, este posibil să fie necesare informații peste limitele feliei. Feliile sunt CTU-uri decodificate în ordinea scanării raster și pot fi utilizate diferite tipuri de codificare pentru felii precum tipurile I, tipurile P sau tipurile B.
• Feliile dependente pot permite accesarea mai rapidă a datelor legate de plăci sau WPP de către sistem decât în ​​cazul în care întreaga felie ar trebui decodificată. Scopul principal al feliilor dependente este de a permite codificarea video cu întârziere redusă datorită latenței sale mai mici.

Alte instrumente de codificare

Codificarea entropiei

HEVC folosește un algoritm de codare aritmetică binară adaptabilă la context (CABAC), care este fundamental similar cu CABAC în H.264 / MPEG-4 AVC. CABAC este singura metodă de codificare a entropiei care este permisă în HEVC, în timp ce există două metode de codificare a entropiei permise de H.264 / MPEG-4 AVC. CABAC și codificarea entropiei coeficienților de transformare în HEVC au fost proiectate pentru un randament mai mare decât H.264 / MPEG-4 AVC, menținând în același timp o eficiență de compresie mai mare pentru dimensiuni mai mari ale blocurilor de transformare în raport cu extensiile simple. De exemplu, numărul de pubele codificate în context a fost redus cu 8 × și modul de bypass CABAC a fost îmbunătățit în ceea ce privește designul său pentru a crește randamentul. O altă îmbunătățire cu HEVC este că dependențele dintre datele codificate au fost modificate pentru a crește în continuare randamentul. Modelarea contextuală în HEVC a fost, de asemenea, îmbunătățită, astfel încât CABAC să poată selecta mai bine un context care crește eficiența în comparație cu H.264 / MPEG-4 AVC.

Predicție intra

HEVC specifică 33 de moduri direcționale pentru predicție intra comparativ cu cele 8 moduri direcționale pentru predicție intra specificate de H.264 / MPEG-4 AVC. HEVC specifică, de asemenea, modurile CC de predicție intra și predicție plană. Modul intra-predicție DC generează o valoare medie prin medierea probelor de referință și poate fi utilizat pentru suprafețe plane. Modul de predicție plană în HEVC acceptă toate dimensiunile blocurilor definite în HEVC, în timp ce modul de predicție plană în H.264 / MPEG-4 AVC este limitat la o dimensiune de bloc de 16 × 16 pixeli. Modurile de predicție intra folosesc date din blocuri de predicție învecinate care au fost decodate anterior din aceeași imagine.

Compensarea mișcării

Pentru interpolarea pozițiilor de eșantion fracționat de luma, HEVC utilizează o aplicație separabilă de interpolare unidimensională a eșantionului cu un filtru cu 8 robinete sau interpolare cu un sfert de eșantionare cu un filtru cu 7 robinete, în timp ce, în comparație, H.264 / MPEG-4 AVC folosește un proces în două etape care derivă mai întâi valori la poziții de jumătate de eșantion, utilizând interpolare unidimensională cu 6 apăsări, urmată de rotunjire întreagă, apoi aplică interpolare liniară între valori la pozițiile de jumătate de eșantion din apropiere pentru a genera valori la poziții de eșantion de sfert. HEVC a îmbunătățit precizia datorită filtrului de interpolare mai lung și eliminării erorii de rotunjire intermediare. Pentru video 4: 2: 0, probele de cromă sunt interpolate cu filtrare separabilă unidimensională cu 4 apăsări pentru a genera precizia eșantionului opt, în timp ce în comparație H.264 / MPEG-4 AVC utilizează doar un filtru biliniar cu 2 apăsări (de asemenea cu precizie a probei a opta).

La fel ca în H.264 / MPEG-4 AVC, predicția ponderată în HEVC poate fi utilizată fie cu predicție unică (în care se utilizează o singură valoare de predicție), fie cu predicție bi (în care valorile de predicție din două blocuri de predicție sunt combinate) .

Predicția vectorului de mișcare

HEVC definește o gamă semnată de 16 biți atât pentru vectorii de mișcare orizontală cât și verticală (MV). Acest lucru a fost adăugat la HEVC la întâlnirea HEVC din iulie 2012 cu variabilele mvLX. MV-urile orizontale / verticale HEVC au o gamă de -32768 până la 32767, care, având în vedere precizia de sfert de pixel utilizată de HEVC, permite o gamă de MV de -8192 până la 8191,75 probe de luma. Aceasta se compară cu H.264 / MPEG-4 AVC, care permite o gamă orizontală de MT de -2048 până la 2047,75 probe de luma și o gamă verticală de MT de -512 la 511,75 probe de luma.

HEVC permite două moduri MT care sunt Advanced Motion Vector Prediction (AMVP) și modul de îmbinare. AMVP folosește date din imaginea de referință și poate utiliza și date din blocuri de predicție adiacente. Modul de îmbinare permite ca MV-urile să fie moștenite din blocurile de predicție învecinate. Modul de îmbinare în HEVC este similar cu modurile de inferență a mișcării „omise” și „directe” în H.264 / MPEG-4 AVC, dar cu două îmbunătățiri. Prima îmbunătățire este că HEVC folosește informații despre index pentru a selecta unul dintre câțiva candidați disponibili. A doua îmbunătățire este că HEVC folosește informații din lista de imagini de referință și din indexul de imagine de referință.

Filtre bucle

HEVC specifică două filtre de buclă care se aplică secvențial, cu filtrul de deblocare (DBF) aplicat mai întâi și filtrul eșantionului adaptativ offset (SAO) aplicat ulterior. Ambele filtre de buclă sunt aplicate în bucla de predicție inter-imagine, adică imaginea filtrată este stocată în bufferul de imagine decodificat (DPB) ca referință pentru predicția inter-imagine.

Filtru deblocare

DBF este similar cu cel folosit de H.264 / MPEG-4 AVC, dar cu un design mai simplu și un suport mai bun pentru procesarea paralelă. În HEVC DBF se aplică numai unei rețele de probă 8 × 8 în timp ce cu H.264 / MPEG-4 AVC DBF se aplică unei rețele de probă 4 × 4. DBF utilizează o rețea de eșantionare 8 × 8, deoarece nu provoacă degradări vizibile și îmbunătățește semnificativ procesarea paralelă, deoarece DBF nu mai provoacă interacțiuni în cascadă cu alte operații. O altă modificare este că HEVC permite doar trei puncte forte DBF de la 0 la 2. HEVC necesită, de asemenea, ca DBF să aplice mai întâi filtrarea orizontală pentru margini verticale pe imagine și numai după aceea aplică filtrare verticală pentru margini orizontale pe imagine. Acest lucru permite utilizarea mai multor fire paralele pentru DBF.

Eșantion de compensare adaptivă

Filtrul SAO se aplică după DBF și este conceput pentru a permite o mai bună reconstrucție a amplitudinilor originale ale semnalului prin aplicarea de compensări stocate într-un tabel de căutare în fluxul de biți. În funcție de CTB, filtrul SAO poate fi dezactivat sau aplicat în unul din cele două moduri: modul de compensare a muchiei sau modul de compensare a benzii. Modul de compensare a muchiei funcționează comparând valoarea unui eșantion cu doi dintre cei opt vecini utilizând unul dintre cele patru modele de gradient direcțional. Pe baza unei comparații cu acești doi vecini, eșantionul este clasificat în una dintre cele cinci categorii: minim, maxim, o margine cu eșantionul având valoarea mai mică, o margine cu eșantionul având valoarea mai mare sau monotonă. Pentru fiecare dintre primele patru categorii se aplică un offset. Modul offset bandă aplică un offset bazat pe amplitudinea unui singur eșantion. Un eșantion este clasificat după amplitudinea sa într-una din cele 32 de benzi ( coșuri de histograme ). Compensările sunt specificate pentru patru consecutive din cele 32 de benzi, deoarece în zonele plane care sunt predispuse la artefacte de bandare, amplitudinile eșantionului tind să fie grupate într-un interval mic. Filtrul SAO a fost conceput pentru a crește calitatea imaginii, pentru a reduce artefactele de bandă și pentru a reduce artefactele de sonerie .

Extensii de gamă

Extensiile de gamă din MPEG sunt profiluri, niveluri și tehnici suplimentare care acceptă necesități dincolo de redarea video a consumatorilor:

• Profiluri care susțin adâncimi de biți peste 10 și adâncimi de biți de lumină / chroma diferite .
• Profilurile intra pentru când dimensiunea fișierului este mult mai puțin importantă decât viteza de decodare cu acces aleatoriu.
• Profiluri de imagini statice, care stau la baza Formatului de fișier de imagine de înaltă eficiență , fără nicio limită a dimensiunii sau complexității imaginii (nivelul 8.5). Spre deosebire de toate celelalte niveluri, nu este necesară o capacitate minimă de decodare, ci doar un efort optim cu o rezervă rezonabilă.

În cadrul acestor noi profiluri au apărut funcții de codificare îmbunătățite, dintre care multe acceptă o codificare eficientă a ecranului sau o procesare de mare viteză:

• Adaptarea persistentă a orezului, o optimizare generală a codificării entropiei.
• Predicție ponderată de precizie mai mare la adâncimi mari de biți.
• Predicția pe mai multe componente, permițând corelării imperfecte a culorii YCbCr să lase potrivirea luma (sau G) să stabilească meciurile de cromă (sau R / B) prevăzute, ceea ce duce la o creștere de până la 7% pentru YCbCr 4: 4: 4 și până la 26% pentru videoclipurile RGB. Este deosebit de util pentru codarea ecranului.
• Control intra netezire, permițând codificatorului să activeze sau să dezactiveze netezirea per bloc, în loc de cadru.
• Modificări ale transformării skip:
  • DPCM rezidual (RDPCM), care permite codificarea mai optimă a datelor reziduale, dacă este posibil, față de zig-zagul tipic.
  • Flexibilitate în dimensiunea blocului, acceptând dimensiuni de blocuri de până la 32 × 32 (comparativ cu doar suportul pentru transformarea 4 × 4 în versiunea 1).
  • Rotație 4 × 4, pentru eficiență potențială.
  • Transformă contextul skip, permițând blocurilor DCT și RDPCM să transporte un context separat.
• Procesare de precizie extinsă, oferind o decodificare video cu o adâncime de bi redusă, puțin mai precisă.
• Alinierea de bypass CABAC, o optimizare de decodare specifică High Throughput 4: 4: 4 16 Intra profile.

Versiunea HEVC 2 adaugă mai multe mesaje de informații suplimentare de îmbunătățire (SEI):

• Remaparea culorilor: maparea unui spațiu de culoare la altul.
• Funcția genunchiului: sugestii pentru conversia între domenii dinamice, în special de la HDR la SDR.
• Stăpânirea volumului culorilor afișajului
• Cod de timp, în scop arhivistic

Extensii de codare a conținutului ecranului

Opțiuni suplimentare ale instrumentului de codare au fost adăugate în proiectul din martie 2016 al extensiilor de codare a conținutului ecranului (SCC):

• Transformare adaptivă a culorii.
• Rezoluția vectorului de mișcare adaptivă.
• Copierea intra bloc.
• Mod paletă.

Versiunea ITU-T a standardului care a adăugat extensiile SCC (aprobată în decembrie 2016 și publicată în martie 2017) a adăugat suport pentru funcția de transfer hibrid log-gamma (HLG) și matricea de culoare ICtCp . Acest lucru permite celei de-a patra versiuni a HEVC să accepte ambele funcții de transfer HDR definite în Rec. 2100 .

A patra versiune a HEVC adaugă mai multe mesaje de informații suplimentare de îmbunătățire (SEI) care includ:

• Informații alternative despre caracteristicile de transfer Mesaj SEI, oferă informații despre funcția de transfer preferată de utilizat. Cazul principal de utilizare pentru aceasta ar fi livrarea videoclipurilor HLG într-un mod care să fie compatibil cu dispozitivele vechi.
• Mesaj SEI pentru mediul de vizualizare ambiental, oferă informații despre lumina ambientală a mediului de vizionare care a fost utilizat pentru a crea videoclipul.

Profiluri

Oferiți asistență în unele dintre profilurile video

Caracteristică	Versiunea 1		Versiunea 2
	Principal	Principala 10	Principala 12	Principal 4: 2: 2 10	Principal 4: 2: 2 12	Principal 4: 4: 4	Principal 4: 4: 4 10	Principal 4: 4: 4 12	Principal 4: 4: 4 16 Intra
Adâncimea de biți	8	8-10	8-12	8-10	8-12	8	8-10	8-12	8-16
Formate de eșantionare Chroma	4: 2: 0	4: 2: 0	4: 2: 0	4: 2: 0/4 : 2: 2	4: 2: 0/4 : 2: 2	4: 2: 0/4 : 2: 2/4: 4: 4	4: 2: 0/4 : 2: 2/4: 4: 4	4: 2: 0/4 : 2: 2/4: 4: 4	4: 2: 0/4 : 2: 2/4: 4: 4
4: 0: 0 ( monocrom )	Nu	Nu	da	da	da	da	da	da	da
Predicție ponderată de înaltă precizie	Nu	Nu	da	da	da	da	da	da	da
Lista de offset Chroma QP	Nu	Nu	da	da	da	da	da	da	da
Predicție transversală	Nu	Nu	Nu	Nu	Nu	da	da	da	da
Dezactivarea intra netezirii	Nu	Nu	Nu	Nu	Nu	da	da	da	da
Adaptare persistentă a orezului	Nu	Nu	Nu	Nu	Nu	da	da	da	da
RDPCM implicit / explicit	Nu	Nu	Nu	Nu	Nu	da	da	da	da
Transformați dimensiunile blocurilor mai mari de 4 × 4	Nu	Nu	Nu	Nu	Nu	da	da	da	da
Transformă contextul de rotație / rotație	Nu	Nu	Nu	Nu	Nu	da	da	da	da
Prelucrare de precizie extinsă	Nu	Nu	Nu	Nu	Nu	Nu	Nu	Nu	da

Versiunea 1 a standardului HEVC definește trei profile: Main , Main 10 și Main Still Picture . Versiunea 2 a HEVC adaugă 21 de profile de extensii de gamă, două profiluri de extensii scalabile și un profil cu mai multe vizualizări. HEVC conține, de asemenea, prevederi pentru profiluri suplimentare. Extensiile care au fost adăugate la HEVC includ adâncimea de biți crescută , eșantionarea cromatică 4: 2: 2/4: 4: 4 , codificarea video multiview (MVC) și codarea video scalabilă (SVC). Extensiile gamei HEVC, extensiile scalabile HEVC și extensiile multi-vizualizare HEVC au fost finalizate în iulie 2014. În iulie 2014 a fost lansată o schiță a celei de-a doua versiuni a HEVC. Extensiile de codare a conținutului ecranului (SCC) sunt în curs de dezvoltare pentru conținutul video al ecranului, care conține text și grafică, cu o dată așteptată de lansare finală a proiectului, 2015.

Un profil este un set definit de instrumente de codificare care pot fi utilizate pentru a crea un flux de biți care se conformează acelui profil. Un codificator pentru un profil poate alege ce instrumente de codificare să utilizeze atâta timp cât generează un flux de biți conform, în timp ce un decodor pentru un profil trebuie să accepte toate instrumentele de codificare care pot fi utilizate în acel profil.

Profiluri versiunea 1

Principal

Profilul principal permite o adâncime de biți de 8 biți pe eșantion cu eșantionare cromatică 4: 2: 0, care este cel mai comun tip de videoclip utilizat cu dispozitivele de consum.

Principala 10

Profilul Main 10 a fost adăugat la reuniunea HEVC din octombrie 2012 pe baza propunerii JCTVC-K0109, care propunea ca un profil de 10 biți să fie adăugat la HEVC pentru aplicațiile pentru consumatori. Propunerea spunea că acest lucru ar trebui să permită o calitate video îmbunătățită și să susțină Rec. Spațiul de culoare din 2020 , care a devenit utilizat pe scară largă în sistemele UHDTV și pentru a putea oferi o gamă dinamică mai mare și o fidelitate a culorilor, evitând artefactele de bandă. O varietate de companii au susținut propunerea care a inclus Ateme , BBC , BSkyB , Cisco , DirecTV , Ericsson , Motorola Mobility , NGCodec, NHK , RAI , ST, SVT , Thomson Video Networks , Technicolor și ViXS Systems . Profilul Main 10 permite o adâncime de biți de 8 până la 10 biți pe eșantion, cu eșantionare cromatică 4: 2: 0. Decodoarele HEVC care se conformează profilului Main 10 trebuie să fie capabile să decodeze fluxurile de biți realizate cu următoarele profiluri: Main și Main 10. O adâncime de bit mai mare permite un număr mai mare de culori. 8 biți pe eșantion permit 256 de nuanțe pe culoare primară (un total de 16,78 milioane de culori) în timp ce 10 biți pe eșantion permit 1024 de nuanțe pe culoare primară (în total 1,07 miliarde de culori). O adâncime de biți mai mare permite o tranziție mai ușoară a culorii, care rezolvă problema cunoscută sub numele de bandă de culori .

Profilul Main 10 permite o calitate video îmbunătățită, deoarece poate suporta videoclipuri cu o adâncime de biți mai mare decât ceea ce este acceptat de profilul Main. În plus, în profilul Main 10, videoclipul de 8 biți poate fi codat cu o adâncime de biți mai mare de 10 biți, ceea ce permite o eficiență de codificare îmbunătățită în comparație cu profilul Principal.

Ericsson a declarat că profilul principal 10 va aduce beneficiile a 10 biți pentru fiecare eșantion de videoclip pentru televiziunea de consum. De asemenea, au spus că pentru rezoluții mai mari nu există o penalizare a ratei de biți pentru codarea videoclipului la 10 biți pe eșantion. Imagination Technologies a spus că 10 biți pe eșantion de videoclip ar permite spații de culoare mai mari și este necesar pentru înregistrare. Spațiul de culoare 2020 care va fi utilizat de UHDTV. Au mai spus că Rec. Spațiul de culoare din 2020 ar conduce la adoptarea pe scară largă a videoclipului pe 10 biți pe eșantion.

Într-o comparație de performanță bazată pe PSNR lansată în aprilie 2013, profilul Main 10 a fost comparat cu profilul Main folosind un set de secvențe video de 3840 × 2160 pe 10 biți. Secvențele video de 10 biți au fost convertite în 8 biți pentru profilul principal și au rămas la 10 biți pentru profilul principal 10. PSNR de referință s-a bazat pe secvențele video originale pe 10 biți. În comparația de performanță, profilul Main 10 a oferit o reducere a ratei de biți de 5% pentru codificarea video între cadre comparativ cu profilul Main. Comparația de performanță afirmă că, pentru secvențele video testate, profilul Main 10 a depășit profilul Main.

Imagine statică principală

Compararea standardelor pentru compresia imaginilor statice pe baza PSNR și MOS egale

Standard de codare a imaginilor statice (metoda de testare)	Reducerea medie a ratei de biți în comparație cu
	JPEG 2000	JPEG
HEVC (PSNR)	20%	62%
HEVC (MOS)	31%	43%

Profilul principal al imaginii statice permite codificarea unei singure imagini statice cu aceleași constrângeri ca și profilul principal. Ca un subset al profilului principal, profilul principal al imaginii statice permite o adâncime de 8 biți pe eșantion cu eșantionare cromatică 4: 2: 0. O comparație obiectivă a performanței a fost făcută în aprilie 2012, în care HEVC a redus rata de biți medie pentru imagini cu 56% comparativ cu JPEG . O comparație de performanță bazată pe PSNR pentru compresia imaginilor statice a fost făcută în mai 2012 folosind codificatorul HEVC HM 6.0 și codificatoarele software de referință pentru celelalte standarde. Pentru imaginile statice HEVC a redus rata de biți medie cu 15,8% față de H.264 / MPEG-4 AVC, 22,6% față de JPEG 2000 , 30,0% față de JPEG XR , 31,0% față de WebP și 43,0% față de JPEG.

O comparație de performanță pentru compresia imaginilor statice a fost făcută în ianuarie 2013 folosind codificatorul HEVC HM 8.0rc2, versiunea Kakadu 6.0 pentru JPEG 2000 și IJG versiunea 6b pentru JPEG. Comparația de performanță a folosit PSNR pentru evaluarea obiectivă și valorile scorului mediu de opinie (MOS) pentru evaluarea subiectivă. Evaluarea subiectivă a utilizat aceeași metodologie de testare și imagini ca cele utilizate de comitetul JPEG atunci când a evaluat JPEG XR. Pentru imagini eșantionate cu cromă 4: 2: 0, reducerea medie a ratei de biți pentru HEVC comparativ cu JPEG 2000 a fost de 20,26% pentru PSNR și 30,96% pentru MOS, în timp ce în comparație cu JPEG a fost de 61,63% pentru PSNR și 43,10% pentru MOS.

O comparație a performanței HEVC bazată pe PSNR pentru compresia imaginilor statice a fost făcută în aprilie 2013 de Nokia . HEVC are o îmbunătățire mai mare a performanței pentru imagini cu rezoluție mai mare decât imaginile cu rezoluție mai mică și o îmbunătățire mai mare a performanței pentru rate de biți mai mici decât rate de biți mai mari. Pentru ca compresia cu pierderi să obțină același PSNR ca HEVC a luat în medie 1,4 × mai mulți biți cu JPEG 2000, 1,6 × mai mulți biți cu JPEG-XR și 2,3 × mai mulți biți cu JPEG.

Un studiu de eficiență a compresiei HEVC, JPEG, JPEG XR și WebP a fost realizat în octombrie 2013 de Mozilla . Studiul a arătat că HEVC a fost semnificativ mai bun la compresie decât celelalte formate de imagine testate. În studiu au fost utilizate patru metode diferite de comparare a calității imaginii, care au fost Y-SSIM, RGB-SSIM, IW-SSIM și PSNR-HVS-M.

Versiunea 2 profiluri

Versiunea 2 a HEVC adaugă 21 de profile de extensii de gamă, două profile de extensii scalabile și un profil cu mai multe vizualizări: Monocrom , Monocrom 12 , Monocrom 16 , Principal 12 , Principal 4: 2: 2 10 , Principal 4: 2: 2 12 , Principal 4: 4: 4 , Principal 4: 4: 4 10 , Principal 4: 4: 4 12 , Monocrom 12 Intra , Monocrom 16 Intra , Principal 12 Intra , Principal 4: 2: 2 10 Intra , Principal 4: 2: 2 12 Intra , Main 4: 4: 4 Intra , Main 4: 4: 4 10 Intra , Main 4: 4: 4 12 Intra , Main 4: 4: 4 16 Intra , Main 4: 4: 4 Imagine statică , Main 4: 4 : 4 16 Imagine statică , Putere mare 4: 4: 4 16 Intra , Scalable Main , Scalable Main 10 și Multiview Main . Toate profilele de extensii ale intervalelor de cadre au un profil Intra.

Monocrom

Profilul monocrom permite o adâncime de biți de 8 biți per probă, cu suport pentru eșantionarea cromatică 4: 0: 0.

Monocrom 12

Profilul Monochrome 12 permite o adâncime de biți de 8 biți la 12 biți per probă, cu suport pentru eșantionarea cromatică 4: 0: 0.

Monocrom 16

Profilul monocrom 16 permite o adâncime de biți de 8 biți la 16 biți per probă, cu suport pentru eșantionarea cromatică 4: 0: 0. Decodoarele HEVC care se conformează profilului Monocrom 16 trebuie să fie capabile să decodeze fluxurile de biți realizate cu următoarele profiluri: Monocrom, Monocrom 12 și Monocrom 16.

Principala 12

Profilul principal 12 permite o adâncime de biți de la 8 biți la 12 biți pe probă, cu suport pentru eșantionarea cromatică 4: 0: 0 și 4: 2: 0. Decodificatoarele HEVC care se conformează profilului principal 12 trebuie să fie capabile să decodeze fluxurile de biți realizate cu următoarele profiluri: monocrom, monocrom 12, principal, principal 10 și principal 12.

Principal 4: 2: 2 10

Profilul principal 4: 2: 2 10 permite o adâncime de biți de 8 biți la 10 biți pe eșantion, cu suport pentru eșantionarea 4: 0: 0, 4: 2: 0 și 4: 2: 2. Decodificatoarele HEVC care sunt conforme cu profilul principal 4: 2: 2 10 trebuie să fie capabile să decodifice fluxurile de biți realizate cu următoarele profiluri: monocrom, principal, principal 10 și principal 4: 2: 2 10.

Principal 4: 2: 2 12

Profilul principal 4: 2: 2 12 permite o adâncime de biți de 8 biți la 12 biți pe probă, cu suport pentru eșantionarea cromatică 4: 2: 2 și 4: 2: 2. Decodoarele HEVC care se conformează profilului principal 4: 2: 2 12 trebuie să fie capabile să decodeze fluxurile de biți realizate cu următoarele profiluri: monocrom, monocrom 12, principal, principal 10, principal 12, principal 4: 2: 2 10 și principal 4 : 2: 2 12.

Principal 4: 4: 4

Profilul principal 4: 4: 4 permite o adâncime de biți de 8 biți pe eșantion cu suport pentru eșantionarea cromatică 4: 0: 0, 4: 2: 0, 4: 2: 2 și 4: 4: 4. Decodificatoarele HEVC care se conformează profilului principal 4: 4: 4 trebuie să fie capabile să decodeze fluxurile de biți realizate cu următoarele profiluri: monocrom, principal și principal 4: 4: 4.

Principal 4: 4: 4 10

Profilul principal 4: 4: 4 10 permite o adâncime de biți de 8 biți la 10 biți pe eșantion cu suport pentru 4: 0: 0, 4: 2: 0, 4: 2: 2 și 4: 4: 4 cromă prelevarea de probe. Decodoarele HEVC care se conformează profilului principal 4: 4: 4 10 trebuie să fie capabile să decodeze fluxurile de biți realizate cu următoarele profiluri: monocrom, principal, principal 10, principal 4: 2: 2 10, principal 4: 4: 4 și principal 4: 4: 4 10.

Principal 4: 4: 4 12

Profilul principal 4: 4: 4 12 permite o adâncime de biți de 8 biți la 12 biți pe eșantion, cu suport pentru 4: 0: 0, 4: 2: 0, 4: 2: 2 și 4: 4: 4 cromă prelevarea de probe. Decodoarele HEVC care se conformează profilului principal 4: 4: 4 12 trebuie să fie capabile să decodeze fluxurile de biți realizate cu următoarele profiluri: monocrom, principal, principal 10, principal 12, principal 4: 2: 2 10, principal 4: 2: 2 12, principal 4: 4: 4, principal 4: 4: 4 10, principal 4: 4: 4 12 și monocrom 12.

Principal 4: 4: 4 16 Intra

Profilul principal 4: 4: 4 16 permite o adâncime de biți de 8 biți la 16 biți pe eșantion, cu suport pentru 4: 0: 0, 4: 2: 0, 4: 2: 2 și 4: 4: 4 eșantionare cromatică. Decodificatoarele HEVC care sunt conforme cu Profilul principal 4: 4: 4 16 trebuie să fie capabile să decodeze fluxurile de biți realizate cu următoarele profiluri: Monocrom Intra, Monocrom 12 Intra, Monocrom 16 Intra, Main Intra, Main 10 Intra, Main 12 Intra, Main 4: 2: 2 10 Intra, Main 4: 2: 2 12 Intra, Main 4: 4: 4 Intra, Main 4: 4: 4 10 Intra, și Main 4: 4: 4 12 Intra.

Debit mare 4: 4: 4 16 Intra

Profilul de înaltă viteză 4: 4: 4 16 permite o adâncime de biți de 8 biți la 16 biți per eșantion cu suport pentru 4: 0: 0, 4: 2: 0, 4: 2: 2 și 4: 4: 4 eșantionare cromatică. Profilul de înaltă viteză 4: 4: 4 16 are un factor Hbr de 12 ori mai mare decât alte profiluri HEVC, permițându-i să aibă o rată de biți maximă de 12 ori mai mare decât profilul principal 4: 4: 4 16. Profilul High Throughput 4: 4: 4 16 este conceput pentru crearea de conținut profesional de înaltă calitate, iar decodificatoarele pentru acest profil nu sunt necesare pentru a susține alte profiluri.

Principal 4: 4: 4 Imagine statică

Profilul Main Picture 4: 4: 4 permite codificarea unei singure imagini statice cu aceleași constrângeri ca și profilul Main 4: 4: 4. Ca subset al profilului Principal 4: 4: 4, profilul Principal 4: 4: 4 Still Picture permite o adâncime de 8 biți pe eșantion, cu suport pentru 4: 0: 0, 4: 2: 0, 4: 2 : 2 și 4: 4: 4 eșantionare cromatică.

Principal 4: 4: 4 16 Imagine statică

Profilul Main Picture 4: 4: 4 16 permite codificarea unei singure imagini statice cu aceleași constrângeri ca Profilul Main 4: 4: 4 16 Intra. Ca un subset al profilului principal 4: 4: 4 16 Profilul principal 4: 4: 4 16 Still Picture permite o adâncime de biți de 8 biți la 16 biți pe eșantion, cu suport pentru 4: 0: 0, 4: 2 : 0, 4: 2: 2 și 4: 4: 4 eșantionare cromatică.

Principal scalabil

Profilul Scalable Main permite un strat de bază care să corespundă profilului Principal al HEVC.

Principala scalabilă 10

Profilul Scalable Main 10 permite un strat de bază care să corespundă profilului Main 10 al HEVC.

Multiview Main

Profilul Multiview Main permite un strat de bază care să corespundă profilului Principal al HEVC.

Versiunea 3 și profiluri superioare

Versiunea 3 a HEVC a adăugat un profil 3D : 3D Main . Proiectul din februarie 2016 al extensiilor de codare a conținutului ecranului a adăugat șapte profile de extensii de codificare a conținutului ecranului, trei profiluri de extensii cu randament ridicat și patru profiluri de extensii scalabile: Screen-Extended Main , Screen-Extended Main 10 , Screen-Extended Main 4: 4: 4 , Ecran extins Principal 4: 4: 4 10 , Ecran extins Debit ridicat 4: 4: 4 , Ecran extins Debit mare 4: 4: 4 10 , Ecran extins Debit mare 4: 4: 4 14 , Debit mare 4 : 4: 4 , Debit ridicat 4: 4: 4 10 , Debit ridicat 4: 4: 4 14 , Monocrom scalabil , Monocrom scalabil 12 , Monocrom scalabil 16 și Principal scalabil 4: 4: 4 .

3D Main

Profilul principal 3D permite un strat de bază care se conformează profilului principal al HEVC.

Ecran principal extins

Profilul Screen-Extended Main permite o adâncime de 8 biți pe eșantion, cu suport pentru eșantionarea cromatică 4: 0: 0 și 4: 2: 0. Decodificatoarele HEVC care se conformează profilului Screen-Extended Main trebuie să fie capabile să decodeze fluxurile de biți realizate cu următoarele profiluri: Monochrome, Main și Screen-Extended Main.

Ecran extins principal 10

Profilul Screen-Extended Main 10 permite o adâncime de biți de 8 biți la 10 biți pe eșantion, cu suport pentru eșantionarea cromatică 4: 0: 0 și 4: 2: 0. Decodoarele HEVC care sunt conforme cu profilul Screen-Extended Main 10 trebuie să fie capabile să decodeze fluxurile de biți realizate cu următoarele profiluri: Monocrom, Main, Main 10, Screen-Extended Main și Screen-Extended Main 10.

Ecran extins principal 4: 4: 4

Profilul Screen-Extended Main 4: 4: 4 permite o adâncime de biți de 8 biți pe eșantion cu suport pentru 4: 0: 0, 4: 2: 0, 4: 2: 2 și 4: 4: 4 eșantionare cromatică . Decodoarele HEVC care sunt conforme cu profilul Screen-Extended Main 4: 4: 4 trebuie să fie capabile să decodeze fluxurile de biți realizate cu următoarele profiluri: Monocrom, Main, Main 4: 4: 4, Screen-Extended Main și Screen-Extended Main 4 : 4: 4.

Ecran extins principal 4: 4: 4 10

Profilul ecranului extins principal 4: 4: 4 10 permite o adâncime de biți de 8 biți la 10 biți pe eșantion, cu suport pentru 4: 0: 0, 4: 2: 0, 4: 2: 2 și 4: 4 : 4 probe de cromă. Decodoarele HEVC care se conformează profilului Screen-Extended Main 4: 4: 4 10 trebuie să fie capabile să decodeze fluxurile de biți realizate cu următoarele profiluri: Monocrom, Main, Main 10, Main 4: 2: 2 10, Main 4: 4: 4 , Main 4: 4: 4 10, Screen-Extended Main, Screen-Extended Main 10, Screen-Extended Main 4: 4: 4 și Screen-Extended Main 4: 4: 4 10.

Debit extins extins pe ecran 4: 4: 4

Profilul de extindere a ecranului extins 4: 4: 4 permite o adâncime de 8 biți pe eșantion, cu suport pentru 4: 0: 0, 4: 2: 0, 4: 2: 2 și 4: 4: 4 prelevarea de probe. Profilul extins cu ecran 4: 4: 4 are un HbrFactor de 6 ori mai mare decât majoritatea profilurilor HEVC inter-cadru, permițându-i să aibă o rată de biți maximă de 6 ori mai mare decât profilul principal 4: 4: 4. Decodoarele HEVC care se conformează profilului Screen-Extended High Throughput 4: 4: 4 trebuie să poată decoda fluxurile de biți realizate cu următoarele profiluri: Monocrom, Main, Main 4: 4: 4, Screen-Extended Main, Screen-Extended Main 4 : 4: 4, debit extins extins de ecran 4: 4: 4 și debit mare 4: 4: 4.

Debit extins extins pe ecran 4: 4: 4 10

Profilul extins de ecran 4: 4: 4 10 permite o adâncime de biți de 8 biți la 10 biți pe eșantion, cu suport pentru 4: 0: 0, 4: 2: 0, 4: 2: 2 și 4: 4: 4 eșantionare cromatică. Profilul extins cu ecran 4: 4: 4 10 are un HbrFactor de 6 ori mai mare decât majoritatea profilurilor HEVC inter-cadru, permițându-i să aibă o rată de biți maximă de 6 ori mai mare decât profilul principal 4: 4: 4 10. Decodificatoarele HEVC care sunt conforme cu profilul de extindere a ecranului extins 4: 4: 4 10 trebuie să poată decoda fluxurile de biți realizate cu următoarele profiluri: Monocrom, Principal, Principal 10, Principal 4: 2: 2 10, Principal 4: 4: 4, principal 4: 4: 4 10, ecran extins principal, ecran extins principal 10, ecran extins principal 4: 4: 4, ecran extins principal 4: 4: 4 10, ecran extins de mare randament 4: 4 : 4, debit ridicat extins pe ecran 4: 4: 4 10, debit mare 4: 4: 4 și debit mare 4: 4: 4.

Debit extins extins pe ecran 4: 4: 4 14

Profilul extins cu ecran extins 4: 4: 4 14 permite o adâncime de biți de 8 biți la 14 biți pe eșantion, cu suport pentru 4: 0: 0, 4: 2: 0, 4: 2: 2 și 4: 4: 4 eșantionare cromatică. Profilul extins cu ecran de 4: 4: 4 14 are un HbrFactor de 6 ori mai mare decât majoritatea profilurilor HEVC inter-cadru. Decodoarele HEVC care se conformează profilului extins cu ecran extins 4: 4: 4 14 trebuie să fie capabile să decodeze fluxurile de biți realizate cu următoarele profiluri: Monocrom, Principal, Principal 10, Principal 4: 2: 2 10, Principal 4: 4: 4, principal 4: 4: 4 10, ecran extins principal, ecran extins principal 10, ecran extins principal 4: 4: 4, ecran extins principal 4: 4: 4 10, ecran extins de mare randament 4: 4 : 4, debit extins cu ecran extins 4: 4: 4 10, debit extins cu ecran extins 4: 4: 4 14, debit mare 4: 4: 4, debit mare 4: 4: 4 10 și debit mare 4: 4 : 4 14.

Debit ridicat 4: 4: 4

Profilul de înaltă viteză 4: 4: 4 permite o adâncime de biți de 8 biți pe eșantion cu suport pentru eșantionarea cromatică 4: 0: 0, 4: 2: 0, 4: 2: 2 și 4: 4: 4. Profilul High Throughput 4: 4: 4 are un factor HbrF de 6 ori mai mare decât majoritatea profilurilor HEVC inter-cadre, permițându-i să aibă o rată de biți maximă de 6 ori mai mare decât profilul principal 4: 4: 4. Decodificatoarele HEVC care sunt conforme cu profilul de înaltă viteză 4: 4: 4 trebuie să fie capabile să decodifice fluxurile de biți realizate cu următoarele profiluri: Debit mare 4: 4: 4.

Debit ridicat 4: 4: 4 10

Profilul High Throughput 4: 4: 4 10 permite o adâncime de biți de 8 biți la 10 biți pe eșantion, cu suport pentru 4: 0: 0, 4: 2: 0, 4: 2: 2 și 4: 4: 4 eșantionare cromatică. Profilul High Throughput 4: 4: 4 10 are un factor HbrF de 6 ori mai mare decât majoritatea profilelor HEVC inter-cadre, permițându-i să aibă o rată de biți maximă de 6 ori mai mare decât profilul principal 4: 4: 4 10. Decodificatoarele HEVC care se conformează profilului de înaltă viteză 4: 4: 4 10 trebuie să fie capabile să decodifice fluxurile de biți realizate cu următoarele profiluri: Debit mare 4: 4: 4 și Debit mare 4: 4: 4 10.

Debit ridicat 4: 4: 4 14

Profilul High Throughput 4: 4: 4 14 permite o adâncime de biți de 8 biți la 14 biți pe eșantion, cu suport pentru 4: 0: 0, 4: 2: 0, 4: 2: 2 și 4: 4: 4 eșantionare cromatică. Profilul High Throughput 4: 4: 4 14 are un factor HbrF de 6 ori mai mare decât majoritatea profilelor HEVC inter-cadru. Decodificatoarele HEVC care se conformează profilului de înaltă viteză 4: 4: 4 14 trebuie să fie capabile să decodeze fluxurile de biți realizate cu următoarele profiluri: Debit mare 4: 4: 4, Debit mare 4: 4: 4 10 și Debit mare 4: 4 : 4 14.

Monocrom scalabil

Profilul monocrom scalabil permite un strat de bază care se conformează profilului monocrom al HEVC.

Monocrom scalabil 12

Profilul monocrom scalabil 12 permite un strat de bază care se conformează profilului monocrom 12 al HEVC.

Monocrom scalabil 16

Profilul monocrom 16 scalabil permite un strat de bază care se conformează profilului monocrom 16 al HEVC.

Scalable Main 4: 4: 4

Profilul Scalable Main 4: 4: 4 permite un strat de bază care se conformează profilului Main 4: 4: 4 al HEVC.

Nivele și niveluri

Standardul HEVC definește două niveluri, principal și înalt și treisprezece niveluri. Un nivel este un set de constrângeri pentru un flux de biți. Pentru nivelurile sub nivelul 4 este permis doar nivelul principal. Nivelul principal este un nivel inferior decât nivelul înalt. Nivelurile au fost făcute pentru a face față aplicațiilor care diferă în ceea ce privește rata de biți maximă. Nivelul principal a fost proiectat pentru majoritatea aplicațiilor, în timp ce nivelul înalt a fost conceput pentru aplicații foarte solicitante. Un decodor care se conformează unui nivel / nivel dat trebuie să fie capabil să decodeze toate fluxurile de biți care sunt codificate pentru acel nivel / nivel și pentru toate nivelurile / nivelurile inferioare.

Nivele și niveluri cu valori maxime ale proprietății

Nivel	Rata maximă de eșantionare (probe / s)	Dimensiunea maximă a imaginii Luma (mostre)	Rata de biți maximă pentru profilurile principale și principale 10 (kbit / s)		Exemplu de rezoluție a imaginii @ cea mai mare rată de cadre (MaxDpbSize) Mai multe / Mai puține exemple
			Nivelul principal	Nivel înalt
1	552.960	36.864	128	-	128 ×96@33.7 (6) 176 × 144 @ 15 (6)
2	3.686.400	122.880	1.500	-	176 × 144 @ 100 (16) 352 × 288 @ 30 (6)
2.1	7.372.800	245.760	3.000	-	352 × 288 @ 60 (12) 640 × 360 @ 30 (6)
3	16.588.800	552.960	6.000	-	640bridge360@67.5 (12) 720bridge576@37.5 (8) 960 × 540 @ 30 (6)
3.1	33.177.600	983.040	10.000	-	720 × 576 @ 75 (12) 960 × 540 @ 60 (8) 1280 × 720@33.7 (6)
4	66.846.720	2.228.224	12.000	30.000	1.280 × 720 @ 68 (12) 1.920 × 1.080 @ 32 (6) 2.048 × 1.080 @ 30.0 (6)
4.1	133.693.440		20.000	50.000	1.280 × 720 @ 136 (12) 1.920 × 1.080 @ 64 (6) 2.048 × 1.080 @ 60 (6)
5	267.386.880	8.912.896	25.000	100.000	1.920 × 1.080 @ 128 (16) 3.840 × 2.160 @ 32 (6) 4.096 × 2.160 @ 30 (6)
5.1	534.773.760		40.000	160.000	1.920 × 1.080 @ 256 (16) 3.840 × 2.160 @ 64 (6) 4.096 × 2.160 @ 60 (6)
5.2	1.069.547.520		60.000	240.000	1.920 × 1.080 @ 300 (16) 3.840 × 2.160 @ 128 (6) 4.096 × 2.160 @ 120 (6)
6	1.069.547.520	35.651.584	60.000	240.000	3.840 × 2.160 @ 128 (16) 7.680 × 4.320 @ 32 (6) 8.192 × 4.320 @ 30 (6)
6.1	2.139.095.040		120.000	480.000	3.840 × 2.160 @ 256 (16) 7.680 × 4.320 @ 64 (6) 8.192 × 4.320 @ 60 (6)
6.2	4.278.190.080		240.000	800.000	3.840 × 2.160 @ 300 (16) 7.680 × 4.320 @ 128 (6) 8.192 × 4.320 @ 120 (6)

^A Rata maximă de biți a profilului se bazează pe combinația de adâncime de biți, eșantionare cromatică și tipul de profil. Pentru adâncimea de biți, viteza maximă de biți crește cu 1,5 × pentru profilurile pe 12 biți și 2 × pentru profilurile pe 16 biți. Pentru eșantionarea cromatică, rata de biți maximă crește cu 1,5 × pentru profilurile 4: 2: 2 și 2 × pentru profilurile 4: 4: 4. Pentru profilurile intra, rata de biți maximă crește cu 2 ×.

^B Rata maximă de cadre acceptată de HEVC este de 300 fps.

^C MaxDpbSize este numărul maxim de imagini din memoria tampon decodificată.

Imagine tampon decodificată

Imaginile decodificate anterior sunt stocate într-un buffer de imagine decodificat (DPB) și sunt utilizate de codificatoarele HEVC pentru a forma predicții pentru imaginile ulterioare. Numărul maxim de imagini care pot fi stocate în DPB, numit capacitatea DPB, este de 6 (inclusiv imaginea curentă) pentru toate nivelurile HEVC atunci când funcționează la dimensiunea maximă a imaginii acceptată de nivel. Capacitatea DPB (în unități de imagini) crește de la 6 la 8, 12 sau 16 pe măsură ce dimensiunea imaginii scade de la dimensiunea maximă a imaginii acceptată de nivel. Codificatorul selectează imaginile specifice care sunt păstrate în DPB pe bază de imagine cu imagine, astfel încât codificatorul are flexibilitatea de a determina singur modul cel mai bun de a utiliza capacitatea DPB atunci când codifică conținutul video.

Containere

MPEG a publicat un amendament care a adăugat suport HEVC la fluxul de transport MPEG utilizat de ATSC , DVB și Blu-ray Disc ; MPEG a decis să nu actualizeze fluxul de programe MPEG folosit de DVD-Video . MPEG a adăugat, de asemenea, suport HEVC la formatul de fișier media ISO de bază . HEVC este, de asemenea, acceptat de standardul de transport media MPEG . Suportul pentru HEVC a fost adăugat la Matroska începând cu lansarea MKVToolNix v6.8.0 după ce un patch de la DivX a fost fuzionat. Un proiect de document a fost trimis grupului operativ de inginerie Internet care descrie o metodă de adăugare a suportului HEVC la Protocolul de transport în timp real .

Folosind codificarea intra-cadru HEVC, un program codat pentru imagini statice numit Better Portable Graphics (BPG) a fost propus de programatorul Fabrice Bellard . Este, în esență, un wrapper pentru imagini codificate utilizând profilul HEVC Main 4: 4: 4 16 Still Picture cu până la 14 biți pe eșantion, deși folosește o sintaxă antet abreviată și adaugă suport explicit pentru Exif , profiluri ICC și metadate XMP .

Termenii licenței de brevet

Condiții de licență și taxe pentru brevetele HEVC, comparativ cu principalii săi concurenți:

Format video	Licențiator	Redevențe Codec	Scutiri de redevențe Codec	Capul anual al redevenței Codec	Taxă de distribuție a conținutului
HEVC	MPEG LA	▪ 0,20 USD pe unitate	▪ Primele 100.000 de unități în fiecare   an	▪ 25 milioane USD	▪ 0 USD
	HEVC Advance	Regiunea 1 : ▪ 0,40 USD (mobil) ▪ 1,20 USD (TV 4K) ▪ 0,20-0,80 USD (altele) Regiunea 2 : ▪ 0,20 USD (mobil) ▪ 0,60 USD (TV 4K) ▪ 0,20-0,40 USD (altele)	▪ 25.000 USD în fiecare an ▪ Majoritatea   implementărilor software HEVC   distribuite   dispozitivelor de consum   după prima vânzare	▪ 40 milioane USD	Distribuție fizică : ▪ 0,0225 USD pe disc / titlu (Regiunea 1) ▪ 0,01125 USD pe disc / titlu (Regiunea 2) Distribuție non-fizică : ▪ 0 USD
	Tehnicolor	acorduri personalizate			▪ 0 USD
	Velos Media	?			▪ Se presupune că va percepe redevențe
	altele (AT&T, Microsoft, Motorola, Nokia, Cisco, ...)	?
AVC	MPEG LA	Codecuri pentru utilizatorii finali și OEM pentru PC, dar care nu fac parte din sistemul de operare PC : ▪ 0,20 USD: 100k + unități / an ▪ 0,10 USD: 5 milioane + unități / an Codecuri OEM de marcă pentru PC : ▪ 0,20 USD: 100k + unități / an ▪ 0,10 USD: 5M + unități / an	Codecuri pentru utilizatorii finali și OEM pentru PC, dar care nu fac parte din sistemul de operare PC : ▪ Primele unități de 100k în fiecare   an Codecs OEM de marcă pentru PC OS : ▪ Primele unități de 100k în fiecare   an	Codecuri pentru utilizatorii finali și OEM pentru PC, dar care nu fac parte din sistemul de operare PC : ▪ 9,75 milioane USD   (pentru perioada 2017-2020) Codecuri OEM marca PC OS : ▪ 9,75 milioane USD   (pentru perioada 2017-2020)	Televiziune gratuită : ▪ o singură dată 2.500 USD pe codificator de transmisie sau ▪ 2.500 USD ... 10.000 USD taxă anuală Transmisie pe Internet : ▪ 0 USD USD Model de abonat plătit : ▪   0 USD / an: 0k ... 100.000 de abonați ▪ 25.000 USD / an: 100.000 ... 250.000 de abonați ▪ 50.000 USD / an: 250.000 ... 500.000 de abonați ▪ 75.000 USD / an: 500.000 ... 1 milion de abonați ▪ 100.000 USD / an: 1 milion + abonați Plătiți după modelul titlului : ▪ 0 ... 12 min: fără redevență ▪ 12+ min : mai mic de 2% sau 0,02 USD / titlu Redevența maximă aferentă conținutului anual : ▪ 8.125 milioane USD 0000000 0 0 0
	altele (Nokia, Qualcomm, Broadcomm, Blackberry, Texas Instruments, MIT)	?
AV1	Alianța pentru Open Media	▪ 0 USD	N / A		▪ 0 USD
Daala	Mozilla & Xiph.org	▪ 0 USD	N / A		▪ 0 USD
VP9	Google	▪ 0 USD	N / A		▪ 0 USD

Furnizare pentru software fără costuri

La fel ca și predecesorul său AVC, distribuitorii de software care implementează HEVC în produse trebuie să plătească un preț pe copie distribuită. În timp ce acest model de licențiere este lipsit de probleme pentru software-ul plătit, este un obstacol în calea majorității software-urilor gratuite și open-source , care este menit să poată fi distribuite în mod liber. În opinia MulticoreWare , dezvoltatorul x265 , care permite codificatori și decodificatori de software fără redevențe, este în interesul accelerării adoptării HEVC. HEVC Advance a făcut o excepție care renunță în mod specific la redevențele pentru implementările numai software (atât decodificatoare, cât și codificatoare) atunci când nu sunt incluse în hardware. Cu toate acestea, software-ul scutit nu este scutit de obligațiile de acordare a licențelor altor deținători de brevete (de exemplu, membri ai grupului MPEG LA).

În timp ce obstacol în calea software - ul liber este nici o preocupare în rețelele de difuzare exemplu TV, această problemă, combinate cu perspectiva viitoarei colective blocare la formatul, face mai multe organizații cum ar fi Mozilla ( a se vedea OpenH264 ) și Free Software Foundation Europe abtine de la formate de redevențe pentru utilizarea internetului. Formatele concurente destinate utilizării internetului (VP9 și AV1) sunt destinate evitării acestor preocupări prin lipsa redevenței (cu condiția să nu existe revendicări ale drepturilor de brevet ale terților).

^ i  : Indiferent de modul în care software-ul este licențiat de la autorii software-ului (a se vedealicențierea software-ului), dacă ceea ce face este brevetat, utilizarea acestuia rămâne legată de drepturile deținătorilor de brevete, cu excepția cazului în care utilizarea brevetelor a fost autorizată printr-o licență.

Codificare video versatilă

În octombrie 2015, MPEG și VCEG au format echipa comună de explorare video (JVET) pentru a evalua tehnologiile de compresie disponibile și a studia cerințele pentru un standard de compresie video de generația următoare. Noul algoritm ar trebui să aibă o rată de compresie cu 30-50% mai bună pentru aceeași calitate perceptivă, cu suport pentru compresia fără pierderi și subiectiv fără pierderi. De asemenea, ar trebui să accepte YCbCr 4: 4: 4, 4: 2: 2 și 4: 2: 0 cu 10 până la 16 biți pe componentă, gamă largă de culori BT.2100 și gamă dinamică ridicată (HDR) de peste 16 opriri (cu luminozitate maximă de 1000, 4000 și 10000 nits), canale auxiliare (pentru adâncime, transparență etc.), rate de cadru variabile și fracționate de la 0 la 120 Hz, codare video scalabilă pentru temporală (frecvență de cadre), spațială (rezoluție), SNR , gama de culori și diferențele de gamă dinamică, codare stereo / multiview, formate panoramice și codare a imaginilor statice. Se așteaptă o complexitate de codificare de 10 ori mai mare decât cea a HEVC. JVET a lansat un „apel de propuneri” final în octombrie 2017, primul proiect de lucru al standardului versatil de codificare video (VVC) a fost lansat în aprilie 2018. Standardul VVC a fost finalizat la 6 iulie 2020.

Vezi si

• UHDTV - formate de televiziune digitală cu rezoluții 4K / 2160p (3840 × 2160) și 8K / 4320p (7680 × 4320)
  • Rec. 2020 - Recomandare ITU-R pentru UHDTV cu gamă dinamică standard
  • Rec. 2100 - Recomandare ITU-R pentru HDTV și UHDTV cu gamă dinamică ridicată
• Formate de fișiere imagine bazate pe HEVC
  • Better Portable Graphics - un format de fișier pentru imagini bazat pe HEVC
  • Format de fișier imagine de înaltă eficiență - un format de fișier pentru imagini și secvențe de imagini bazat pe HEVC
• Compararea codecurilor video
• Lista codecurilor open-source
  • x265 - o implementare software open-source a HEVC
• Lista codecurilor multimedia (audio / video)
  • H.264 / MPEG-4 AVC - predecesorul standard video al HEVC
  • AV1 - un format deschis dezvoltat de Alliance for Open Media ca succesor al VP9 și concurent al HEVC
  • VP9 - un format deschis dezvoltat de Google ca concurent la HEVC
  • Daala - un format deschis care este dezvoltat de Fundația Mozilla și Fundația Xiph.Org ca concurent al HEVC
  • Dirac (format de compresie video) - un format deschis care este dezvoltat de BBC Research & Development ca concurent al HEVC
  • Thor (codec video) - un format deschis care este dezvoltat de Cisco ca concurent la HEVC
• LCEVC - suprapuneri diferențiale care pot îmbunătăți performanța

Referințe

Bibliografie

• GJ Sullivan ; J.-R. Ohm; W.-J. Han; T. Wiegand (decembrie 2012). "Prezentare generală a standardului de codificare video de înaltă eficiență (HEVC)" . Tranzacții IEEE pe circuite și sisteme pentru tehnologia video . IEEE . 22 (12): 1649–1668. doi : 10.1109 / TCSVT.2012.2221191 .
• "H.265: Codificare video de înaltă eficiență" . UIT. 09.07.2015 . Adus 02-08-2015 .
• J.-R. Ohm; GJ Sullivan; H. Schwarz; TK Tan; T. Wiegand (decembrie 2012). „Compararea eficienței de codificare a standardelor de codificare video - inclusiv codificarea video de înaltă eficiență (HEVC)” (PDF) . Tranzacții IEEE pe circuite și sisteme pentru tehnologia video . IEEE . 22 (12) . Adus 22-09-2012 .
• Philippe Hanhart; Martin Rerabek; Francesca De Simone; Touradj Ebrahimi (13.08.2012). „Evaluarea subiectivă a calității viitorului standard de compresie video HEVC” (PDF) . École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) . Adus 08-11-2012 .

Diapozitive conexe: Philippe Hanhart; Martin Rerabek; Francesca De Simone; Touradj Ebrahimi (15.08.2012). „Evaluarea subiectivă a calității viitorului standard de compresie video HEVC” . slideshare.com . Adus 08-11-2012 .

• Vivienne Sze; Madhukar Budagavi; GJ Sullivan (2014). „Codificare video de înaltă eficiență (HEVC): algoritmi și arhitecturi” . Circuite integrate și sisteme . Circuite și sisteme integrate. Springer . doi : 10.1007 / 978-3-319-06895-4 . ISBN 978-3-319-06894-7.

Diapozitive conexe: Vivienne Sze; Madhukar Budagavi (01.06.2014). „Proiectarea și implementarea sistemelor de codificare video de generația următoare (Tutorial H.265 / HEVC)” (PDF) . Simpozionul internațional IEEE pe circuite și sisteme (ISCAS).

• Gerhard Tech; Ying Chen; Karsten Müller; Jens-Rainer Ohm; Anthony Vetro; Ye-Kui Wang (ianuarie 2016). „Prezentare generală a extensiilor multiview și 3D ale codificării video de înaltă eficiență” (PDF) . Tranzacții IEEE pe circuite și sisteme pentru tehnologia video . IEEE . 26 (1): 35–49. doi : 10.1109 / TCSVT.2015.2477935 . S2CID  750942 .

linkuri externe

• Site-ul HEVC al Institutului Fraunhofer Heinrich Hertz
• Pagina web ITU pentru echipa comună de colaborare în codificarea video (JCT-VC)
• Publicații despre Moving Picture Experts Group (MPEG) pe HEVC
• Recomandarea UIT-T H.265: Codificare video de înaltă eficiență