H.264

H.264 oder MPEG-4 AVC ( Advanced Video Coding ) oder MPEG-4 Part 10 ist ein Videokodierungsstandard, der gemeinsam von der ITU-T Q.6 / SG16 Videocodierungsexpertengruppe (VCEG) sowie der ISO entwickelt wurde / IEC Moving Picture Experts Group ( MPEG ) und ist das Ergebnis einer Partnerschaft, die als Joint Video Team (JVT) bekannt ist. Der ITU-T H.264-Standard und der ISO / IEC MPEG-4 Part 10-Standard (ISO / IEC 14496-10) sind technisch identisch, und die verwendete Technologie wird auch als AVC für Advanced Video Coding bezeichnet. Die erste Version des Standards wurde in genehmigtMai 2003 und das letzte Datum vonApril 2012.

Die JVT arbeitete dann am Konzept der Erweiterbarkeit, indem sie eine Erweiterung des H.264-Standards (Anhang G) entwickelte: die SVC-Spezifikationen ( Scalable Video Coding ) und dann den HEVC- Standard ( High Efficiency Video Coding ).

Historisch

Der Name H.264 stammt aus der von der ITU-T definierten H.26x-Familie von Videostandards . Dieser Codec wurde jedoch im Rahmen des MPEG entwickelt , wobei die ITU-T zufrieden war, ihn dann zu übernehmen und darin zu bearbeiten. Im Rahmen des MPEG wurde das Akronym AVC (Advanced Video Coding) in Analogie zum so benannten Audiocodec AAC MPEG-2 Teil 7 gewählt, um ihn vom Audiocodec MPEG-2 Teil 3 (dem berühmten MP3) zu unterscheiden ). Der Standard wird normalerweise als H.264 / AVC (oder AVC / H.264, H.264 / MPEG-4 AVC oder MPEG-4 / H.264 AVC) bezeichnet, um das gemeinsame Erbe hervorzuheben. Der Name H.26L, der an seine Verbindung mit ITU-T erinnert, ist viel seltener, wird aber immer noch verwendet. Gelegentlich wird es auch als „JVT-Codec“ bezeichnet, in Anlehnung an die JVT-Organisation (Joint Video Team) , die es entwickelt hat. Es gibt Präzedenzfälle bei der Entwicklung eines gemeinsamen Videokodierungsstandards zwischen MPEG und ITU-T, wobei MPEG-2 und H.262 gleich sind.

Ziele und Anwendungen

Ursprünglich hatte die ITU-T das H.26L Projekt in 1998 mit dem Ziel , eine neue Codec - Architektur zu schaffen , auf der Erhöhung sollte die Codiereffizienz durch ein Verhältnis von mindestens 2 im Vergleich zu Standards. Bestehende Systeme ( MPEG-2 , H.263 und MPEG-4 Teil 2). Ein weiteres Ziel war die Schaffung einer einfachen Schnittstelle, um den Codec an verschiedene Transportprotokolle (Paket- und Leitungsvermittlung) anpassen zu können. Der Codec wurde entwickelt, um sicherzustellen, dass er zu angemessenen Kosten auf Plattformen übertragbar ist, d. H. Unter Berücksichtigung der Fortschritte, die die Halbleiterindustrie in Bezug auf Design und Prozesse erzielt hat.

Im Jahr 2001 hatte das H.26L-Projekt seine Ziele für die Kompressionsrate erreicht, wie subjektive Tests von MPEG zeigten. Zu diesem Zeitpunkt beschlossen ITU-T und MPEG einvernehmlich, das Joint Video Team (JVT) zu gründen, um den Codec gemeinsam zu standardisieren und an die unterschiedlichen Bedürfnisse der Branche (Bildtelefon, Streaming, Fernsehen, Handy, Mobiltelefon). Tatsächlich betreffen die Anwendungen, auf die die ITU-T traditionell abzielt, niedrige Bitraten (Bildtelefon, Mobiltelefon), für die H.26L optimiert wurde, während die Mitglieder von MPEG es an andere Formate (Fernsehen, HD) anpassen wollten. Algorithmische Tools wie Interlacing-Unterstützung wurden hinzugefügt und die Komplexität wurde reduziert.

Der H.264 / AVC-Codec eignet sich daher für eine Vielzahl von Netzwerken und Systemen (z. B. für Fernsehsendungen , HD-DVD- und Blu-ray- Speicher , RTP / IP- Streaming und ITU-T- spezifische Telefonie ).

Nach der ersten Version des Standards entwickelte die JVT einige Erweiterungen, die als Fidelity Range Extensions (FRExt) bekannt sind. Diese Erweiterungen sollen eine erhöhte Quantisierungsgenauigkeit (Hinzufügen von 10-Bit- und 12-Bit-Codierungen) und eine bessere Definition der Chrominanz (Hinzufügen von YUV 4: 2: 2- und YUV 4: 4- Quantisierungsstrukturen . : 4) unterstützen und zielen darauf ab professionelle Anwendungen (Studio). Verschiedene andere Merkmale wurden ebenfalls übernommen, um die subjektive Qualität in High Definition (Hinzufügen einer 8 × 8-Transformation zusätzlich zu der vorhandenen 4 × 4-Transformation, Hinzufügen von Quantisierungsmatrizen) oder für spezifische Anforderungen (verlustfreie Codierung, Unterstützung für andere Farben) zu verbessern Leerzeichen). Die Entwurfsarbeiten für die Fidelity Range Extensions wurden in abgeschlossenJuli 2004und eingefroren September 2004.

Seit dem Ende der Entwicklung der Originalversion des Standards in Mai 2003Die JVT veröffentlichte 4 von ITU-T und MPEG genehmigte Versionen, die der Hinzufügung von FRExt und Korrekturen entsprachen.

Detaillierte Spezifikationen

H.264 / AVC (MPEG-4 Teil 10) enthält viele neue Techniken, mit denen Videos wesentlich effizienter komprimiert werden können als mit früheren Standards ( H.261 , MPEG-1 , MPEG-2 , MPEG-4 Teil 2 / ASP ) und bietet mehr Flexibilität für Anwendungen in einer Vielzahl von Netzwerkumgebungen. Diese Hauptmerkmale umfassen:

Diese und mehrere andere Techniken helfen H.264, frühere Standards unter einer Vielzahl von Umständen und in einer Vielzahl von Anwendungsumgebungen deutlich zu übertreffen. H.264 kann häufig eine deutlich bessere Leistung als MPEG-2- Video erzielen und die gleiche Qualität bei einer halbierten oder sogar halbierten Bitrate erzielen.

Wie viele andere Videostandards in der ISO / IEC MPEG-Gruppe verfügt H.264 / AVC über eine Referenzsoftwareanwendung, die kostenlos heruntergeladen werden kann (siehe Abschnitt Externe Links unten).

Das Hauptziel dieser Anwendung ist es, Beispiele für die verschiedenen Möglichkeiten von H.264 / AVC zu geben, anstatt ein wirklich brauchbares und leistungsstarkes Produkt bereitzustellen.

Eine Referenzhardwareanwendung wird ebenfalls von der MPEG-Gruppe standardisiert.

Profile

Der Standard enthält die folgenden sechs Merkmalssätze, die als Profile bezeichnet werden und jeweils auf eine bestimmte Anwendungsklasse abzielen:

Basislinie Hand Verlängert Hoch Hoch 10 Hoch 4: 2: 2 Hoch 4: 4: 4
I- und P-Scheiben Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja
Scheiben B. Nein Nein Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja
SI- und SP-Scheiben Nein Nein Nein Nein Ja Ja Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein
Bild mit mehreren Referenzen Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja
Blockfilter Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja
CAVLC-Codierung Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja
CABAC-Codierung Nein Nein Ja Ja Nein Nein Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja
flexible Makroblockplanung (FMO) Ja Ja Nein Nein Ja Ja Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein
Arbitrary Slice Scheduling (ASO) Ja Ja Nein Nein Ja Ja Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein
redundante Slices (RS) Ja Ja Nein Nein Ja Ja Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein
Datenpartitionierung (DP) Nein Nein Nein Nein Ja Ja Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein
Interlaced-Codierung (PicAFF, MBAFF) Nein Nein Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja
4: 2: 0-Format Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja
Monochrom-Format (4: 0: 0) Nein Nein Nein Nein Nein Nein Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja
Seitenverhältnis 4: 2: 2 Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Ja Ja Ja Ja
Seitenverhältnis 4: 4: 4 Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Ja Ja
Pixel 8 Bit Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja
Pixel 9 und 10 Bit Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Ja Ja Ja Ja Ja Ja
Pixel 11 und 12 Bit Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Ja Ja
transformiert 8 × 8 Nein Nein Nein Nein Nein Nein Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja
Quantisierungsmatrizen Nein Nein Nein Nein Nein Nein Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja
getrennte Cb- und Cr-Quantisierung Nein Nein Nein Nein Nein Nein Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja
verlustfreie Codierung Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Ja Ja
Basislinie Hand Verlängert Hoch Hoch 10 Hoch 4: 2: 2 Hoch 4: 4: 4

Ebenen

Die Ebenen ( (en) Ebenen ) sind Einschränkungen für eine bestimmte Anzahl von Parametern, die es den Decodern ermöglichen, den Speicher und die Rechenressourcen zu begrenzen, die zum Decodieren eines Videos erforderlich sind.

Hinweis  : Ein Makroblock ist eine Fläche von 16 × 16 Pixel.

Levelnummer Makroblöcke pro Sekunde maximal maximale Bildgröße in Makroblöcken maximale Bitrate für Baseline, Extended und Main Profile maximale Bitrate für das High Profile maximale Bitrate für das High 10-Profil maximale Bitrate für hohe 4: 2: 2- und 4: 4: 4-Profile Beispiel für Definition und Frames pro Sekunde in dieser Ebene.
1 1.485 99 64 kbit / s 80 kbit / s 192 kbit / s 256 kbit / s 128 × 96 / 30,9
176 × 144 / 15,0
1b 1.485 99 128 kbit / s 160 kbit / s 384 kbit / s 512 kbit / s 128 × 96 / 30,9
176 × 144 / 15,0
1.1 3000 396 192 kbit / s 240 kbit / s 576 kbit / s 768 kbit / s 176 × 144 / 30,3
320 × 240 / 10,0
1.2 6000 396 384 kbit / s 480 kbit / s 1152 kbit / s 1536 kbit / s 176 × 144 / 60,6
320 × 240 / 20,0
352 × 288 / 15,2
1.3 11 880 396 768 kbit / s 960 kbit / s 2304 kbit / s 3072 kbit / s 352 × 288 / 30,0
2 11 880 396 2 Mbit / s 2,5 Mbit / s 6 Mbit / s 8 Mbit / s 352 × 288 / 30,0
2.1 19.800 792 4 Mbit / s 5 Mbit / s 12 Mbit / s 16 Mbit / s 352 × 480 / 30,0
352 × 576 / 25,0
2.2 20.250 1.620 4 Mbit / s 5 Mbit / s 12 Mbit / s 16 Mbit / s 720 × 480 / 15,0
352 × 576 / 25,6
3 40.500 1.620 10 Mbit / s 12,5 Mbit / s 30 Mbit / s 40 Mbit / s 720 × 480 / 30,0
720 × 576 / 25,0
3.1 108.000 3.600 14 Mbit / s 17,5 Mbit / s 42 Mbit / s 56 Mbit / s 1280 × 720 / 30,0
720 × 576 / 66,7
3.2 216.000 5 120 20 Mbit / s 25 Mbit / s 60 Mbit / s 80 Mbit / s 1280 × 720 / 60,0
4 245,760 8 192 20 Mbit / s 25 Mbit / s 60 Mbit / s 80 Mbit / s 1920 × 1080 / 30,1
2048 × 1024 / 30,0
4.1 245,760 8 192 50 Mbit / s 62,5 Mbit / s 150 Mbit / s 200 Mbit / s 1920 × 1080 / 30,1
2048 × 1024 / 30,0
4.2 522 240 8,704 50 Mbit / s 62,5 Mbit / s 150 Mbit / s 200 Mbit / s 1920 × 1080 / 64,0
2048 × 1088 / 60,0
5 589,824 22.080 135 Mbit / s 168,75 Mbit / s 405 Mbit / s 540 Mbit / s 1920 × 1080 / 72,3
2560 × 1920 / 30,7
5.1 983.040 36.864 240 Mbit / s 300 Mbit / s 720 Mbit / s 960 Mbit / s 1920 × 1080 / 120,5
4096 × 2048 / 30,0
5.2 2,073,600 36.864 240 Mbit / s 300 Mbit / s 720 Mbit / s 960 Mbit / s 1.920 × 1.080 / 172,0
4.096 × 2.160 / 60,0
6 4,177,920 139,264 240 Mbit / s 300 Mbit / s 720 Mbit / s 960 Mbit / s 2,048 × 1,536 @ 300

4,096 × 2,160 @ 120 8,192 × 4,320 @ 30

6.1 8 355 840 139,264 480 Mbit / s 600 Mbit / s 1440 Mbit / s 1920 Mbit / s 2,048 × 1,536 @ 300

4,096 × 2,160 @ 240 8,192 × 4,320 @ 60

6.2 16.711.680 139,264 800 Mbit / s 1000 Mbit / s 2400 Mbit / s 3200 Mbit / s 4,096 * 2,304 @ 300

8,192 × 4,320 @ 120

Levelnummer Makroblöcke pro Sekunde maximal maximale Bildgröße in Makroblöcken Maximaler Durchsatz für Baseline, Extended und Main Profile maximale Durchflussrate für das High Profile maximale Durchflussrate für das High 10-Profil Maximaler Durchfluss für hohe 4: 2: 2- und 4: 4: 4-Profile Beispiel für Definition und Frames pro Sekunde in dieser Ebene.

Patente

Wie bei den Formaten MPEG-2 Teil 1 und 2 sowie MPEG-4 Teil 2 müssen Wiederverkäufer von Produkten und Dienstleistungen, die den H.264 / AVC-Standard verwenden, Gebühren für die Verwendung patentierter Technologie zahlen. Der Hauptnutznießer dieser Rechte in Bezug auf diesen Standard ist eine private Organisation: MPEG-LA , LLC (die absolut nicht mit der "MPEG-Standardisierungsorganisation" verbunden ist, aber auch Patente für Systeme verwaltet, die MPEG-2 Teil 1, MPEG-2 verwenden Teil 2 und MPEG-4 Teil 2 Videos und andere Technologien).

Ob diese Lizenzen für eine Software-Implementierung in Europa erforderlich sind, ist umstritten .

Anwendungen

Zu den beiden Hauptkandidaten gehört "H.264 / AVC High Profile" als obligatorische Funktion für Spieler, darunter:

In Europa genehmigte die Standardisierungsorganisation Digital Video Broadcast ( DVB ) Ende 2004 H.264 / AVC für den Fernsehsender in Europa.

Der französische Premierminister gab bekannt, dass H.264 / AVC Ende 2004 in Frankreich für HD-TV- Empfänger und für Pay-Kanäle des digitalen terrestrischen Fernsehens (TNT) obligatorisch sei .

Die Standardisierungsorganisation des Advanced Television Systems Committee (ATSC) in den USA erwägt die Verwendung des H.264 / AVC-Standards für Fernsehsendungen in den USA.

Der DMB-Dienst ( Digital Multimedia Broadcast ), der dem europäischen DTT entspricht und in der Republik Korea ausgestrahlt werden soll , wird das H.264 / AVC-Format verwenden.

Land mobilen Broadcast - Betreiber in Japan verwenden Die H.264 / AVC - Codec, einschließlich:

Direct Broadcast Satellite TV - Dienste werden diesen neuen Standard verwenden, einschließlich:

Das 3rd Generation Partnership Project ( 3GPP ) hat die Einführung von H.264 / AVC als optionalen Dienst in Version 6 der Funktionsspezifikationen für mobile Multimedia genehmigt.

Das Motion Imagery Standards Board (MISB) des US -Verteidigungsministeriums hat H.264 / AVC als bevorzugten Videocodec für alle Anwendungen übernommen.

Die Internet Engineering Task Force (IETF) hat ein Inhaltspaketierungsformat ( RFC  3984) für den Transport von H.264 / AVC-Videos mithilfe ihres Echtzeit-Transportprotokolls (RTP) bereitgestellt .

Die Internet Streaming Media Alliance (ISMA) hat H.264 / AVC für die ISMA 2.0-Spezifikation übernommen.

Die MPEG-Organisation ( Moving Picture Experts Group ) hat die Unterstützung von H.264 / AVC erfolgreich in ihre Standards (z. B. MPEG-2- und MPEG-4-Systeme ) sowie in die Spezifikationen für ISO-Mediendateiformate aufgenommen.

Die International Telecommunication Union - Sektorstandardisierung (ITU-T) hat H.264 / AVC in die Spezifikationen für H.32x-Multimedia-Telefoniesysteme aufgenommen. Basierend auf ITU-T-Standards wird H.264 / AVC bereits häufig für Videokonferenzen eingesetzt, insbesondere von zwei großen Unternehmen auf dem Markt ( Polycom und Tandberg ). Alle neuen Videokonferenzprodukte unterstützen jetzt H.264 / AVC.

H.264 wird wahrscheinlich in Video-on-Demand-Diensten über das Internet verwendet , um Filme und Fernsehsendungen an Computer zu liefern . Es ist auch wahrscheinlich, dass dieselbe Art von Inhalten legal oder nicht legal über den Austausch von Netzwerkdateien angeboten wird .

Produkte und Implementierungen

Software-Transpositionen

Hardwareanwendungen

Mehrere Unternehmen stellen Chips her, mit denen H.264 / AVC-Videos dekodiert werden können. Zu den Chips, die hochauflösende Videos in Echtzeit dekodieren können, gehören:

Diese Art von Chip ermöglicht den breiten Einsatz kostengünstiger Hardware, mit der H.264 / AVC-Videos auf Standard- und High-Definition-Fernsehgeräten wiedergegeben werden können.

Viele Materialien sind bereits in verfügbar Juni 2006Dies reicht von kostengünstigen Konsumgütern bis hin zu Echtzeit- FPGA- basierten Encodern für den Rundfunk:

Anmerkungen und Referenzen

  1. ISO / IEC 60.60 14496-10: 2012: Informationstechnologie - Codierung von audiovisuellen Objekten - Teil 10: Erweiterte Videocodierung, 2012-04-26
  2. "  H.264: Unterstützung für zusätzliche Farbräume und Entfernen des hochkarätigen 4: 4: 4  " unter www.itu.int (Zugriff am 21. April 2020 )
  3. 14: 00-17: 00 , „  ISO / IEC 14496-10: 2014  “ , zu ISO (abgerufen am 21. April 2020 )
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  7. Steve Klein, „  Cuda-beschleunigter CoreAVC, die beste H.264-Decodierung?  » , Auf homemedia.fr ,7. Juli 2009(abgerufen am 19. Mai 2015 )
  8. Damien Triolet, "  CoreAVC stärker als AVIVO & PureVideo?  " ,12. April 2006(abgerufen am 19. Mai 2015 )
  9. (de) http://blogs.cisco.com/collaboration/open-source-h-264-removes-barriers-webrtc/
  10. (de) http://www.openh264.org/faq.html
  11. (de) https://blog.mozilla.org/blog/2013/10/30/video-interoperability-on-the-web-gets-a-boost-from-ciscos-h-264-codec/
  12. Cisco Mozilla und OpenH264
  13. http://blogzinet.free.fr/blog/index.php?post/2013/11/02/L-interoperabilite-de-la-video-sur-le-Web-recoit-un-coup-de-pouce -du-codec-H-264-de-Cisco Patente haben nichts Bleibendes. H.264 ist dank Cisco für Firefox-Benutzer gut zugänglich, der Codec verfügt jedoch weiterhin über eine restriktive Lizenz, die auf lange Sicht nicht im Interesse der Benutzer und des Webs liegt.
  14. ATI Radeon X1000- Modellfehler {{Archivlink}}  : Geben Sie einen " |titre= " -Parameter ein 
  15. Pressemitteilung ATI- Modellfehler {{Archivlink}}  : Geben Sie einen " |titre= " -Parameter ein 
  16. H.264-Technologie von ATI
  17. NVidia PureVideo-Seite

Siehe auch

Zum Thema passende Artikel

Externe Links