H.265

H.265 или HEVC (англ. High Efficiency Video Coding — высокоэффективное кодирование видеоизображений) — формат видеосжатия, с применением более эффективных алгоритмов по сравнению с H.264/MPEG-4 AVC. Рекомендация ITU-T H.265, а также стандарт ISO/IEC 23008-2 MPEG-H Часть 2, — совместная разработка экспертной группы по видеокодированию ITU-T Video Coding Experts Group (VCEG) и экспертной группы по движущемуся изображению MPEG. ‎Рекомендация стандарта разработана в связи с растущей потребностью в ‎более высокой степени сжатия движущихся ‎изображений для самых разных ‎приложений, таких как потоковая передача в ‎интернете, передача данных, видеоконференц-связь, ‎цифровые запоминающие устройства и телевизионное вещание.

Поддерживаются форматы кадра до 8K (UHDTV) с разрешением 8192×4320 пикселей.

В 2004 году ITU-T Video Coding Experts Group (VCEG) приступила к исследованию развития технологий, которые позволили бы создать новый стандарт сжатия видео (или добиться существенного улучшения стандарта H.264/MPEG-4 AVC). В октябре 2004 года произведен обзор различных методов для потенциального усовершенствования H.264/MPEG-4 AVC.

Изначально предусматривалось, что H.265 будет полностью новым стандартом, а не расширением H.264 вроде HVC (High-performance Video Coding). В рамках проекта были присвоены предварительные имена H.265 и H.NGVC (англ. Next-generation Video Coding — следующее поколение видеокодирования), также существовала значительная часть работы VCEG до её эволюции в HEVC, совместный проект с MPEG в 2010 году. В апреле 2009 года проект получил название NGVC; в июле 2009 состоялось совещание MPEG и VCEG, на котором обсуждалась дальнейшая совместная работа по NGVC и HVC.

Предварительные требования к NGVC состоят в уменьшении битрейта на 50 % при схожей субъективной оценке качества изображения и сравнимой с H.264 High profile вычислительной сложностью. В зависимости от настроек предполагается варьирование вычислительной сложности от 1/2 до 3 по сравнению с H.264 High profile, при этом в первом случае NGVC должен обеспечивать на 25 % меньший битрейт.

ISO / IEC Moving Picture Experts Group (MPEG) начала аналогичный проект в 2007 году, предварительно названный Высокопроизводительное видеокодирование (High-performance Video Coding). В июле 2007 года было принято решение в качестве цели проекта достигнуть снижение битрейта на 50 %. К июлю 2009 года результаты эксперимента показали среднее снижение скорости потока примерно на 20 % по сравнению с AVC High Profile, эти результаты побудили MPEG инициировать его усилия по стандартизации в сотрудничестве с VCEG.

Для разработки стандарта MPEG и VCEG создали Объединенную команду по видеокодированию Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC). (ITU-T Rec H.264|ISO/IEC 14496-10). Первое заседание Объединенной команды по видеокодированию (JCT-VC) состоялось в апреле 2010 года. Было представлено 27 полноценных проектов. Оценки показали, что некоторые предложения могут достичь такого же качества изображения, как AVC лишь с половинным битрейтом во многих тестах, при 2 — 10-кратном увеличении вычислительной сложности, и в некоторых проектах были достигнуты хорошее субъективное качество и хорошие результаты скорости передачи данных с более низкой вычислительной сложностью, чем при референсном кодировании AVC с высоким профилем. На этом совещании было принято название для совместного проекта — высокоэффективное видеокодирование High Efficiency Video Coding (HEVC).

Комитет Проекта HEVC был утвержден в феврале 2012 года. В июне 2012 года MPEG LA объявила о начале процесса принятия совместных лицензий на патенты HEVC. Проект международного стандарта был утвержден в июле 2012 года на совещании, состоявшемся в Стокгольме. Fröjdh, председатель шведской делегации MPEG, считает, что коммерческие продукты, которые поддерживают HEVC, могут быть выпущены в 2013 году.

29 февраля 2012 года на выставке Mobile World Congress 2012 компания Qualcomm продемонстрировала HEVC декодер, работающий на планшете Android, с двухъядерным процессором Qualcomm Snapdragon S4 с частотой 1,5 ГГц. Демонстрировались две версии видео с одинаковым содержанием, закодированными H.264/MPEG-4 AVC и HEVC. На этом показе HEVC показал почти 50 % снижение скорости передачи по сравнению с H.264/MPEG-4 AVC.

31 августа 2012 Allegro DVT объявила о выпуске двух HEVC-вещательных кодеров: кодер AL1200 HD-SDI и IP-транскодер AL2200. Allegro DVT заявило, что аппаратные декодеры HEVC не следует ожидать до 2014 года, но HEVC сможет применяться и раньше в приложениях с программным декодированием. На IBC 2012 выставка Allegro DVT продемонстрировала HEVC системы потокового IP-вещания на основе IP-транскодера AL2200.

Ericsson в сентябре 2012 года на выставке International Broadcasting Convention (IBC) представила первый в мире HEVC кодер, Ericsson SVP 5500, который предназначен для кодирования видео в реальном времени для трансляции эфирного ТВ в мобильных сетях.

В апреле 2013 года проект принят в качестве стандарта МСЭ-T.
Особенности

В качестве требований к стандарту предложено много новых возможностей:

Двумерный неразделимый адаптивный интерполяционный фильтр (AIF)
Разделимый AIF
Направленный AIF
Компенсация движения с точностью до 1/8-пикселя (Qpel)
Адаптивное предсказание ошибок кодирования (APEC) в пространственной и частотной областях
Адаптивный выбор матрицы квантования (AQMS)
Основанная на сравнении схема выбора и кодирования вектора движения
Режимо-зависимое изменение настройки внутрикадрового кодирования

Предполагается, что эти приёмы принесут наибольшую пользу при многопроходном кодировании.
Эффективность кодирования

Разработка большинства стандартов видеокодирования предназначена, в первую очередь, для достижения наибольшей эффективности кодирования. Эффективность кодирования определяется способностью закодировать видео с минимально возможной скоростью передачи данных при сохранении определённого уровня качества видео. Существует два стандартных способа измерения эффективности кодирования видео, один из которых заключается в использовании объективной метрики, такой как пикового отношения сигнал-шум (PSNR), а второй состоит в использовании субъективной оценки качества видео. Субъективная оценка качества изображения является наиболее важным параметром для оценки кодирования видео, так как зрители воспринимают качество видео именно субъективно.

Вместо макроблоков, которые применялись в H.264, в HEVC используются блоки с древовидной структурой кодирования. Выигрыш кодера HEVC — в применении блоков большего размера. Это было показано в тестах PSNR с моделью кодера HM-8.0, где сравнивались результаты кодирования с разными размерами блоков. В результате тестов было показано, что по сравнению с кодированием блоков размером 64x64 пикселей, битрейт увеличивается на 2,2 %, когда используются блоки размером 32x32 и увеличивается на 11,0 %, когда используется размер блоков 16х16. В тестах кодирования видео с разрешением 2560x1600 пикселей при использовании блоков с размером 32x32 пикселей битрейт увеличивается на 5,7 %, а при использовании блоков размером 16x16 пикселей — на 28,2 %, по сравнению с видео, где использованы блоки размером 64х64, при одинаковом пиковом отношении сигнал-шум. Тесты показали, что применение блоков большего размера более эффективно при кодировании видео с высоким разрешением. Тесты также показали, что для декодирования видео, закодированного с размерами блоков 16х16, требуется на 60 % больше времени, чем при использовании блоков 64x64. То есть, применение блоков бо́льших размеров повышает эффективность кодирования при одновременном сокращении времени декодирования.

Было проведено сравнение эффективности кодирования основного профиля Н.265 с кодеками H.264/MPEG-4 AVC High Profile (HP), MPEG-4 Advanced Simple Profile (ASP), H.263 High Profile Latency (HLP) и H .262/MPEG-2 Main Profile (MP). Были закодированы видео развлекательных программ и девять тестовых видеопоследовательностей с двенадцатью различными битрейтами с использованием тестовой модели HEVC HM-8.0, пять из них были с HD разрешением, а четыре были с разрешением WVGA (800 × 480). Уменьшение битрейта определялось на основе PSNR.