Новые бюджетные решения Intel и AMD с тестами по обновленной методике

Подобные статьи, в которых мы тестируем всевозможные платформы на предмет воспроизведения HD-видео различных форматов, постепенно становятся привычным дополнением к тестированию процессоров и графических ускорителей по традиционной методике. В прошлый раз под прицелом оказались настольные процессоры Intel и AMD различных поколений. На этот раз мы решили изучить способности аппаратных декодеров у обновленных бюджетных решений обоих крупнейших производителей и конкурентов.

Обновленная методика тестирования

Но сперва несколько слов об обновленной методике тестирования. Время не стоит на месте, Microsoft всячески подталкивает пользователей уйти с привычной Windows 7 на более новую версию ОС, и как следствие, уже сейчас можно найти немало нового железа, драйвера которого пишутся для Windows 8 (8.1), а для Windows 7 выходят позже или вообще никогда.

Главным образом по этой причине мы обновили ОС на тестовом стенде до Windows 8.1 (редакция Профессиональная x64), включая все обновления по состоянию на сентябрь 2015 года. Поскольку сравнивать напрямую старые результаты, полученные на Windows 7, с новыми в любом случае будет некорректно, мы перешли на DXVA Checker версии 3.8.0. В этой программе есть очень удобный для тестировщика режим Benchmark, в котором видео воспроизводится настолько быстро, насколько это позволяет аппаратный или программный декодер.

Важно отметить, что в прошлых частях сводного тестирования использовалась одна и та же, самая первая версия DXVA Checker. Между тем, начиная с версии 2.0.0 алгоритм для режима Benchmark был сильно изменен (вероятно, он стал более аккуратным и качественным, хотя в режиме оценки «на глаз» никакой разницы заметить не удается), в результате чего показатели всех без исключения декодеров стали значительно более скромными. Чтобы лучше увидеть разницу между старым и новым алгоритмом, мы еще раз протестировали платформу на базе Intel Celeron G540, о возможностях которой было рассказано в третьей части данного тестирования.

Набор кодеков, напротив, остался прежним. В него входят LAV Filters, Media Player Classic Black Edition (MPC-BE) и Windows Media Player 12. Часть кодеков доступна как в виде DirectShow(DS)-фильтров, так и в качестве компонента для фреймворка Media Foundation (ME). Кроме того с переходом на 64-битную платформу появилась возможность выбирать между 32- и 64-битной версиями озвученных выше продуктов. Забегая вперед, отметим, что практической разницы между DS и ME, а также 32- и 64-битной версиями кодеков на сегодняшний день нет, их результаты различаются в пределах погрешности.

Список тестовых роликов в основном остался тем же, однако для каждого из сценариев в пару к столь привычному и отлично поддерживаемому «железом» кодеку H.264 (AVC) был добавлен ролик, закодированный в формате H.265 (HEVC) - более современном и прогрессивном, но все еще довольно сыром и плохо поддерживаемом как устройствами записи, так и устройствами воспроизведения. На текущий момент поддержку аппаратного декодирования HEVC можно считать приятным бонусом и заделом на будущее. Главное, чтобы финальная версия стандарта не была переработана настолько, чтобы выпускаемые сейчас декодеры потеряли свою актуальность.

Сами ролики для тестирования любезно подготовил автор раздела «Цифровое видео» Сергей Мерьков, вы можете скачать их с целью проведения аналогичного тестирования имеющейся в вашем распоряжении программно-аппаратной платформы:

Тестировать ролики с разрешением ниже 1080p на современных платформах - занятие бессмысленное, поэтому самый «легкий» экземпляр в нашем списке примерно соответствует качеству BDRip 1080. Full HD-ролики, доступные для онлайн-воспроизведения на Youtube и других видеохостингах, имеют, как правило, такой же или более низкий битрейт. Во втором ролике битрейт повышается до 30 Мбит/с, что примерно соответствует качеству BDRemux, то есть Blu-ray без какого-либо ухудшающего качество картинки пережатия. Третий ролик намеренно использует ненормально высокий битрейт, который обычно не встречается в реальной жизни. Это хорошая проверка для выявления «запаса прочности» у тестируемого декодера, однако плохие результаты именно на этом ролике еще не означают, что платформа не подходит в качестве основы для построения HTPC.

Ролики с увеличенным до 60 количеством кадров в секунду сейчас умеют снимать даже не самые дорогие экшн-камеры и смартфоны, поэтому все большее количество спортивных видео, роликов из путешествий, да и просто «влогов» становятся доступны в формате с 50 и 60 FPS. С другой стороны, если кроме воспроизведения полнометражных фильмов и сериалов ничего не требуется, то на качество декодирования подобных роликов можно не обращать особого внимания.

Видео в разрешении 2160p (оно же 4K) также становится в последнее время все популярнее. И хотя доступных и качественных мониторов и телевизоров с соответствующим разрешением пока что крайне мало, да и платформы с видеовыходами HDMI и DisplayPort подходящего стандарта встречаются не повсеместно - все равно воспроизведение таких роликов даже на экране с разрешением Full HD будет давать выигрыш в качестве хотя бы из-за более высокого битрейта. Ролики в этом разрешении также представлены с двумя вариантами битрейта - обычным и сильно завышенным, по аналогии с Full HD, о котором мы говорили выше.

Эти же шесть роликов, с сохранением параметров битрейта и разрешения, были перекодированы в формат H.265 (HEVC). Набор кодеков и методика тестирования с помощью DXVA Checker для них точно такая же, никаких дополнительных действий и настроек не производилось.

Краткий обзор тестируемых платформ

Всего платформ в этой части тестирования представлено 5 штук, при этом полностью новой и неизученной является только одна - процессор Intel Celeron N3150, интегрированный на плату ASRock N3150-ITX. Этот процессор выполнен по техпроцессу 14 нм и входит в новую линейку Braswell. Его графический ускоритель Intel HD Graphics восьмого поколения оснащен аппаратным декодером H.265 и позволяет выводить картинку в разрешении 4K через разъемы HDMI и DisplayPort.

Полный же список участников тестирования выглядит следующим образом:

• Intel Celeron N3150 ()
• Intel Pentium J2900 (ASRock Q2900-ITX)
• AMD Athlon 5350 (графика Radeon HD8400)
• дискретная видеокарта AMD Radeon R7 240 (Asus R7240-SL-2GD3-L)

Откровенно старый процессор Intel Celeron G540 был повторно протестирован только для того, чтобы продемонстрировать разницу в результатах старой и новой версии DXVA Checker, о чем мы уже упоминали выше. Результаты Intel Pentium J2900 должны быть очень похожи на результат Celeron J1800, равно как и AMD Athlon 5350 по скорости аппаратного декодирования не должен сильно отличаться от AMD A6-5200, поскольку эти пары являются представителями одного семейства - Bay Trail и Kabini соответственно.

В проводимых нами тестированиях платформ явно не хватает дискретных видеокарт AMD и Nvidia. Их основное сравнение будет представлено в следующих частях сводного тестирования, а в качестве пробного шага мы решили посмотреть на результаты графического ускорителя AMD Radeon R7 240 - относительно новой платы начального уровня без поддержки вывода картинки с разрешением Ultra HD.

Воспроизведение HD-видео

В сводную диаграмму включены показатели среднего количества FPS согласно данным DXVAChecker для наиболее производительного декодера. Для удобства восприятия результаты для роликов H.264 и H.265 представлены отдельно.

Результаты получились интересные и немного озадачивающие. С роликами в разрешении Full HD все испытуемые справились вполне успешно. Проблемы возникли только у «старичка» Celeron G540, которому намного комфортнее работалось на 32-битной версии Windows 7 со старыми драйверами и версиями кодеков. Если раньше его аппаратный декодер с огромной скоростью молотил абсолютно любое видео 1080p, то теперь декодер включается, нагрузки на центральный процессор нет, но видео явно тормозит, воспроизводится с пропуском кадров. Использование старых роликов (Ducks Take Off и Porsche Demo) и разных плееров проблему не решает, помогает только отключение аппаратного ускорения и декодирование силами CPU - в таком режиме ролик с разрешением 1080p и скоростью 60 FPS воспроизводится нормально.

С видео в ультравысоком разрешении ситуация заметно хуже. У самого нового Intel Celeron N3150 аппаратный декодер включается, но работает недостаточно быстро - небольшой пропуск кадров периодически случается, это будет раздражать в моменты резкой смены картинки. Пропуски видны и при обычном воспроизведении роликов через Windows Media Player и MPC-BE, так что на ошибку в DXVA Checker это не похоже. Возможно, ситуация станет лучше с выходом новой версии драйверов Intel.

Более старый Intel Pentium J2900 справляется с задачей немного лучше, хотя и у него запаса практически не чувствуется. И это при том, что со старыми ОС и драйверами его ближайший «родственник» Celeron J1800 показывал примерно вдвое лучший результат.

Ранее мы уже убеждались в том, что интегрированный графический чип Radeon HD8000 не оснащается аппаратным декодером 4K-видео и, следовательно, воспроизведение таких роликов полностью ложится на CPU. AMD Athlon 5350 справляется с этой задачей немного лучше, чем AMD A6-5200, но в любом случае его скорости не хватает для стабильных 30 кадров в секунду. Было интересно узнать, на что способна дискретная карта начального уровня AMD. Ведь если для игр она практически непригодна, то, быть может, в нее устанавливают более продвинутый аппаратный декодер для видео. Однако по факту оказалось, что ни по скорости, ни по количеству поддерживаемых форматов Radeon R7 240 не отличается от Radeon HD8000: только Full HD, никакого 4K.

Занятно, что результат программного декодирования потока 2160p для процессора Intel Celeron G540 стал заметно выше, чем был на Windows 7. Теперь его производительности вполне хватает на 4K-ролики со стандартным битрейтом. Нагрузка на процессор при этом не поднимается выше 85%, так что остается еще небольшой запас на фоновые операции, которые могут помешать плавному воспроизведению видео.

Результаты графической карты AMD Radeon R7 240 на данной диаграмме не представлены по той простой причине, что аппаратного ускорителя HEVC в этом чипе нет, а скорость программного декодера зависит исключительно от скорости центрального процессора. Дискретный видеочип в этом случае никак не помогает и не мешает процессу.

Из оставшихся участников тестирования блок аппаратного декодирования потока H.265 обнаружился только у Intel Celeron N3150, и это полностью совпадает с заявленными спецификациями платформ. Занятно, что скорость декодирования H.265 у нового процессора Intel оказывается даже немного выше, чем для более старого и распространенного H.264. Особенно это важно и заметно при воспроизведении видео в разрешении 2160p: если на роликах AVC были заметны пропуски как в режиме бенчмарка, так и в обычных плеерах, то с HEVC ситуация несколько выправляется, ролики 4K с адекватным битрейтом можно смотреть на скорости 30 кадров в секунду. Правда, «запаса прочности» по-прежнему не наблюдается, что несколько настораживает и расстраивает.

Вычислительной мощности всех остальных платформ вполне хватает на воспроизведение Full HD-роликов в новом формате, даже при удвоенной частоте кадров. Но стоит поднять битрейт до аномально высоких значений или повысить разрешение до 2160p, и просмотр видео превращается в слайд-шоу.

Итоги

По итогам очередной части сводного тестирования можно сделать два основных вывода. Во-первых, дискретные видеокарты AMD 2xx начального уровня обладают точно таким же по скорости и поддерживаемым форматам аппаратным декодером для видеопотока, что и встроенные в современные APU графические ускорители этой компании. Возможности этого декодера на сегодняшний день покрывают потребности большей части пользователей, потому как работа с кодеком H.265 и разрешением 4K по-прежнему является скорее экзотикой, чем повседневной необходимостью. Тем не менее, никакого задела на будущее AMD Radeon R7 240 и другие построенные на аналогичном GPU ускорители не обеспечивают, а это делает их чуть менее привлекательными в сравнении с конкурентами.

Во-вторых, аппаратный декодер Intel для процессоров из линейки Braswell можно назвать одним из самых продвинутых на рынке x86-совместимого оборудования. В него заложена поддержка как ультравысокого разрешения 4K, так и нового перспективного кодека H.265 (HEVC). Правда, полноценно воспользоваться им в варианте «из коробки» получится не всегда. Наши тесты показали, что для нахождения оптимального по скорости решения может потребоваться не самый быстрый и увлекательный процесс подбора версии операционной системы, драйверов, кодеков, плеера и их совместной настройки.

| Использование h.265 (HEVC) в Premiere.

Использование h.265 (HEVC) в Premiere.

актуально на 01.2019

Формат H.265/HEVC и его применение

H.265 также называемый High Efficiency Video Coding (HEVC) это стандарт компрессии видео, который разработан для более эффективного сжатия видео высокого разрешения. Конечной целью является передача 4К контента высокого качества по существующим каналам связи. Netflix в августе 2016 опубликовал результаты своего сравнения кодеков x264, VP9 и x265* на основе видеоклипов из 500 фильмов и ТВ передач, по результатам которого кодеки VP9 и x265 дают на 40–50% лучшее сжатие 1080p, чем x264 (то есть размер файла может быть в половину от h.264). Используемые алгоритмы сложнее и требуют больших вычислительных ресурсов: для декодирования нужно примерно в 2 раза больше мощности чем для h.264, для кодирования ещё в нескольок раз больше. Формат рассчитан на высокое разрешение, на низких разрешениях превосходство над h.264 не так существенно.

На видеокамерах h.265 получил популярность в 2018 году, благодаря новым IPhone, GoPro Hero, DJI Phantom 4k. Также часто используется в IP камерах видеонаблюдения. H.265 - это формат для воспроизведения на пользовательских устройствах: фактическим телевизионным стандартом для 4К выбран H.265, модельные ряды телевизоров с 2015 года имеют поддержку hevc, современные приставки выходят с его поддержкой. На Facebook и Youtube можно загрузить h.265. Контейнер для h.265 это файлы mp4 и mov. Аппаратная поддержка кодирования и декодирования h.265 имеется на видеокартах NVidia начиная с Maxwell 9x0-й серия, новых картах AMD, в интеловских процессорах начиная со Skylake.

Стандарт распространён не так широко, как h264, препятствиями являются слишком сложные алгоритмы сжатия и слишком дорогая и сложная система лицензирования (в 7 раз дороже чем MPEG). На настоящее время Netflix и Youtube работают в VP9. На подходе следующий открытый стандарт AOMedia Video 1 (AV1), который при равном качестве будет иметь на 25% меньший битрейт и главное бесплатный, почему на него планирует перейти Youtube. Штатная возможность импорта AV1 появилась в Adobe Premiere 2018.1. Стандарт НЕVC продолжает развиваться, поэтому устройства и программы, воспроизводящие hevc видео ранних версий, не факт что смогут проиграть все hevc видео. В 2019 выйдут камеры Sony c кодеком XEVC, базирующимся на H.265 (HEVC) версии 2. В 2020 году разработчики hevc собираются принять новый стандарт vvc(h.266) на 30% более эффективный чем h.265.

Cinegy Daniel2

Прежде всего это коммерческий кодек позиционируемый как альтернатива монтажным кодекам DNxHD/ProRes. Уникальной особенностью заявлена работа на GPU (CUDA), за счет этого он очень быстр, что нужно для монтажа 4К, 8К, 16К материала. Кодек универсальный - при отсутствии gpu работает на процессоре и тоже быстро. Кодек может быть интересен как имеющий плагин ввода/вывода для Премьера, при чём кроме собственно кодека Daniel2 в нём есть экспорт в h.264 и hevc через блок nvenc видеокарт NVidia. Отличается несколько завышенными системными требованиями: Windows 10 64bit и NVidia Pascal.

Другие плагины экспорта

Профессиональный пакет Sorenson Squeeze в версиях 10 и 11 поддерживает программное кодирование h.265 и VP9. В 2018 проект закрыт.
Коммерческий кодировщик Cinemartin CINEC имеет плагин для Премьера, судя по характеристикам и функционалу, основанный на бесплатном ffmpeg, только за неадекватно высокую цену. Сайт не обновляется с 2014 года.
Пакеты Drastic MediaReactor в версиях Workstation и Lite for Adobe имеют плагин импорта h.265.

Конвертеры

Имеется значительное количество конвертеров под любой вкус. Наш выбор - Handbrake , IFME .

Экспорт из Premiere через Frame Server

Для прямого экспорта из Премьера через внешние конвертеры можно воспользоваться плагином Advanced Frame Server.
1. Устанавливаем Advanced Frame Server , вспоминаем путь куда установили и копируем dfscPremiereOut.prm оттуда в C:\Program Files\Adobe\Common\Plug-ins\7.0\MediaCore
2. Устанавливаем последнюю версию MediaCoder , скачиваем и устанавливаем апдейты.
3. Экспортируем обычным образом (например File > Export > Movie) и выбираем Advanced Frame Server выходным форматом.
4. Вводим имя промежуточного файла для экспорта, например "signpost", Color space - YUY2.
5. Нажимаем "Export" для запуска FrameServing.
6. Запускаем Mediacoder и загружаем "signpost", в закладке Video выбираем Format: H.265, если видеокарта NVidia GTX 950 и выше, то можно включить аппаратное кодирование - выбрать Encoder: NVENC.

7. Нажимаем "Start".
8. После завершения кодирования в MediaCoder остается отменить экспорт в Premiere. К сожалению, из-за этой особенности работы пакетное кодирование через Adobe Media Encoder протекает в ручном режиме.

Можно даже не использовать MediaCoder, StaxRip и подобные фронт-энды. Frameserver позволяет работает с энкодерами из командной строки, использовать TSmuxer, FFMPEG и X265 напрямую. При экспорте этим способом так же возможно задействовать аппаратное кодирование h.265 при наличии видеокарты NVidia от 9x0-й серии или процессора Intel серий от SkyLake.
Из недостатков: может возникнуть проблема с цветовыми пространствами bt.601 vs bt.709.

iPhone 8 и iPhone X и Premiere

В новых iphone запись видео делается в формате hevc в файлы с контейнером mov. В зависимости от версии Премьера и Windows возникают разные ситуации:
* Если у вас установлена Windows 10 и Премьер версии 2018.1 и новее, то такие файлы импортируются без проблем (нужна свежая сборка win10 с HEVC Video Extensions или HEVC Video Extensions from the Device Manufacturer).
* Если у вас стоит Премьер 2018 и новее, но Windows 7, то файлы не импортируются, проблема в том что в с этой версии премьер открывает hevc при помощи системного декодера MFC, которого в Win7 нет. Как вариант можно попробовать переименовать mov в mp4.
* Если у вас стоит старый Премьер (2017.x - 2015.1) и Win 10, то проще всего установить последнюю версию Премьера, или же можно попробовать переименовать в mp4 (файлы mov с hevc внутри будут открываться через Quicktime, но QT не умеет работать с hevc, поэтому попробуем открыть их через ImporterMPEG).
* Если у вас стоит старый Премьер (2017.x - 2015.1) и Win 7, то можно попробовать переименовать в mp4 (попробуем открыть через ImporterMPEG).
* Если у вас совсем старый Премьер (2015.0 и старее) и любая версия windows, то придется перекодировать.

** Если у вас установлен новый Premiere, но в триальной версии, то файлы hevc в любом контейнере не будут открываться. Проверить на триал легко - в полной версии должен быль доступен hevc для экспорта.
** Если переименование файлов не поможет, то нужно перекодировать. Сделать это сразу на айфоне можно в приложении "HEVC & H.264 Video Compressor", на компьютере можно перекодировать в HandBrake.

Также может возникнуть проблема с рассинхронизацией звука и видео на таймлайне. Это связано с тем что при записи некоторые кадры могут пропускаться (так называемый vfr) и Премьер 2015.0, 2017.x, 2018.0 не могут это корректно обрабатывать. Поэтому при перекодировании таких файлов пользуйтесь конверторами которые позволяют выправлять кадровую частоту (обычно то называется constant frame rate).

Полезные ссылки

https://helpx.adobe.com/premiere-pro/using/whats-new.html
https://helpx.adobe.com/premiere-pro/kb/fixed-issues.html
https://blogs.gnome.org/rbultje/2016/12/13/overview-of-the-vp9-video-codec/

– Внутре! – прошелестел старичок. – Внутре
смотрите, где у неё анализатор и думатель…

А. и Б. Стругацкие «Сказка о Тройке»

Телевидение, давно и прочно вошедшее в каждый дом, стремительно меняется. Если первые телевизоры, по сути, были обычными супергетеродинными приёмниками, то современные мультимедийные центры назвать телевизорами язык не поворачивается. Они превратились в сложные компьютеризированные устройства, предоставляющее зрителю высочайшее качество изображения и звука и массу дополнительных услуг. Советский стандарт монохромного, а затем и цветного телевидения обеспечивал разрешение картинки 800 х 600 при аналоговом вещании и ширине полосы одного канала в 6,5 МГц. Диагональ вакуумных кинескопов не превышала 67 см (26 дюймов).

Успехи в создании плазменных и жидкокристаллических панелей с большой диагональю (70 дюймов – не редкость) привели к тому, что разрешение телевизионной картинки пришлось увеличивать. Так появилось телевидение высокой чёткости, фактическим стандартом которого в конечном счёте стало разрешение 1080p. Передавать картинку с таким разрешением в аналоговом формате было невозможно, поскольку один канал занимал бы полосу около 250 МГц, и телевидение стало цифровым. Для того чтобы получить приемлемые значения битрейта ТВ сигнала, его сжимают с помощью программно-аппаратных средств, называемых кодеками. Для HDTV стандартным является кодек H.264/MPEG-4 AVC (Advanced Video Coding), однако в связи с появлением на рынке устройств отображения с разрешением 4К, а в перспективе – 5К и даже 8К возникла необходимость в разработке нового кодека, который получил название H.265 или HEVC (от англ. High Efficiency Video Coding – высокоэффективное видеокодирование).

Главное отличие нового кодека от старого состоит в том, что при одинаковом качестве изображения видеопоток H.265 имеет вдвое меньший битрейт, чем поток, сжатый кодеком H.264. К примеру, если для передачи сжатого кодеком Н.264 видеопотока разрешением 1080p с частотой кадров 30 Гц битрейт составляет примерно 4 Мб/с, то у изображения, сжатого новым кодеком, битрейт упадёт до 2 Мб/с. Кодек поддерживает видео в разрешении до 7680 х 4320 пикселей, т.е. 8К.

Более высокая производительность H.265 по сравнению с предшественниками обусловлена тремя нововведениями: изменением максимального размера блока, введением параллельного декодирования и реализацией произвольного доступа к изображениям внутри видеопотока.

Максимальный размер блока в стандарте H.264 составляет 256 пикселей (16 x 16), а в стандарте H.265 он может быть в 16 раз больше (4096 = 64 x 64), причём размер блока выбирается самим алгоритмом в процессе кодирования в зависимости от содержания кодируемого изображения.

Возможность параллельного декодирования позволяет раздельно и одновременно обрабатывать различные части одного и того же кадра. Это позволяет лучше использовать возможности многоядерных процессоров.

Произвольный доступ к изображениям (Clean Random Access) означает, что декодирование произвольно выбранного кадра видеопотока производится без необходимости декодирования предшествующих ему в потоке изображений. Для мультимедиа это не особенно важно, а вот для систем видеонаблюдения жизненно необходимо.

Профиль Main 10 кодека H.265 обеспечивает улучшенную цветопередачу, поскольку предусматривает 10-битное цветовое кодирование, в то время как все существующие стандарты отводят на цветовой атрибут пикселя 8 бит.

Новый кодек рассчитан на работу с прогрессивной развёрткой сигнала, хотя поддерживается и чересстрочная.

К сожалению, в H.265 не была реализована опция масштабируемого кодирования, которую планировалось ввести ещё в H.264. Наличие масштабирования позволило бы без лишних затрат вычислительной мощности на дополнительную обработку передавать изображения клиентам, использующим относительно медленные подключения к сети.

Производители оборудования 4К нередко преподносят кодек H.265 как средство повышения качества изображений по сравнению с H.264 и MPEG-4. Это не вполне так, поскольку во всех этих кодеках степень сжатия, а, стало быть, и качество картинки можно устанавливать произвольно. Ограничением является только пропускная способность каналов передачи, поэтому если она достаточна для передачи изображений, сжатых по стандарту H.264, то переход на компрессию H.265 не повлечёт за собой повышение качества изображения, а лишь разгрузит сеть.

Рис. 1. Кодер кодека Н.265
(Нажмите на фото для увеличения)

Как и большинство современных видеокодеков, Н.265 максимально эффективен при сжатии статических сцен, например, программ новостей, ток-шоу и пр., и гораздо хуже работает с быстро меняющимися изображениями, например, при трансляции спортивных игр.

Определённые сомнения в оправданности перехода на новый кодек вызывает то, что на сегодняшний день не задействованы все технические возможности кодека-предшественника. Большинство производителей оборудования и систем, в частности, так и не осуществили переход на более продвинутые варианты профилей H.264.

Ясно, что переход на новый кодек – это реальность, стоящая перед сообществом хайтека, но и затраты на переход окажутся весьма существенными, поскольку потребуют приобретения нового и весьма недешёвого оборудования.

Высокоэффективный видео кодек (High Efficiency Video Coding (HEVC)), видео кодек, известный также как кодек H 265, который сжимает сильнее в более чем в два раза, чем лучший видео кодек для Blu-ray.

Я бы назвал его просто — H 265, потому что это звучит круто, но его полное имя — High Efficiency Video Coding (HEVC). Это новый преемник Advanced Video Coding (AVC), кодек, также известный как H.264, который является одной из основных схем сжатия, используемых Blu-ray.

Идея HEVC заключается в том, чтобы предложить тот же уровень качества изображения, что и AVC, но с улучшенным сжатием, поэтому видео файл, сжатый с помощью этого кодека, будет в два раза меньше. Это важно, для вещания в формате 4K / Ultra HD (интернет и спутник), 4K Blu-ray и для других целей.

Но достаточно ли хорошо он в этом отношении, как он работает?

Сжатие (хорошее, плохое, с потерями)

Объем необработанных данных, выходящих из профессиональной HD-камеры, является огромным. Нет возможности удобно доставить его в ваш дом. Вместо этого видео сжимается, чтобы уменьшить объем данных в более управляемую форму.

Есть много способов сделать это, одним из самых простых является снижение качества. В некоторых случаях это нормально. Подумайте о видео на YouTube с низким качеством. Не очень, правда? Часто это связано с тем, что видео сильно сжато (до или во время загрузки).

Сильное сжатие при помощи различных кодеков может быть технически одинаковым, но в зависимости от кодека, изображение может казаться более мягким, шумным или иметь странные отвлекающие артефакты (как показано выше).

Но это не самая хорошая идея, если нужно сохранить намерение режиссера или показать свой новеньки 77-дюймовый телек.

Таким образом, другой вариант — использовать лучшее сжатие. В этом случае вы можете в основном думать о «лучшем» сжатии как «о более умном» сжатии. Он берет тот же оригинал (видео) и находит лучшие способы уменьшить количество данных, не жертвуя качеством. Каждые несколько лет вычислительная мощность передачи улучшилась настолько, что позволяет использовать более интенсивные алгоритмы сжатия процессора, а также сжимать данные без ухудшения качества.

Это различие между «большим» сжатием и «лучшим» сжатием важно, так как на самом деле термины не являются взаимозаменяемыми в этом контексте. Вы можете уменьшить объем данных, необходимых для сигнала, либо путем сжатия и ухудшения изображения, либо с помощью более эффективной компрессии («лучшего» сжатия).

Позвольте мне сказать это так. Скажите, что у вас есть бушель из яблок. Вам нужно поместить 100 яблок внутрь. Вы можете сделать это с большим сжатием (сокращение яблок до пюре) или с лучшим сжатием (поиск лучшего способа сделать их целыми, но при этом, уменьшить объем занимаемого места).

Большее сжатия: яблочное пюре
Лучшее сжатие: больше яблок, в одном и том же пространстве.

Как вы можете видеть из этого восхитительного примера, «более» сжатие легче сделать, в то время как «лучшее» сжатие требует более продуманных и / или лучших технологий.

Кодек H.265

Поток данных, в 4K видео, значительно сильнее чем в HD видео. В то время как большинство из нас еще только привыкало к идее преимущества кодека H.264 по сравнению с MPEG-2, Группа Motion Picture Experts Group и International Telecommunication Union’s Telecommunication Standardization Sector (ITU-T), уже начали работу над следующим поколением сжатия видео.

Не желая делать небольшие, косметические улучшения, всякий раз, когда вводится новый стандарт сжатия, это должно быть значительным изменением. При каждом переходе на новый стандарт, либо объем видео становится в два раза меньше при том же качестве, либо более высокое качество изображения про том же объеме.

Как удалось этого достичь? Во многом благодаря расширению использования AVC (и других методов сжатия).

Во-первых, новый кодек сразу просматривает несколько кадров, чтобы увидеть, что в кадре не меняется. В большинстве сцен в телешоу или фильме, подавляющее большинство кадров не сильно меняется. Подумайте о сцене с кем-то разговаривающим. В кадре в основном голова. Фон не сильно изменится для многих кадров. В этом отношении большинство пикселей, составляющих лицо, вероятно, не будут сильно меняться (кроме губ, конечно). Поэтому вместо того, чтобы кодировать каждый пиксель из каждого кадра, кодируется начальный кадр, а затем после этого кодируются (в основном) только изменения.

Затем HEVC расширяет размер области, на которую смотрят эти изменения. Большие и меньшие «блоки» существенно, что обеспечивает дополнительную эффективность. Они могут быть больше, меньше и различной формы в HEVC, чем в предыдущих кодеках. Более крупные блоки, например, оказались более эффективными.

Слева — макроблокирование по AVC / H.264. Как вы можете видеть, справа гораздо больше гибкости, не говоря уже о больших размерах, для кодировщика HEVC / H.265.

Затем были улучшены другие вещи, такие как компенсация движения, пространственное предсказание и т. Д. Все это было бы сделано в AVC или даже раньше, но это требовало большей вычислительной мощности, чем это было в то время экономически целесообразно.

На этапе разработки алгоритм сжатия объективно проверяется на эффективность его исходного видео. Также проверяется и субъективно, профессионалами видео, сравнивающими различные методы сжатия в «слепом» тесте, где они не знают, какой именно метод перед ними. Сравнение человеком, имеет решающее значение. Просто потому, что компьютер говорит, что один уровень сжатия лучше, чем другой, не означает, что он выглядит лучше другого.

Поскольку H.265 работает намного интенсивнее, не ожидайте простого обновления прошивки, чтобы заставить ваше устройство декодировать его. На самом деле, это часть проблемы. Вам нужен аппаратный декодер. Ваш телевизор или медиа проигрывателя изначально должен иметь декодер, прошивкой тут не обойтись. Может ли ПК высокого класса декодировать его с помощью программного обеспечения? Может быть.

Достаточно ли этого?

Ну, технически да, но с большой оговоркой. Как и AVC (и другие стандарты сжатия), H.265 настраивается в зависимости от требуемой пропускной способности. Хотите 4K на низкоскоростном интернете? Нет проблем; увеличьте степень сжатия (помните яблочный соус?). Хотите лучшее качество изображения? Нет проблем; уменьшите степень сжатия.

Хотя эта схема обеспечивает гибкость, это также означает, что «4K» и «UHD» не обязательно гарантируют лучшее качество изображения, чем сегодня, «1080p» или «HD». Очень сжатый сигнал 4K во многих отношениях выглядел хуже, чем менее сильно сжатый сигнал HD.

Другими словами, потоковая передача 4K может выглядеть хуже, чем текущий 1080p Blu-ray, в зависимости от того, сколько используется сжатие

И хотя скорость обработки на всех устройствах соответствует закону Мура, пропускная способность интернета ограничена.

Еще одно преимущество

В то время как большинство потенциальных преимуществ HEVC сосредоточены на 4K, его лучшее сжатие обеспечивает преимущества для HD. Более низкая пропускная способность с HD означает, что больше людей может получить HD. Люди, у которых низкая скорость интернета, с новым кодеком смогут смотреть HD видео. Если у вас тариф с оплатой за мегабайты, то более низкие скорости передачи данных также означают более дешевый просмотр HD.

Чем смотреть HEVC.

Понятно, сразу возникает вопрос, как смотреть HEVC. Есть несколько решений, в зависимости от того, что у вас есть.

Если у вас ПК, и стоит Windows 10, то вы можете воспользоваться приложением, которое выпустила компания Microsoft. — приложение, позволяющее смотреть видео в формате HEVC на компьютерах. Однако, стоит заметить, что для того, чтобы это приложение работало, у вас должен быть довольно мощный компьютер, с процессорами Intel седьмого поколения. Ну и сама операционная система, должна быть Windows 10.

Если ваш ПК отвечает этим требованиям, то это расширение вы можете получить при обновлении Windows. Но если вы не стали обновлять свою ОС, но хотите смотреть фильмы в формате HEVC, то вы можете скачать приложения с официального сайта Microsoft .

Проигрыватель для HEVC.

Если же у вас либо другая ОС, например Windows 7, или просто ваш компьютер не столь мощный, то вы можете скачать плейер, с поддержкой HEVC, например WindowsPlayer. Данный плейер, вы можете скачать с официального сайта программы .

Заключение

Начните искать HEVC (или H.265) в качестве позиции на телевизорах, проигрывателях Blu-ray и других медиаплеерах в будущем. Почти все основные модели начиная с моделей 2014 года выпуска включают необходимый аппаратный декодер, хотя лучше сразу убедится, что он действительно есть, чем потом жалеть о покупке.

Было много ворчаний во время перехода на H.264 / AVC при появлении Blu-ray. Теперь тоже самое происходит и появлением HEVC. Но более низкие скорости передачи данных при сохранении качества — это хорошо для всех.

20.11.2013

За прошедшие четыре года доминирующим видеокодеком в отрасли безопасности стал Н.264, но в последнее время ряд производителей и экспертов принялись весьма интенсивно «продавливать» Н.265. В связи с приходом нового кодека возникает ряд вопросов. Прежде всего общественность интересуется двумя: когда HEVC станет общеупотребительным и надолго ли всё это. Однако редакцию интересуют чуть более глубоко зарытые вещи: например, кто получит основные выгоды от перехода на новый стандарт кодирования, и не является ли это очередным маркетинговым трюком, позволяющим сдвинуть рыночный баланс в сторону определённых игроков. Несомненно, с технической стороны новый формат отличается от своих предшественников. Просто хотелось бы убедиться в том, что все резервы «старого» Н.264 уже исчерпаны. Ведь смена формата — это, по сути, революция. Для успеха которой, как говорил дедушка Ленин, необходимо, чтобы «низы не хотели, а верхи не могли».

Заявляемые ключевые маркетинговые отличия — или, говоря простым языком, «фишка» кодека, называемого одновременно HEVC и H.265, состоят в том, что при том же самом качестве изображения видеопоток H.265 имеет вдвое меньший битрейт, чем поток, сжатый кодеком H.264. К примеру, если для передачи сжатого кодеком Н.264 видеопотока разрешением 1080p с частотой кадров 30 кадров в секунду битрейт составляет примерно 4 мегабита в секунду, то у изображения эквивалентного качества, сжатого новым кодеком Н.265, битрейт упадёт до 2 мегабит в секунду. Выглядит привлекательно, однако, как всегда, возникает вопрос о цене этого перехода.

Стоит ли овчинка выделки — решать, к сожалению, не нам с вами. Позиция редакции Security News известна. Мы выступаем за создание специализированного кодека, который учитывал бы все особенности и специфические требования, накладываемые на передачу видеоданных в системах безопасности. Удивительно, но, несмотря на «мультимедийное» происхождение кодека Н.265, кое-что из «наших» потребностей здесь оказалось учтено (об этом читайте ниже). Последнее слово, как водится в серьёзных отраслях, всегда — за крупными производителями оборудования и систем. А «киты» индустрии безопасности вовсе не торопятся прибавлять единичку к имени кодека: с одной стороны, не так высока маневренность производственных мощностей, а с другой — слишком много средств в последние годы было инвестировано в раскрутку Н.264. Не пропадать же добру...

Технические отличия Н.265

Более высокая производительность нового кодека по сравнению с предшественниками обусловлена несколькими значительными структурными улучшениями. Определяющими из них являются три — изменение максимального размера блока, введение параллельного декодирования и реализация произвольного доступа к изображениям внутри видеопотока.

Максимальный размер блока в стандарте H.264 составляет 256 пикселов (16 x16), а в стандарте H.265 он может быть в 16 раз больше (4096 = 64 x 64). Интересно, что в стандарте Н.265 размер блока выбирается самим алгоритмом в процессе кодирования в зависимости от содержания кодируемого изображения. По утверждениям сторонников нового стандарта, изменяемый размер блоков и увеличение максимального предела этого размера позволят более эффективно обрабатывать изображения с высоким разрешением. Кстати, новый стандарт поддерживает пиксельные разрешения вплоть до 8192 х 4320 (35 мегапикселов) — самого высокого из современных телевизионных стандартов, также называемого 8К.

Возможность параллельного декодирования, предусмотренная в декодерах H.265, позволяет раздельно и одновременно обрабатывать различные части одного и того же кадра. Такая обработка может существенно ускорить воспроизведение и предоставляет возможность воспользоваться преимуществами многоядерных процессоров, завоевавших сегодня большую популярность на IT-ориентированных рынках. Кодек H.264 таких возможностей не предусматривал.

В новом стандарте предусмотрен произвольный доступ к изображениям (Clean Random Access). Это означает, что декодирование произвольно выбранного кадра видеопоследовательности производится без необходимости декодирования каких-либо предшествующих ему в потоке изображений. Для мультимедиа произвольный доступ не является критичным, а вот для видеонаблюдения, в особенности мониторинга в реальном времени, такая возможность весьма желательна: переключившись на определённый видеопоток из соображений оперативной необходимости, оператор должен мгновенно получить изображение на своём экране: в охранных приложениях одна-две секунды могут иметь решающее значение. Опустив сложные технические подробности того, как это реализовано в новом кодеке, стоит упомянуть, что здесь не требуется обязательная вставка в видеопоток промежуточных опорных кадров (I-frames), за счёт которых заметно увеличивается битрейт.

С точки зрения технических характеристик кодируемого видеосигнала, его «верхний» профиль Main 10 обеспечивает более высокое качество цветопередачи, поскольку предусматривает 10-битное цветовое кодирование, в то время как все существующие стандарты, включая «нижний» профиль Main 8 самого H.265, отводят на цветовой атрибут пиксела всего 8 бит.

В стандарте предусмотрены средства автоматического определения типа развёртки, однако, в отличие от предшественников, кодек изначально ориентирован на обработку видеоизображений, полученных путём прогрессивного сканирования. Но это не означает, что H.265 неспособен работать с чересстрочной развёрткой — разработчики учли тот факт, что достаточно большое количество находящихся в эксплуатации систем генерируют кадры из двух полей.

А вот чего существенно не хватает кодеку H.265: масштабируемого кодирования. Его планировалось реализовать ещё в H.264, однако по каким-то причинам сделать этого не удалось ни в одном из этих стандартов. Наличие масштабирования позволило бы без лишних затрат вычислительной мощности на дополнительную обработку передавать изображения клиентам, использующим относительно медленные подключения к сети. В какой-то степени масштабирование способствует и более рациональному использованию средств хранения видеоданных в системах. В настоящее время масштабируемое кодирование стоит в ряду плановых расширений стандарта. По мнению экспертов, требование масштабируемости во многом продиктовано начинающимся бумом облачных технологий хранения и обработки данных.

Что способствует повышению качества изображения

Большое количество производителей IT-продукции преподносят формат сжатия H.265 как средство повышения качества изображений. Следует отметить, что это в определённой мере является лукавством. В реальности у изображений, сжатых кодером H.265, качество ничуть не выше, чем у обработанных алгоритмом H.264, который, в свою очередь, с точки зрения качества ничуть не лучше, чем MPEG-4. Поскольку во всех упомянутых кодеках предусмотрена возможность произвольно устанавливать степень сжатия, качество сжатой картинки зависит лишь от предпочтений пользователя. Другое дело — вписать видеоизображение в реалии технического окружения. Прежде всего это касается ресурсов пропускной способности сетей.

Если пропускная способность вашей сети передачи данных достаточна для передачи изображений, сжатых по стандарту H.264, то переход на компрессию H.265 не повлечёт за собой каких-либо улучшений в качестве изображения. Такой переход может лишь снизить битрейт, то есть несколько разгрузить вашу сеть. Единственный случай, когда переход на новый кодек будет способствовать повышению качества изображений — если из соображений экономии битрейта изображения сжимались кодеком Н.264 заведомо чрезмерно, и артефакты компрессии мешали эффективному считыванию деталей операторами и видеоаналитикой.

Сомнения и ограничения

Как и большинство современных видеокодеков, Н.265 максимально эффективен (то есть способен подтвердить маркетинговые ожидания) в относительно несложных сценах наблюдения, где отсутствуют резкие перепады контрастности и не наблюдается интенсивных перемещений объектов и фона. Обещанная экономия битрейта/объёма средств хранения в 50% прежде всего касается именно таких сцен. То есть в реальных условиях — на оживлённом перекрёстке или в торговом зале супермаркета — цифры экономии окажутся существенно меньшими.

Кроме этого, на сегодняшний день толком не востребованы все «экономические» преимущества кодека-предшественника. Большинство производителей оборудования и систем, в частности, так и не осуществили переход на более продвинутые варианты профилей H.264. В видеонаблюдении чаще всего используются три профиля этого стандарта. Базовый профиль (Baseline) — это минимальная экономия полосы пропускания и минимальная нагрузка на вычислительные ресурсы. В последние несколько лет он приобрёл наибольшую популярность у вендоров. Главный профиль (Main) обеспечивает, согласно результатам независимых тестов, 10-30% улучшение показателей по сравнению с базовым. В последние несколько месяцев производители проявляют всё больший интерес именно к этому профилю. Высокий профиль (High) предоставляет ещё более существенные преимущества, однако на сегодняшний день вендоров, которые обеспечили совместимость с этим профилем, можно буквально пересчитать по пальцам.

Иными словами, производителям и без нового кодека есть куда развиваться, при этом не испытывая лишних рисков и двигаясь по относительно накатанному пути. Поскольку отрасль с переходом на IP-видео всё в большей степени становится «айтишной», здесь начинают работать соображения, свойственные сисадминам: то, что нормально работает, лучше не менять и вообще не трогать.

Рекомендуем почитать

Android

Защита от майнинга через браузер, как себя обезопасить?

Software

Почта России — отслеживание почтовых отправлений по номеру отправления

Windows 10

ID всех предметов в Майнкрафт Группы предметов в игре

Networks

Не запускается Корсары: Каждому свое (Pirates Odyssey: To Each His Own)?

Malware

Основный команды серверов Способы телепортации людей в майнкрафт

Социальные сети

О компании Kentatsu Всероссийская сеть daichi