Аппаратная поддержка h 265 nvidia. Выбор видеокарты для видеомонтажа. Краткий обзор тестируемых платформ

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.

Более шести лет назад 13 сентября 2010 года на форуме IDF компания Intel представила микроархитектуру процессоров Sandy Bridge - второго поколения процессоров Intel Core. Процессор и графическое ядро объединили на одном кристалле, а само графическое ядро значительно обновилось и увеличило тактовую частоту. Именно в Sandy Bridge появилось «секретное оружие» - технология Intel Quick Sync Video (QSV) для аппаратного ускорения кодирования и декодирования видео. Маленький участок SoC специально выделили для размещения специализированных интегральных схем, которые занимаются только видео. Это был настоящий аппаратный транскодер.

Встроенная графика 9-го поколения HD Graphics 530 в процессоре Intel Core i7 6700K с 24 блоками выполнения команд (EU), организованными в три фрагмента по 8 блоков.

Удивительно, но Intel сумела обойти и AMD, и Nvidia в реализации аппаратного ускорения кодирования видео: похожие технологии AMD Video Codec Engine и Nvidia NVENC в видеокартах AMD и Nvidia появились со значительным опозданием (алгоритмы компрессии требуют серьёзной адаптации под процессоры видеокарт). Вот почему идея и разработка QSV хранились в секрете пять лет .

Сказать, что QSV была востребована - значит, ничего не сказать. Воспроизведение (декодирование) видео с аппаратной поддержкой стало гораздо меньше отнимать ресурсов у других задач в ОС, меньше нагревать CPU и потреблять меньше электроэнергии.

К тому же, в последние годы кодирование видео стало одной из самых ресурсоёмких задач на ПК. Популярность YouTube превратила миллионы человек в операторов и режиссёров. А тут ещё и повсеместное распространение смартфонов, для которых требуется транскодирование с DVD в сжатый AVC MP4/H.264. В результате, практически каждый ПК стал видеостудией. Массово распространились IPTV и потоковые видеотрансляции в интернете. Компьютер начал выполнять роль телевизора. Видео стало вездесущим и превратилось в один из самых популярных видов контента на ПК. Оно кодируется и транскодируется постоянно и везде: на разные битрейты, в зависимости от типа устройства, размера экрана и скорости интернета. В такой ситуации возможность быстрого кодирования и декодирования видео в процессорах напрашивалась сама собой. Так в Intel GPU встроили аппаратный кодер/декодер.

Современный кодек обрабатывает каждый кадр в отдельности, но также анализирует последовательность кадров на предмет повторений во времени (между кадрами) и пространстве (внутри одного кадра). Это сложная вычислительная задача. Ниже показан пример кадра из видео, который закодирован новейшим кодеком HEVC. Для конкретного участка возле уха зайца показано, как именно были закодированы различные участки кадра. Также показано положение и тип кадра в общей структуре видеопотока. Не углубляясь в детали алгоритмов видеокомпрессии, это даёт общее представление, насколько много информации требуется анализировать, чтобы эффективно кодировать и декодировать видео.

Скриншот открытого видео в программе Elecard StreamEye , 1920×1040

Аппаратная поддержка кодирования и декодирования означает, что непосредственно в процессоре реализованы интегральные схемы, специализированные для конкретных задач кодирования и декодирования. Например, дискретное косинусное преобразования (DCT) выполняется при кодировании, а обратное дискретное косинусное преобразования - при декодировании.

За прошедшие пять лет технология Intel QSV значительно продвинулась вперёд. Добавлена поддержка свободных видеокодеков VP8 и VP9, обновлены драйверы под Linux и т.д.

Технология улучшалась с каждым новым поколением Intel Core, вплоть до нынешнего 6-го поколения Skylake.

Микроархитектура GPU 9-го поколения

Процессор Intel Core i7 6700K для настольных компьютеров содержит 4 ядра CPU и встроенную графику 9-го поколения HD Graphics 530

С каждой новой микроархитектурой в GPU увеличивалось количество блоков выполнения команд (EU). Оно выросло с 6 в Sandy Bridge до 72 в топовой графике Iris Pro Graphics 580 на кристаллах Skylake. В том числе за счёт этого производительность GPU увеличилась десятикратно без увеличения тактовой частоты. Во всей графике последнего поколения Iris и Iris Pro имеется встроенный кэш Level 4 на 64 или 128 МБ.

▍Микроархитектура блоков выполнения команд (EU)

Суть чередующейся многопоточности в EU состоит в том, чтобы гарантировать непрерывный поток готовых для выполнения инструкций, но в то же время ставить в очередь с минимальной задержкой более сложные операции, такие как размещение векторов в памяти, запросы семплеров или другие системные коммуникации.

Блок выполнения команд (EU)

Каждый тред в блоке выполнения команд Gen9 содержит 128 регистров общего назначения. В каждом из регистров 32 байта памяти, доступной в виде 8-элементного вектора SIMD или 32-битных элементов данных. Таким образом, на каждый тред приходится 4 КБ файла реестра общего назначения (GRF). Всего на один EU приходится 7 тредов с общим количеством 28 КБ GRF на EU. Гибкая система адресации позволяет адресовать несколько регистров вместе. Состояние треда в текущий момент сохраняется в отдельном файле архитектуры реестра (ARF).

В зависимости от нагрузки, аппаратные треды в EU могут выполнять параллельно один код от одного вычислительного ядра либо могут выполнять код от совершенно разных вычислительных ядер. Состояние выполнения в каждом треде, в том числе его собственные указатели инструкций, хранятся в его независимом ARF. На каждом цикле EU может выдавать до четырёх различных инструкций, которые должны быть от четырёх различных тредов. Специальный арбитр тредов (Thread Arbiter) отправляет эти инструкции в один из четырёх функциональных блоков для выполнения. Обычно арбитр может выбирать из разнородных инструкций, чтобы одновременно загружать все функциональные блоки и, таким образом, обеспечивать параллелизм на уровне инструкций.

Пара модулей FPU на схеме на самом деле выполняет и операции с плавающей запятой, и целочисленные вычисления. В Gen9 эти модули способы обработать за цикл не только до четырёх операций с 32-битными числами, но и до восьми операций с 16-битными. Операции сложения и умножения выполняются одновременно, то есть блок EU способен выполнить максимум до 16 операций с 32-битными числами за один цикл: 2 FPU по 4 операции × 2 (сложение+умножение).

Генерацией SPMD-кода для многопоточной загрузки EU занимаются соответствующие компиляторы, такие как RenderScript, OpenCL, Microsoft DirectX Compute Shader, OpenGL Compute и C++AMP. Компилятор сам эвристически выбирает режим загрузки тредов (SIMD-width): SIMD-8, SIMD-16 или SIMD-32. Так, в случае SIMD-16 на одном EU могут одновременно исполняться 112 (16×7) потоков.

Обмен данными в рамках одной инструкции внутри блока EU может составлять, например, 96 байтов на чтение и 32 байтов на запись. При масштабировании на весь GPU с учётом нескольких уровней иерархии памяти получается, что максимальный теоретический лимит обмена данными между FPU и GRF достигает нескольких терабайт в секунду.

▍Масштабируемость

На каждом уровне масштабирования имеются локальные модули, работающие только здесь. Например, для каждой группы из 8 блоков EU предназначен свой локальный диспетчер тредов, порт данных и семплер для текстур.

Группа из 8 блоков EU (subslice)

В свою очередь группы из 8 EU объединяются в группы по 24 EU (3 sublices = 1 slice). Эти срезы по 24 блока, в свою очередь, тоже масштабируются: существующая графика Gen9 содержит 24, 48 или 72 EU.

В графике Gen9 увеличен объём кэша третьего уровня L3 до 768 КБ на каждую группу из 24 EU. У всех семплеров и портов данных свой собственный интерфейс доступа к L3, позволяющий считать и записать по 64 байта за цикл. Таким образом, на группу из 24 EU приходится три порта данных с полосой передачи данных к кэшу L3 192 байта за цикл. Если в кэше нет данных по запросу, то данные запрашиваются или направляется для записи в системную память, тоже по 64 байта за цикл.

Микроархитектура Gen9 из двух групп по 24 (3×8) EU

Такая масштабируемость позволяет эффективно снижать энергопотребление, отключая те модули, которые не задействованы в данный момент.

Что умеет QSV в Skylake

Интегрированная графика Skylake поддерживает стандарты DirectX 12 Feature Level 12_1, OpenGL 4.4 и OpenCL 2.0. Решено полностью отказаться от мониторов VGA, зато Skylake GPU поддерживают до трёх мониторов c интерфейсами HDMI 1.4, DisplayPort 1.2 или Embedded DisplayPort (eDP) 1.3.

Аппаратное ускорение декодирования видео доступно графическому драйверу через интерфейсы Direct3D Video API (DXVA2), Direct3d11 Video API или Intel Media SDK, а также через фильтры MFT (Media Foundation Transform).

В графике Gen9 поддерживается аппаратное ускорение декодирования AVC, VC1, MPEG2, HEVC (8 бит), VP8, VP9 и JPEG.

▍Аппаратное ускорение декодирования видео

В данной статье мы попытаемся понять, отвечает ли видеокодек нового поколения возлагаемым на него надеждам?
Видеокодек нового поколения High Efficiency Video codec (HEVC), известный также как H.265, стал важной вехой видеоиндустрии 2013 года. В течение последних 12 месяцев было много сказано о H.265 и новых технологиях кодирования видео, однако сегодня впервые можно просто сесть и внимательно изучить этот самый кодер нового поколения (хоть и существующий лишь в версии, предшествующей альфа-тестированию), а также протестировать его качества в плане работы с видео. Мы рассмотрим в едином ключе качество отображения видео и размеры сжатия потока нового кодека, сравнив его с предыдущим — H.264, а также изучим производительность в Sandy Bridge-E, Ivy Bridge и Haswell.

Преимущества H.265

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

Проблема кодека H.264 заключается в том, что будучи в принципе способным кодировать видео в этих форматах, он не может обеспечить степень сжатия, которая бы сделала размеры получаемых файлов приемлемыми. Потребовался новый стандарт, который бы смог существенно уменьшить размеры получаемых после сжатия файлов и тем самым заслужил бы международное признание в качестве средства продвижения новых форматов видео. Так и появился на свет H.265. Он был разработан таким образом, чтобы используя новые технологии сжатия и более умную модель кодирования/декодирования, наиболее экономно использовать пропускные ресурсы канала.

В отличие от H.264, который хоть и может быть использован для поддержки 4К-телевидения, всё же он не создавался для этого формата, а H.265 разрабатывался с учётом всех особенностей 4К, включая поддержку 10-битового видео и высокой частоты кадров. Это только начало, и нынешняя, зародышевая версия кодека имеет некоторые ограничения. Она поддерживает 8-битовый цвет и даёт цветовую модель YUV, однако и данную тестовую версию много кому хотелось бы увидеть в работе. Поэтому группа исследователей, вооружившись только скомпилированным энкодером и несколькими тестовыми клипами, решила проверить – на что же способен новый кодек?

Первое, что их интересовало – это размеры файлов. Исследователи решили сравнить размеры элементарных видеопотоков. При этом следует учесть, что речь шла исключительно о видео – звук не кодировался ни в одном из случаев.

Размеры кодирования определялись настройками квантователя, где более низкие q-показатели соответствовали более высокому качеству (и большему размеру файлов). Базовый кодированный файл состоит из 500 кадров, его размер – 1,5 Гб, YUV 4:2:0, частота кадров – 50 в секунду. Для сравнения использовался элементарный размер потокового файла, потому что он отображает то, что передаётся на декодер для создания изображения на выходе. Исследователи работали с элементарными потоками, потому что на данной стадии проекта (предшествующей альфа-тестированию) размер декодируемого файла всегда составляет 1,5 Гб, вне зависимости от уровня качества, выбранного при его создании.

Это помогает понять основу тех преимуществ, которые может предложить H.265 в сравнении с H.264. И хотя в большинстве случаев он не даёт 50% экономии пропускной способности канала, результат близок к этой цифре. При установке q=24 в квантователе мы получаем файл размером 57% от созданного в H.264, при установке q=30 – 59%, а q=40 даёт 47%. Конечно, при установке q=40 финальный файл далёк от совершенства, однако он позволяет экономить пропускную полосу более, чем вдвое.

Производительность и качество картинки

Следующий вопрос, который интересовал исследователей, – это производительность. Известно, что в сравнении с H.264, H.265 требует большего количества «лошадиных сил» для кодирования и декодирования. Впрочем, разработчики обещают усилить роль параллельных вычислений при кодировании и декодировании, чтобы ускорить эти процессы. Подразумевается, что поддержка OpenCL станет реальной рано или поздно, а это значит, что предложения вроде HAS от AMD могут получить дополнительные очки от поддержки x265 в этом году.

В настоящее время исследователи были ограничены в выборе процессора, однако представитель MultiCoreWare Том Воган уверил их, что команда разработчиков активно работает над многопоточностью. Группа исследователей решила испытать возможности тестового декодера, используя Sandy Bridge-E, Ivy Bridge и Haswell. Исследователи экспериментировали с несколькими различными уровнями параллелизации, однако в итоге решили остановиться на числе физических ядер в системе (6, 4 и 4). Была задействована функция гипер-поточности, но установка параллелизации в 12/8 потока лишь не намного ускорила процесс кодирования.

Параллелизация показала неплохие результаты производительности. Sandy Bridge-E с его шестью ядрами опережает четырёхядерный Ivy Bridge. Ivy Bridge также уступает модели Haswell благодаря поддержке последней AVX2 и лучшим характеристикам производительности. Если сравнивать время кодирования с x264, даже при самых медленных установках, кодирование при помощи x265 идёт намного больше. К примеру, файл, который Ivy Bridge 3770K кодировал в H.264 за 129 секунд, в H.265 кодировался на протяжении 247 секунд. Впрочем, не забывайте о том, что речь идёт о самой-самой первой тестовой версии.

Не менее интересным для исследователей был и вопрос качества. Насколько качество видеофайла, кодированного в H.265, будет отличаться от исходного некомпрессированного видео? Для изучения вопросов, связанных с качеством, исследователи решили выбрать фрагмент баскетбольного матча. Файл, записанный с частотой 50 кадров в секунду, был полон моментов, демонстрирующих быстрые движения, которые очень часто приводят к зависаниям процессоров или «дёрганию» картинки. Согласитесь, если эта «болезнь» будет также свойственна H.265, то его возможность создавать относительно небольшие видео-файлы будет нивелирована плохим качеством.

Elmedia Player для Мак поддерживает h.264 и h.265 кодеки.

Итак, вашему вниманию представлены скриншоты оригинального некомпрессированного YUV видео, а также видео, кодированного в H.265 при показателях q=24, и видео, кодированного в H.264 при показателях q=24.

Как мы видим, разница здесь минимальна. Деревянный пол под прыгающим игроком немного менее размыт в H.264 варианте, однако качество H.265 варианта – феноменально, при том, что размер этого файла примерно вдвое меньше. А как на счёт установок с меньшим качеством? Вот скриншоты видео, кодированного в H.265 и H.264 с показателем q=30. Первым идёт скриншот видео, сжатого в H.265.

При установке квантователя q=30 (размеры файлов соответственно 6.39 Мб и 10.87 Мб) показатели качества потокового видео при использовании кодека H.265 оказались лучшими, чем у потока, кодированного в H.264. Разумеется, группа исследователей, проводившая данные опыты, не собирается возводить полученные результаты в абсолют – как всегда, большое значение имеют параметры кодирования, которые требуют настройки. Однако после более года ожидания, «джинн» по имени H.265, наконец, вышел из бутылки, и уже очевидно, что новый стандарт компрессии сможет оправдать возложенные на него ожидания.

Тем временем поддержка кодирования/декодирования уже очень скоро будет доступна во многих изделиях. Современные процессоры более чем готовы к декодированию H.265 при наличии соответствующего программного обеспечения. Поддержка OpenCL ожидается в ближайших итерациях. А аппаратная поддержка от производителей графических процессоров – таких, как AMD, Intel и Nvidia – дело ближайшего будущего. Возможно, она и не появится в ближайших моделях, которые вот-вот выйдут на рынок, но определённо появится в недалёком будущем. Эти три компании уже включили в свои изделия поддержку дополнительных источников видеоинформации, как отмечается в презентации H.265, поскольку видео становится обычным явлением в любых устройствах.

В долгосрочной перспективе H.265, скорее всего, заменит H.264 в качестве главного решения для расширенной обработки видео. Впрочем, всё будет зависеть ещё и от того, насколько сильнее будет разряжать батареи процесс обработки H.265 видео по сравнению с H.264. Мы сможем об этом узнать только тогда, когда появится полноценное «железо» для работы с этим стандартом, однако пока предположения весьма оптимистичны. Параллельная модель H.265 кодирования, несомненно, должна хорошо показать себя на фоне многоядерных устройств будущего.

– 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.

2016 год: мнения экспертов

Применение кодека H.265 в новом поколении смартфонов и смарт-телевизоров активно растет. Тем не менее, мнения экспертов по перспективам формата сжатия H.265 в 2016 году – разделились: кто-то прогнозирует активный рост его использования, кто-то, наоборот, считает, что массового перехода на H.265 в этом году не случится.

Однако, несмотря на неопределенность сроков, все сходятся в одном: рано или поздно новый формат заменит H.264. Ведь увеличение разрешения видеосигнала требует более эффективного сжатия видеопотока.

Кен ЛаМарка, вице-президент по продажам и маркетингу OnSSI:

Хотя H.265 предлагает и выгоду более эффективного сжатия данных, и более высокую пропускную способность, и хранение большего размера файлов - до сих пор его принятие было медленным. Причина? H.265 требует существенно большей вычислительной мощности, чем H.264.

Решения, которые предлагают необходимый уровень обработки, являются дорогостоящими и ресурсоемкими. Несмотря на это, применение H.265 будет расти в 2016 году. Как скоро H.265 охватит всю отрасль - предсказать трудно. В значительной степени это зависит от успеха 4K Ultra HD и других форматов высокой разрешающей способности. Если 4K получат в этом году широкое распространение, формат H.265 последует за ними.

Алгоритм сжатия H.265+

Разработала свой собственный алгоритм сжатия на базе стандарта H.265 / High Efficiency Video Coding (HEVC) . Новый формат сжатия носит название H.265+ . Стоит отметить, что это не первый опыт компании в доработке видеокодека: Hikvision уже водила улучшения в H.264, назвав усовершенствованный стандарт H.264 +.

Основные достоинства H.265+

Распределенное интеллектуальное кодирование

Распределенное интеллектуальное кодирование в H.265+ предполагает разделение фона (т.е. реального физического объекта) и посетителей. Создание модели из одного или нескольких ранее закодированных видеокадров позволяет осуществлять «межкадровое предсказание» и «прогнозирование внутри кадра», где образцы макроблоков (блок обработки) предсказывается с помощью информации о ранее переданных макроблоков одного и того же кадра. Таким образом, сжатие видеопотока может осуществляться за счет трансляции только динамической составляющей кадра. Поскольку большинство объектов имеет статичный фон, подобная доработка может существенно улучшить кодек H.265.

Подавление цифрового шума

Интеллектуальный алгоритм анализа H.265+ различает фоновые изображения и движущиеся объекты таким образом, что каждый из них может быть закодирован с различными стратегиями кодирования. Фоновое изображение кодируется с высокой степенью сжатия для подавления шума. Модуль кодирует также визуальный шум в сцене. В результате получается высокое качество изображения движущихся объектов при небольших размерах видеопотока.

Долгосрочный контроль битрейта

Hikvision вводит понятие «Long-Term Average Bitrate » (долгосрочный средний битрейт), чтобы в полной мере использовать возможности пропускного канала. Long-Term Average Bitrate рассчитывает ставки в течение определенного периода времени (обычно 24 часа). При средней скорости передачи данных, может назначить более высокие битрейты для часов с высокой активностью посетителей, при одновременном их снижении во время просто. Например, очевидно можно уменьшить битрейт в ночное время для системы видеонаблюдения за офисом.

Преимущества H.265+ для реального объекта видеонаблюдения

Hikvision Digital Technology провела сравнительное тестирование форматов сжатия для реального объекта видеонаблюдения круглосуточного видеонаблюдения – небольшого кафе. Испытание проводилось на основе камер с разрешением 1080p при 25 кадрах в секунду.

Средний битрейт между форматами H.264 и H.265+ уменьшился на 83% , а разница между стандартным H.265 и H.265 + составила 67%.

Сравнение 24-часовых фрагменов видеоархива также демонстрирует существенные отличия: для кодека H.264 размеры файла составили в среднем 22,7 ГБ, для H.265 - 11,8 ГБ, а H.265 + - только 3,9 ГБ.

Второе сравнительное тестирование проводилось для круглосуточного видеонаблюдения за транспортной развязкой. Здесь различие 24-часовых фрагментов видео также оказалось ощутимым: H.264 в среднем 36,4 ГБ, H.265 в среднем 21,1 ГБ и H.265 + в среднем только 7,5 Гб.

Статьи

• Dahua Technology
  

  Следуя своей миссии «Создавать безопасное общество для качественной жизни», Dahua предоставляет все большие возможности своим клиентам.

• Uniview предоставила IP-камеры для наблюдения за городом в районе Канна
  

  Район Каннамгу, который расположен в Южной Корее, является третьим по величине и 4-м густонаселенным районом Сеула.

• Алгоритмы сжатия в системах видеонаблюдения
  

  Максимальный битрейт видеопотока c идентичными параметрами при сжатии кодеком H.264 обычно составляет 8 Мбит/с, что почти в 150 раз меньше, чем у несжатого видео. Из этого очевидно, что без алгоритмов сжатия системы видеонаблюдения стоили бы в десятки, а то и в сотни раз дороже того, что мы имеем сейчас.

Новости

Согласно опросу, проведенному в рамках выставки IFSEC 2018 , большинство конечных пользователей систем видеонаблюдения IDIS предпочитают использовать кодек Н.265 в гибридном режиме работы.




Компактная линейка IDIS является отличным решением при развертывании доступной, но в том же время надёжной системы видеонаблюдения для обеспечения безопасности малого и среднего бизнеса.




Достижения компании Dahua действительно впечатляют.




Камеры Pelco GFC Professional 4K обеспечивают отличную детализацию изображения, при этом ее использование позволяет уменьшить расходы на сетевой трафик и хранение данных.

Компания Pelco™ , входящая в состав Schneider Electric и являющаяся мировым лидером в разработке решений для систем видеонаблюдения, выпустила видеокамеру GFC Professional 4K с разрешением 8 MP .




Компания Tatris , на правах официального партнера Panasonic , представляет новую мультисенсорную видеокамеру Panasonic WV-X8570N , которая обеспечивает высочайшее качество изображения даже при съемке в условиях плохой видимости и непрерывного движения.




Компания "СМАРТЕК СЕКЬЮРИТИ " представляет новую малогабаритную вандалозащищенную уличную камер у наблюдения с ИК-подсветкой Estima - STC-IPM3407A/4 2.8 мм .

Компания Tatris Hanwha Techwin , представляет новую четырёхмодульную сетевую камеру Wisenet PNM-9000VQ для наружной установки.




Компания Tatris , на правах официального дистрибьютора Hanwha Techwin , представляет новые антивандальные камеры видеонаблюдения в корпусе из из нержавеющей стали. Линейка новых сетевых камер представлена тремя моделями: Wisenet XNV-6080RS и Wisenet XNV-6120RS обеспечивают 2-мегапиксельное изображение, а Wisenet XNV-8080RS - 5-мегапиксельное.

Компания Tatris , на правах официального дистрибьютора Hanwha Techwin , представляет новые камеры наблюдения, которые не подвержены ухудшению изображения из-за конденсации влаги на переднем стекле.

Компания Tatris , на правах официального дистрибьютора Hanwha Techwin , представляет новую «двухмодульную» IP-камеру видеонаблюдения Wisenet PNM-7000VD .

Компания Tatris , на правах официального дистрибьютора Hanwha Techwin , представляет две новые IP-камеры стандартного исполнения: модель Wisenet QNB-7000 с разрешением 4 Мп и Wisenet QNB-6000 на 2 Мп.

ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой IP-видеокамеры BEWARD B2230L.




Компания "СМАРТЕК СЕКЬЮРИТИ " пополнила линейку вандалозащищенных IP-камер для наружной установки серии OPTi новой 2 Мп моделью STC-IPM3572A Xaro .




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых IP-видеокамер Dahua DH-IPC-HDBW2431RP-ZS и DH-IPC-HDBW2231RP-ZS.




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой IP-видеокамеры Dahua DH-IPC-HFW1230SP-0280B.




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых IP-видеорегистраторов Dahua DHI-NVR5416-4KS2 и DHI-NVR5432-4KS2.




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых купольных IP-видеокамер Dahua DH-IPC-HDW4830EMP-AS-0400B и DH-IPC-HDW1020SP-0280B-S3.




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых IP-видеорегистраторов Dahua DHI-NVR2104-S2 и DHI-NVR2108-S2.




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой IP-видеокамеры Dahua DH-IPC-HFW2531TP-ZS.




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой IP-видеокамеры ActiveCam TR-D1120WD.

ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых IP-видеорегистраторов LTV RNE-042 00 и LTV RNE-640 02.




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых IP-видеокамер Provision-ISR I10PT-390IPX20 и DI-340IP5SMVF.




Компания Tatris , на правах партнера Panasonic представляет новые 360-градусные купольные 5 мегапиксельные сетевые камеры WV-S4150 и WV-S4550L.




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу нового HD-TVI видеорегистратора LTV RTP-161 02.




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой IP-видеокамеры Satvision SVI-D343VM.




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых IP-видеокамер Amatek AC-I2015PTZ36H и AC-IS205PTZ10.

Компания Tatris на правах партнера Panasonic представляет новую поворотную 3Мп камеру для внутренней установки WV-S6131 с 40-кратным зумом и интеллектуальной коррекцией изображения.




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой IP-видеокамеры SSDCAM IP-703.




Компания "СМАРТЕК СЕКЬЮРИТИ " представляет новые IP- камеры наружного видеонаблюдения серии OPTi .




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу нового IP-видеорегистратора Satvision SVN-4625 NVMS9000.

ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых IP-видеокамер SSDCAM IP-772 и IP-775.




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой IP-видеокамеры Praxis PB-7143IP 2.8-12 A/SD.




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой IP-видеокамеры RVi-IPC32VM4 V.2 с функциями интеллектуального анализа видеоизображения.




Компания Tatris на правах официального дистрибьютора Hanwha Techwin представила новый 16-канальный мобильный сетевой видеорегистратор Wisenet TRM-1610 , имеющий промышленное исполнение, встроенный PoE-коммутатор и прочный, надёжный корпус.




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу нового HD-TVI видеорегистратора HiWatch DS-H208Q.




«СМАРТЕК СЕКЬЮРИТИ » представляет сетевой видеорегистратор STNR-3261 серии Delta , позволяющий осуществлять запись видео/аудио от 32 IP-камер в реальном времени (30 к/с на каждый канал) при разрешении до 4K (8 Мп) .




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой купольной IP-видеокамеры для помещений BEWARD B1510DR.




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых IP-видеокамер Microdigital MDC-M6290FTD-1 и MDC-M8290FTD-1.




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых IP-видеокамер АйТек ПРО IPe-DFA 3.6 Apt и АйТек ПРО IPe-DVA Apt.




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых IP-видеокамер Beward B85-20H2 и B1510DV.




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых IP-видеокамер Polyvision PD-IP2-B3.6 v.2.6.2 и PNL-IP2-Z4 v.3.5.9.




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых IP-видеокамер Axis M2026-LE MK II и Axis P3374-V.

ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу нового HD-TVI видеорегистратора HikVision DS-7216HUHI-K2.




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых HD-TVI видеорегистраторов HikVision DS-7204HQHI-K1 и DS-7208HQHI-K2/P.




Компания "СМАРТЕК СЕКЬЮРИТИ " пополнила линейку поворотных IP- камер Smartec серии OPTi новой моделью высокого разрешения STC-IPM5911 .




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новых IP-видеокамер Praxis PB-7141IP 3.6 A/SD и PE-7142IP 2.8-12 A/SD.




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой IP-видеокамеры EverFocus EZN-468M.




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой IP-видеокамеры Satvision SVI-D443F.




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой двухпотоковой IP-видеокамеры EverFocus EZN-468.




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой IP-видеокамеры Beward B89L2-5230Z40.




IDIS представляет новую серию 2 МП IP-камер DC-D3233HRXL и DC-T3233HRXL с технологией Light Master . Главной особенностью серии Light Master является сверхвысокая светочувствительность , позволяющая получать цветное, насыщенное и высококонтрастное изображение даже в условиях недостаточной освещенности. Это становится возможным благодаря использованию матриц больших размеров , а также специального асферического объектива .




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой панорамной IP-видеокамеры HikVision DS-2PT3326IZ-DE3 в компактном купольном корпусе.




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой IP-камеры EverFocus EZN-368M.




Компания "СМАРТЕК СЕКЬЮРИТИ " пополнила линейку уличных IP- камер серии OPTi новой моделью - STC-IPM3610 Estima . Новинка выполнена на базе 2 Мп КМОП-матрицы Sony Starvis™ IMX290 , имеет цилиндрический корпусе из металла, класс климатической защиты IP67 и оснащена моторизованным объективом 2.8-12 мм с автодиафрагмой.

Компания Tatris, на правах официального дистрибьютора Hanwha Techwin, представила новую IP-камеру Wisenet XNB-6001P, состоящую из основного блока и выносного видеомодуля, которые соединяются между собой кабелем RJ12.




ТД «Лидер-СБ» объявляет о поступлении в продажу новой IP-видеокамеры AxyCam ASN6-43V36NI.

•