Для чего нужен кодек H.265 HEVC и почему он лучше H.264?

Что такое видеокодек Н.265 и почему он делает кодирование максимально эффективным?

H.265 (также называемый HEVC или «высокоэффективный видеокодек») — это технология сжатия видео, разработанная в начале 2010-х годов Группой экспертов по движущимся изображениям ISO/IEC и Группой экспертов по кодированию видео ITU-T (VCEG) и стал общепринятым стандартом кодирования в 2016 году. Большинство стандартов кодирования видео созданы с целью сделать кодирование максимально эффективным. По сравнению с H.264, H.265 может уменьшить размер файла видео до 50% при сохранении того же качества. Но важно отметить, что, несмотря на то, что H.265 уменьшает размер файлов, их кодирование и декодирование для воспроизведения требуют большей вычислительной мощности.

Как работает H.265?

Повышение эффективности достигается за счет другой стратегии кодирования. Более старая технология H.264 кодирует видео в блоки размером до 16x16 пикселей, называемые «макроблоками». В H.264 эти блоки имеют одинаковый размер на протяжении всего видео. H.265 может кодировать области видео с различными размерами блоков, от 4x4 пикселей до 64x64 пикселей, называемых «единицами дерева кодирования». Это означает, что H.265 может кодировать видеоблоки, которые в четыре раза больше. А поскольку видеоблоки могут быть разных размеров, H.265 имеет лучшую компенсацию движения и улучшенную технологию прогнозирования. В совокупности эти улучшения позволяют снизить битрейт, а битрейт определяет, насколько велики размеры видеофайлов и какая пропускная способность сети требуется для отправки и получения видеопотока.

Напомним: H.265 обеспечивает более низкие битрейты для кодирования, что позволяет:

1. Более низкая пропускная способность для потоковой передачи видео означает, что вы можете передавать больше видео с камер в потоке с пропускной способностью 10 Мбит/с.

2. Меньший размер файла, что означает, что вы можете записать больше видео на тот же жесткий диск по сравнению с записью, закодированной в H.264.

Экономия памяти с H.265

Улучшенная стратегия кодирования, которую использует H.265, означает, что для него требуется более низкая скорость передачи данных, чем для H.264. Возможность понизить битрейт может привести к экономии памяти до 50%! В прошлом, если пользователь системы наблюдения хотел оптимизировать пространство для хранения, ему приходилось снижать разрешение и частоту кадров своих камер, чтобы установить более низкий битрейт. При снижении разрешения и частоты кадров качество изображения значительно ухудшается, а видео не такое плавное. Когда в настройках кодирования установлено значение H.265, пользователя может ожидать такое же количество деталей при вдвое меньшем битрейте.

Например, камера безопасности 4K в режиме H.264 будет записывать со скоростью примерно 8 Мбит/с, а в режиме H.265 она может записывать с тем же качеством со скоростью 4 Мбит/с. Однако важно отметить, что это дает экономию «до» 50%, а для H.265 4K рекомендуется битрейт 6 Мбит/с, чтобы избежать артефактов видео (артефакты видео - это заметные искажения изображения, звука, видео, вызываемые сжатием с потерями). Артефакты видео вызваны сбоями видео, которые могут возникнуть в процессе кодирования. Установка битрейта, слишком низкого для данного разрешения и частоты кадров, приведет к артефактам видео, независимо от того, является ли это H.264 или H.265.

Качество видео при кодировании H.264 и H.265

Если вы сравните два файла с одинаковым видео, один из которых закодирован с помощью H.264, а другой закодирован с помощью H.265 без каких-либо других значительных изменений в частоте кадров и разрешении, на самом деле не будет заметной разницы в качестве. Различия в качестве между ними действительно проявляются только тогда, когда вы пытаетесь сэкономить место на диске или транслировать видео через Интернет, уменьшая битрейт.

Используя приведенный выше пример битрейта и применив его к камерам видеонаблюдения, видеопоток 4K продолжительностью 60 секунд, закодированный с помощью H.264, будет иметь размер примерно 491 МБ (8192 Кбит/с x 60 секунд). Тот же 4K-видео, закодированный с помощью H.265, будет весить примерно 246 МБ (4096 Кбит/с x 60 секунд), что демонстрирует возможную экономию 50%. Но, как упоминалось в примере, использование H.265 со скоростью 4 Мбит/с приведет к снижению качества и внесению сбоев в видео. Используя предлагаемую скорость 6 Мбит/с для кодирования 4K H.265, размер файла составит около 368 МБ (6144 x 60 секунд).

Имейте в виду, что эти размеры файлов указаны в мегабитах с маленькой буквой "б" (МБ), а не в мегабайтах с большой буквой "Б" (МБ). Для значений в мегабайтах вы можете разделить число мегабитов на 8, чтобы получить количество мегабайт.

Важным выводом здесь является то, что нет существенной разницы в качестве видео между H.264 и H.265. Качество видео на самом деле зависит от битрейта видео. Установка битрейта, слишком низкого для любой из технологий кодирования, приведет к снижению качества и появлению артефактов видео. В то время как H.265 обеспечивает гораздо более низкий битрейт, H.264 может записывать высококачественное видео 4K, только с файлами большего размера.

Преимущества H.265 перед H.264

Мы уже говорили о двух наиболее важных технических преимуществах технологии кодирования видео H.265: экономии места и пропускной способности. Вам может быть интересно, как все технические детали влияют на реальное использование наших систем видеонаблюдения. Ниже мы объясним некоторые причины, по которым вы можете рассмотреть возможность переключения настроек кодирования вашей камеры на H.265:

Более длительное время записи

Главная привлекательность использования H.265 - это экономия памяти до 50%, когда речь идет о камерах видеонаблюдения, — это огромное значение, так как многие камеры видеонаблюдения ведут непрерывную запись 24 часа в сутки. Со временем 50-процентная экономия места для хранения видео станет большим преимуществом.

Допустим, система может записывать в течение 7 дней, прежде чем перезаписывать старые кадры с использованием H.264. Если бы в той же системе камеры были настроены на кодирование H.265, вы могли бы ожидать, что она будет записывать до 14 дней! К сожалению, как указывалось ранее, экономия не всегда составляет полные 50%, но разумно ожидать, по крайней мере, 25%-ной экономии при переходе от 7 дней к 10 или около того. Сколько вы сэкономите, зависит от того, насколько низко вы можете установить битрейт на каждом канале, прежде чем начнете замечать потерю качества.

Более низкая скорость Интернета и требования к данным

Другим преимуществом низких скоростей передачи данных является то, что видеопотоки можно отправлять по более медленным интернет-соединениям. Большинство приложений по умолчанию используют субпоток с более низким разрешением для сохранения данных и обхода низкой скорости интернета. Более низкий битрейт для H.265 означает, что пользователи могут переключаться на основной поток с высоким разрешением, не используя столько данных и используя более медленные соединения.

Больше WiFi-камер

Поскольку H.265 требует меньшей пропускной способности для передачи данных, это также означает, что Wi-Fi-камерам не требуется такая большая пропускная способность для беспроводной передачи видео. Это дает возможность подключать больше WiFi-камер к точке доступа или беспроводному маршрутизатору. Раньше рекомендовалось подключать не более четырех камер безопасности WiFi к одной точке доступа с использованием H.264. К точке доступа можно подключить от 6 до 8 WiFi-камер, установив на камерах кодировку H.265.

Недостатки Н.265

Получается, что всегда следует использовать H.265, верно? К сожалению, нет. У H.265 есть много преимуществ, но есть и недостатки, которые могут сделать его скорее обременением, чем преимуществом.

Требует большой вычислительной мощности

Повышенная эффективность H.265 не обходится без затрат. Объем вычислительной мощности, необходимой для кодирования и декодирования видео, составляет эту стоимость. Эти накладные расходы на вычислительную мощность создают нагрузку на записывающие камеры видеонаблюдения и означают, что пользователи не могут ожидать, что все их каналы будут настроены на H.265 без замедления работы цифрового видеорегистратора или сетевого видеорегистратора. Поскольку для декодирования видео H.265 требуется значительная вычислительная мощность, ПК с мощным процессором, например, с 4 или 6 ядрами, потребуется для одновременного воспроизведения с одной камеры.

Проблемы совместимости воспроизведения

Еще одна распространенная проблема с H.265 — совместимость воспроизведения с компьютерами и некоторыми смартфонами. H.265 не так универсален, как H.264, поэтому на некоторых устройствах может потребоваться сторонний плагин, называемый кодеком. Хотя бесплатное программное обеспечение для медиаплееров, такое как VLC и кодек K-Lite, упрощает воспроизведение различных медиафайлов, они не всегда включают поддержку H.265 на всех компьютерах. В 2018 году из-за затрат на лицензирование Microsoft начала взимать 99 центов за поддержку H.265 на компьютерах с Windows. К счастью, большинство iPhone и Android поддерживают бесплатное воспроизведение видео H.265.

Совместимость с камерой и рекордером

Несмотря на то, что большинство современных IP-камер и DVR или NVR поддерживают кодирование H.265, не все из них поддерживают это. Это особенно верно при смешивании брендов, поставщиков или производителей. Чтобы H.265 работал, и камера, и записывающее устройство должны иметь возможность кодировать и декодировать видео H.265. Если вы хотите воспользоваться преимуществами технологии H.265, обязательно ознакомьтесь с техническими характеристиками камер и рекордеров, чтобы убедиться, что они ее поддерживают. Наше тестирование показало, что кодирование H.265 по соединениям ONVIF не всегда хорошо работает при использовании камер и сетевых видеорегистраторов разных производителей.

Что такое H.265+/H.264+?

H.265+ и H.264+ — это собственные усовершенствования технологии кодирования, разработанные производителями оборудования для видеонаблюдения. Эти улучшения иногда называют «умными кодеками». Эти технологии интеллектуальных кодеков экономят больше места и пропускной способности, чем обычные H.265 или H.264, за счет предиктивной настройки битрейта на лету на основе анализа фона и переднего плана записываемой сцены. Чтобы воспользоваться преимуществами интеллектуальных кодеков H.264+ или H.265+, необходимо использовать камеры PoE и сетевые видеорегистраторы одного производителя, поскольку они являются запатентованными технологиями.

Интеллектуальные кодеки обеспечивают экономию полосы пропускания за счет анализа захватываемой сцены. Если сцена в основном стабильна или статична, она используется в качестве фонового кадра или изображения. Когда есть движущиеся объекты или прерывания стабильной сцены, они фокусируются в новых опорных кадрах. Если объект продолжает двигаться, добавляются данные только от движущегося объекта.

Если у Вас возникли вопросы по системе видеонаблюдения и в частности кодеков H.265 и все, что с ними связано, вы всегда перед тем, как заказать в нашей компании установку системы видеонаблюдения можете бесплатно проконсультироваться с нашими менеджерами. Они ответят на все интересующие Вас вопросы и помогут подобрать оборудование для системы видеонаблюдения.