Hvad er HEVC & H.265? mpeg4 afløseren forklaret - FlatpanelsDK
HEVC

HEVC H.265 forklaret
Hvad er HEVC & H.265? mpeg4 afløseren forklaret

21 Oct 2013 | Rasmus Larsen (@flatpanelsdk) |

Hvad muliggjorde tv-kanaler i HD-opløsning? Og hvorfor blev internet-streaming pludselig udbredt og fik markant forbedret billedkvalitet? Svaret er mpeg4 og H.264, som kan komprimere video, så det fylder mindre. Nu kommer efterfølgeren til mpeg4! Vi står foran endnu et gennembrud med HEVC (også kaldet H.265), som vil gøre det muligt at streame og sende tv i 4K-opløsning (4 gange Full HD) og på sigt 8K-opløsning (16 gange Full HD), samtidig med, at det for alvor vil sætte fart over mobilstreaming. I denne artikel forklarer vi hvad HEVC er, og hvorfor det er fremtiden.

Hvordan videokomprimering virker

Vi har alle hørt om mpeg (mp3, mpeg4 osv.) i en eller anden form. Mpeg er en forkortelse af ”Moving Picture Experts Group” og er en komprimeringsteknologi. Videofiler som kommer direkte fra kameraet eller studiet kan trække mange gigabytes, sågar terabytes (1 terabyte = 1024 gigabytes), hvorfor der er behov for at komprimere video før det sendes videre til din foretrukne tv-boks, web-afspiller, medieafspiller eller sågar smartphone eller tablet.

Videokomprimering er nødvendigt, men hvordan virker det så? Det kan umiddelbart virke utopisk, at en film der starter med at fylde terabytes kan komme ned på f.eks. en DVD-skive med under 5 GB eller en Blu-ray med 25-50GB i kapacitet. Et videokomprimeringssystem kan kort fortalt analysere en strøm af billeder (i video), med henblik på at reducere dataforbruget. Forestil dig eksempelvis en 2 minutter lang filmscene, hvor to skuespillere blot sidder på en bænk og taler. Baggrunden står nærmest stille og kun skuespillerne bevæger sig. I et sådan tilfælde vil et kompressionssystem sige ”hey, intet opdateres i baggrunden, så det er ikke nødvendig at opdatere denne del af billedet særlig ofte”.

Videokomprimering
Al video, der kommer ind i dit tv er komprimeret i en eller anden form, hvad enten det kommer som tv-kanaler, streaming, Blu-ray eller DVD


Det er naturligvis en forenkling og komprimeringsalgoritmerne er langt mere sofistikerede end som så. Hvordan komprimeringen fungerer, afhænger også af typen af indhold og komprimeringsmetoden. Actionspækkede filmscener eller sport er f.eks. langt sværere at komprimere fordi billedet konstant opdateres. Det er også årsagen til, at man typisk opdager billedfejl i de scener, hvor der er mest aktivitet. Noget af det sværeste at komprimere er bølgende vand og scener hvor eksempelvis konfetti sendes op i luften. For at undgå dette bruger man i visse tilfælde variabel komprimering, hvor der kan bruges mere data i f.eks. de hurtige scener og mindre data i de mere stillestående scener, for at få optimalt udnytte ud af det medie man bruger (f.eks. en DVD, Blu-ray eller loftet på båndbredden i et tv-kabel).

Videokomprimeringens historie

Komprimering er ikke et nyt begreb. Vi kender udtrykket mpeg fra forskellige sammenhænge, og i mpeg alderen startede det hele med mpeg1, der kun regerede i en kort periode i Asien, hvor film blev solgt på VCD (video-cd'er). Det første reelle gennembrug kom med mpeg2 (eller H.262), der var starten på den digitale videoalder. Mpeg2 blev hurtigt taget i brug i en række sammenhænge, herunder til tv-kanaler og DVD. Standarden var således en vigtig milepæl, hvilket vi finder bevis på ved blot at kigge os omkring herhjemme, hvor mpeg2 stadig i stor stil bruges til at sende tv-kanaler ud. I Danmark er vi faktisk langt fremme, for i andre lande er mpeg2 nærmest stadig reglen, selvom der er sket meget siden.

Ligesom H.264 muliggjorde HD og web-video, vil HEVC trække os ind i æraen for 4K og bedre mobilstreaming
Da HD (high definition) film og tv-kanaler kom til, erkendte industrien, at der var behov for en ny og mere effektiv kompressionsstandard. Mpeg2 var ikke i stand til at håndtere den højere opløsning og det deraf øgede datakrav. Man udviklede mpeg3 som afløser for mpeg2, men mpeg3 blev senere langt ind under mpeg2 som en ”profil”, som tv-udbydere og andre firmaet kunne anvende. Industrien blev dog hurtig klar over, at en endnu mere effektiv HD-komprimeringstandard var nødvendig.

Baseret på de erfaringer, som man havde gjort sig, blev mpeg4 udviklet. Mpeg4 er i dag udbredt på specielt internettet, men også på tv-kanaler, hvor de fleste af os nok husker overgangen til mpeg4 i Danmark for nogle år tilbage. Brugen af mpeg4 tillod ikke blot tv-udbyderne at tilbyde HD-billedkvalitet og at sende flere tv-kanaler ud i tv-nettet, men markerede også gennembruddet for video over internettet. Det blev pludselig muligt at komprimere film og tv-serier i et omfang, som gjorde videodistribution via relativt langsomme internetforbindelser muligt. I løbet af mpeg4-æraen er der blevet udviklet en række ”profiler”, som hører ind under mpeg4. Den mest kendte af disse profiler er H.264. Ligesom mpeg3 blev langt ind i mpeg2, som en slags ”high-quality” profil, findes der mange forskellige profiler i mpeg4 – visse mere effektive end andre.

H.264 er den officielle version, som kommer komplet med licensafgifter og alt hvad det medfører, men kyndige udviklere har også lavet en open source version, som du måske kender under navnet x264.

Vi går nu ind i en ny æra med endnu højere opløsning i 4K og 8K, så hvad nu? Hvad er det næste? Mpeg4 H.264 kan teoretisk håndtere 4K, ligesom mpeg2 teoretisk kunne håndtere HD, men den kan ikke udnytte de meget højere opløsninger til fulde. Det er her HEVC (H.265) kommer ind i billedet – bogstavelig talt. HEVC er afløseren til mpeg4.

HEVC (High Efficiency Video Coding) – eller H.265 – vil gøre det muligt for tv-udbydere og streamingtjenester at udsende 4K-udsendelser. Det vil også gøre det muligt at levere mere normalt HD eller flere tv-kanaler på et tv-net. Og måske lige så vigtigt, så forventes HEVC at blive den standard, som for alvor vil åbne op for den mobile streaming æra (via 3G og 4G netværk).

HEVC (H.265) er mere eller mindre en færdig standard og er formelt blevet godkendt. Vi vil sandsynligvis se visser ændringer og opdateringer, men den er basalt set klar til at blive taget i brug. Så lad os kigge på hvad HEVC muliggør.

HEVC er fremtidens komprimering

H.265 blev godkendt af ITU (International Telecommunication Union) i januar 2013 og der loves imponerende egenskaber.

HEVC siges først og fremmest at være en dobbelt så effektiv komprimering som H.264, hvilket i praksis betyder, at man kan tage en 2-timers film og halvere datakravet uden at billedkvaliteten forringes. Hvis filmen før fyldte 10GB med H.264 vil den med H.265 fylde 5 GB – eller det hævdes i hvert fald.

H.265 sammenlignet med H.264
Bemærk hvordan H.265 bruger blot halvdelen af bitraten (610 kbps) i forhold til H.264 (1183 kbps), men stadig opretholder samme billedkvalitet


Det er interessant af flere årsager. Første og fremmest fordi alle tv-udbydere har en begrænset kapacitet i deres tv-net. De vil kunne bruge HEVC til at sende flere tv-kanaler ud eller til at forbedre billedkvaliteten på de nuværende. Du kan nok gætte, hvad de fleste af dem vil gøre. Streaming-udbydere såsom Netflix og YouTube har ikke samme knappe kapacitet fordi de sender video ud via internettet, men også her vil HEVC få stor betydning for både nuværende videokatalog og fremtidige film og videoklip. Som seer vil du f.eks. kunne modtage fornuftig billedkvalitet på selv en langsom internetforbindelse.

HEVC er dobbelt så effektiv som mpeg4, samme billedkvalitet ved halvt dataforbrug

Men det er ikke alt. HEVC er den teknologi som vil muliggøre 4K og endda 8K i fremtiden. Det er ikke bare en drøm, det er virkelighed, og det kommer til at ske meget snart. HEVC vil gøre det ikke blot muligt, men også gnidningsfrit at streame 4K via internettet. Det vil også lade dig streame Full HD på en smartphone eller tablet selv via en sløv internetforbindelse. Det samme kan teoretisk gøres med H.264, men HEVC vil gøre det gangbart i den virkelige verden. HEVC hæver ikke kun bundniveauet, men også topniveauet. Der er således understøttelse af 4K-opløsning i helt op til 300 billeder per sekund samt 8K-opløsning i helt op til 120 billeder per sekund indbygget i standarden.

H.265 sammenlignet H.264
H.265 er langt mere sofistikeret i sin komprimering end H.264 – men kræver også mere CPU-power at dekode


Lige nu findes der tre profiler i H.265, men flere bliver med al sandsynlighed tilføjet i fremtiden. ”Main” profilen understøtter 8-bit farver, ”Main 10” profilen understøtter 10-bit farver, og ”Main Still Picture” profilen er beregnet til komprimering af fotografier. Fremtidige profiler vil omfatte 12-bit farver i 4:2:2 eller 4:4:4 chroma, såvel som understøttelse af 3D.

Det lyder jo alt sammen herligt, men der er dog også udfordringer. Den største udfordring er, at din nuværende tv-boks ikke understøtter HEVC, så du får ingen 4K tv-kanaler, med mindre du køber nyt udstyr. Det samme gælder streamingbokse såsom Apple TV, Boxee og WD TV Live. Selv hvis Netflix gør alvor af deres trusler om at give os utrolig 4K streaming, så har du stadig brug for en ny streamerboks eller et nyt Smart TV. Ganske få Smart TV understøtter HEVC, men herudover så er udbredelsen meget begrænset i dag.

Udbredelsen vil tage tid. Mpeg4 blev godkendt i 1998, men mpeg2 anvendes stadig i høj grad den dag i dag. HEVC vil formentlig blive udbredt en del hurtigere i en verden, som er langt mere forbundet, men det vil tage år at nå ud på massemarkedet. Elektronikproducenterne skal tilføje understøttelse, men HEVC kan ikke blot tilføjes til enhver smartphone eller tv-boks i dag, for det kræver en del mere regnekræft end tidligere komprimeringsstandarder. 4K-opløsning og HEVC vil drive hinanden kollektivt fremad, men det vil formentlig være mobilbranchen som vil agere den primære motor i udbredelsen. Læs blot nedenstående:

- It could be 12 to 18 months, maybe longer, before the first devices with H.265 hardware acceleration make it to market. Once those initial devices do make it to market, however, we can probably expect a quick ramp up in the amount of content that begins to take advantage of H.265. Since the launch of the iPad, the percentage of video published in H.264 has climbed from less than 10 percent to more than 84 percent in less than three years, according to MeFeedia - Kilde: TechCrunch

Dette blev skrevet i januar 2013, men de første enheder med HEVC er allerede blevet frigivet. Hvis f.eks. nye tablets eller smartphones tager HEVC til sig, kan udrulningen for alvor tage fart. Det er svært at give en tidsramme. Visse personer peger på fem år som en realistisk tidshorisont, men mon ikke det går hurtigere.

Uanset hvad, så er det dog tid til at overveje HEVC nu. Kig dig om når du køber f.eks. nyt tv eller tv-boks og hold øje med udviklingen i standarden. Skal du shoppe nyt tv-udstyr i 2014 eller 2015, vil det nok være kortsigtet ikke at få HEVC med i pakken.

Konkurrenten - Google VP8 & VP9

Google har gennem årene skubbet på for at udbrede deres egen VP-komprimeringsstandard. VP8 er således et direkte alternativ til H.264. Selvom VP8 er et fint komprimeringsformat, slog det ikke igennem af flere årsager, blandt andet fordi Apple i stedet valgte at satse på H.264, hvilket også har betydet, at VP8 ikke understøttes på iPad/iPhone såvel som på Safari på Mac. Microsoft nægtede tilsvarende at indbygge understøttelse af VP8 i Internet Explorer.

Historien er ved at gentage sig. Forvent ikke at Google VP9 slår igennem. Vi vil blive forbavsede, hvis det sker
En anden afgørende faktor var, at VP8 kom ret sent på banen og en række virksomheder var allerede begyndt at tage H.264 til sig på det tidspunkt. Bølgerne gik højt i en periode og Google annoncerede offentligt at de ville fjerne understøttelsen af H.264 i deres Chrome-browser på samme måde, som Microsoft og Apple havde gjort det onde mod VP8, men Google gjorde aldrig alvor af deres trussel.

Nu kommer HEVC og igen har Google et alternativ klar kaldet VP9, som er mere eller mindre lige så effektivt som HEVC. Denne gang er Google med i kapløbet meget tidligere og har allerede indbygget VP9-understøttelse i deres Chrome-browser. Samme magtkamp skal udspilles, men forskellen er blot, at Apple denne gang ikke kun har Mac, men også millioner af iOS-enheder på banen. Tilsvarende har tv-producenterne og tv-udbyderne mere eller mindre taget valget om HEVC fremfor VP9. Det er ikke usandsynligt, at Google vil udbrede VP9 igennem f.eks. altdominerende YouTube, men problemet for Google er blot, at de sideløbende bliver nødt til at komprimere alle YouTube-klip i HEVC (eller lade dem være i mpeg4 H.264) for ellers vil de ikke afspille på alle de enheder, som ikke kører Android eller Chrome-browseren. Google bruger allerede VP8 i YouTube sideløbende med H.264 i dag, uden det dog har gjort noget særlig positivt for udbredelsen af VP8-formatet.

Apple har allerede indikeret, at de vil satse på HEVC (og dermed ikke VP9). Microsoft har ikke givet en offentlig melding endnu. Tv-producenterne og mange indholdsleverandører peger på HEVC. Historien er ved at gentage sig. Forvent ikke at Google VP9 slår igennem. Vi vil blive forbavsede, hvis det sker. Når du står og skal købe nyt udstyr i de kommende år vil det HEVC - og ikke VP9 - du skal gå efter som en must-have feature. For HEVC er efterfølgeren til mpeg4.



Del på:


Flere fokusartikler