Codifica video ad alta efficienza (HEVC) / H.265

L'High Efficiency Video Coding (HEVC), noto anche come H.265 e MPEG-H Part 2, è uno standard di compressione video, uno dei numerosi potenziali successori dell'AVC ampiamente diffuso (H.264 o MPEG-4 Part 10). Rispetto ad AVC, HEVC offre circa il doppio del rapporto di compressione dei dati allo stesso livello di qualità video o una qualità video sostanzialmente migliorata alla stessa velocità in bit. Supporta risoluzioni fino a 8192 × 4320, incluso 8K UHD.

Nella maggior parte dei casi, HEVC è un'estensione dei concetti in H.264 / MPEG-4 AVC. Entrambi funzionano confrontando diverse parti di un fotogramma di video per trovare aree ridondanti, sia all'interno di un singolo fotogramma sia con fotogrammi successivi. Queste aree ridondanti vengono quindi sostituite con una breve descrizione invece dei pixel originali. I principali cambiamenti per HEVC includono l'espansione del confronto dei pattern e delle aree di codifica delle differenze da 16 × 16 pixel alle dimensioni fino a 64 × 64, segmentazione delle dimensioni dei blocchi variabili migliorata, migliore previsione "intra" all'interno della stessa immagine, movimento migliorato previsione dei vettori e fusione della regione del movimento, filtraggio migliorato della compensazione del movimento e un'ulteriore fase di filtraggio chiamata filtraggio offset adattativo campione. L'uso efficace di questi miglioramenti richiede molte più capacità di elaborazione del segnale per la compressione del video, ma ha un impatto minore sulla quantità di calcolo necessaria per la decompressione.

HEVC è stato sviluppato dal Joint Collaborative Team su Video Coding (JCT-VC), una collaborazione tra ISO / IEC MPEG e ITU-T VCEG. Il gruppo ISO / IEC fa riferimento ad esso come MPEG-H Part 2 e ITU-T come H.265. La prima versione dello standard HEVC è stata ratificata a gennaio 2013 e pubblicata a giugno 2013. La seconda versione, con estensioni multiview (MV-HEVC), estensioni di gamma (RExt) e estensioni di scalabilità (SHVC), è stata completata e approvata nel 2014 e pubblicati all'inizio del 2015. Le estensioni per i video 3D (3D-HEVC) sono state completate all'inizio del 2015 e le estensioni per la codifica dei contenuti dello schermo (SCC) sono state completate all'inizio del 2016 e pubblicate all'inizio del 2017, che includono video contenenti grafica, testo, o animazione e (o al posto di) scene video catturate dalla videocamera.

HEVC contiene tecnologie coperte da brevetti di proprietà delle organizzazioni che hanno partecipato al JCT-VC. L'implementazione di un dispositivo o un'applicazione software che utilizza HEVC può richiedere una licenza dai titolari dei brevetti HEVC. ISO / IEC e ITU richiedono alle società che appartengono alle loro organizzazioni di offrire i loro brevetti in termini di licenza Reason ragionevole e non discriminatoria. Le licenze di brevetto possono essere ottenute direttamente da ciascun titolare di brevetto o tramite organismi di licenza di brevetto, come MPEG LA, HEVC Advance e Velos Media. Le commissioni di licenza combinate attualmente offerte da tutti gli organismi che concedono licenze di brevetto sono più alte di quelle di AVC. Le tariffe di licenza sono uno dei motivi principali per cui l'adozione di HEVC è stata scarsa sul Web ed è il motivo per cui alcune delle più grandi aziende tecnologiche (Amazon, AMD, ARM, Cisco, Google, Intel, Microsoft, Mozilla, Netflix, Nvidia e altro) hanno aderito all'Alliance for Open Media, che mira a finalizzare il formato di codifica video alternativo royalty-free AV1 entro la fine del 2017.

Caratteristiche

HEVC è stato progettato per migliorare sostanzialmente l'efficienza di codifica rispetto a HP AV.2 H.264 / MPEG-4, vale a dire per ridurre i requisiti di bitrate della metà con qualità di immagine comparabile, a spese di una maggiore complessità computazionale. HEVC è stato progettato con l'obiettivo di consentire ai contenuti video di avere un rapporto di compressione dei dati fino a 1000: 1. A seconda dei requisiti dell'applicazione, gli encoder HEVC possono compromettere la complessità computazionale, il tasso di compressione, la robustezza degli errori e il tempo di ritardo della codifica. Due delle funzionalità chiave in cui HEVC è stato migliorato rispetto all'AVC H.264 / MPEG-4 era il supporto per video con risoluzione più elevata e metodi di elaborazione paralleli migliorati.

HEVC è mirato ai display HDTV di nuova generazione e ai sistemi di acquisizione dei contenuti che dispongono di frame rate e risoluzioni dello schermo progressivi da QVGA (320x240) a 4320p (7680x4320), oltre a una migliore qualità dell'immagine in termini di livello di rumore, spazi cromatici e dinamica gamma.