Nové kompresní formáty: MPEG-4 na ústupu?
23.2.2011, Pavel Zubatý, článek
Komprimace dat a video, kdysi těžko myslitelná kombinace. Změnu přinesl formát MPEG-2 umožňující kvalitní digitalizaci videa. Pozdější MPEG-4 dokonce „zvládlo“ HD při rozumné přenosové rychlosti. A nyní to dokonce vypadá, že brzy nastane čas pro nový formát.
Kapitoly článku:
- Nové kompresní formáty: MPEG-4 na ústupu?
- Testy vypadají slibně
- Suma sumárum
Než se pustíme do popisu komprimačních formátů nové generace, musím vás varovat, že se momentálně jedná o „pár“ let vzdálenou budoucnost. V současné době stále probíhá intenzivní výzkum a aktuálně je hotový pouze prototyp. Snad tento příslib blízké budoucnosti není pro nikoho příliš velkým zklamáním, ostatně na plnohodnotné velké OLED televizory už také delší dobu čekají zástupy zvědavců, a zatím bez úspěchu. Možná tak nakonec přijde doba praktického využití moderních zobrazovacích technologií ruku v ruce s novými kompresními formáty videa.
Porovnání velikosti (rozlišení) obrazu formátu SD (720 × 576 px), FullHD (1920 × 1080 px) a Ultra HD (7680 × 4320 px).
Nový formát, prozatím označovaný jako HEVC (z angl. High Efficiency Video Coding, neboli Vysoce účinné kódování videa), má umožnit vysílání v Ultra vysokém rozlišení (UHD, Ultra High Definition), což obnáší obrazové rozlišení až 8K × 4K (35 Mpx, 8192 × 4320 px). I přes takto vysoké rozlišení obrazu však vystačí s pouze poloviční přenosovou rychlostí ve srovnání s nynějším standardem MPEG-4 AVC/H.264. Cenou za takto vysoké rozlišení v rozumné kvalitě ovšem budou vyšší nároky na „železo“ dekodérů, Set-top boxů, (HT)PC nebo televizorů.
Projektory s UHD rozlišením se již dnes běžně používají, zejména v digitálních kinosálech, zdrojová data k projekci jsou uložena na výkonných uložištích s obrovskými datovými toky, nový kompresní standard by mohl přinést odlehčení požadavků na objem přenášených dat.
Pojďme to vzít popořadě. V našich končinách zatím není ani dokončena základní digitalizace pozemního vysílání (DVB-T), pro kterou je používán formát MPEG-2 (známý z DVD), s rozlišením standardu PAL (720 × 576 px, příp. 704 × 576 px), natož přechod na vysílání ve vysokém rozlišení (HD), pro které se využívá standardu H.264/MPEG-4 AVC. Přitom obecně platí, že každá nová generace komprimačních algoritmů vyžaduje poloviční přenosovou rychlost (bit rate) než generace předešlá, při zachování stejného rozlišení obrazu a jeho subjektivní kvality.
Diagram dosavadních MPEG standardů a jejich využití ve VideoCD, DVD a DVB vysílání (zdroj: wikipedia).
Proto lze uplatnění HEVC očekávat nejdříve u komprimovaných video souborů, ať už uložených na disku domácího počítače nebo u provozovatele streamovaného videa. Až později se dočkáme rozšíření na satelitní transpondéry a pozemní vysílače. Dokonce už existují plány na nasazení této technologie do běžného provozu, přestože formát HEVC ještě neopustil laboratoře. Jak to tedy bude dál?
Za vznikem tohoto (budoucího) standardu stojí dvě standardizační organizace – ISO/IEC MPEG a ITU-T VCEG. Spolupráce těchto organizací stála už dříve za vznikem nynějších standardů (norem) MPEG-2 p2/H.262 a MPEG-4 AVC/H.264. Prvním krokem této aliance směrem k multimediální budoucnosti byla výzva k podávání návrhů na nový standard komprimovaného videa, která byla zveřejněna v lednu 2010. Celkem přišlo úctyhodných 27 různých návrhů!
Podobné jednoduché klipy zřejmě tvořily testovací sadu pro posouzení kvality obrazu komprimovaného pomocí nových algoritmů.
Každý návrh kompresního formátu musel projít řadou testů, které sestávaly z 18 video sekvencí, 5 přenosových rychlostí a dvou limitujících podmínek. Tyto video sekvence pokrývaly pětici běžně využívaných rozlišení, od čtvrtinového WVGA až po 4K × 2K. Přenosové rychlosti byly zvoleny tak, aby odpovídaly očekávané míře kvality dekódování, např. 1080řádkové sekvence (50–60 Hz) procházely testy s přenosovou rychlostí od 2 do 10 Mb/s, což by mělo zhruba odpovídat 4 až 20 Mb/s videu formátu MPEG-4 AVC.
Porovnání velikosti (rozlišení) obrazu formátu SD (720 × 576 px), FullHD (1920 × 1080 px) a Ultra HD (7680 × 4320 px).
Nový formát, prozatím označovaný jako HEVC (z angl. High Efficiency Video Coding, neboli Vysoce účinné kódování videa), má umožnit vysílání v Ultra vysokém rozlišení (UHD, Ultra High Definition), což obnáší obrazové rozlišení až 8K × 4K (35 Mpx, 8192 × 4320 px). I přes takto vysoké rozlišení obrazu však vystačí s pouze poloviční přenosovou rychlostí ve srovnání s nynějším standardem MPEG-4 AVC/H.264. Cenou za takto vysoké rozlišení v rozumné kvalitě ovšem budou vyšší nároky na „železo“ dekodérů, Set-top boxů, (HT)PC nebo televizorů.
Projektory s UHD rozlišením se již dnes běžně používají, zejména v digitálních kinosálech, zdrojová data k projekci jsou uložena na výkonných uložištích s obrovskými datovými toky, nový kompresní standard by mohl přinést odlehčení požadavků na objem přenášených dat.
Pojďme to vzít popořadě. V našich končinách zatím není ani dokončena základní digitalizace pozemního vysílání (DVB-T), pro kterou je používán formát MPEG-2 (známý z DVD), s rozlišením standardu PAL (720 × 576 px, příp. 704 × 576 px), natož přechod na vysílání ve vysokém rozlišení (HD), pro které se využívá standardu H.264/MPEG-4 AVC. Přitom obecně platí, že každá nová generace komprimačních algoritmů vyžaduje poloviční přenosovou rychlost (bit rate) než generace předešlá, při zachování stejného rozlišení obrazu a jeho subjektivní kvality.
Diagram dosavadních MPEG standardů a jejich využití ve VideoCD, DVD a DVB vysílání (zdroj: wikipedia).
Proto lze uplatnění HEVC očekávat nejdříve u komprimovaných video souborů, ať už uložených na disku domácího počítače nebo u provozovatele streamovaného videa. Až později se dočkáme rozšíření na satelitní transpondéry a pozemní vysílače. Dokonce už existují plány na nasazení této technologie do běžného provozu, přestože formát HEVC ještě neopustil laboratoře. Jak to tedy bude dál?
Pod pokličkou
Za vznikem tohoto (budoucího) standardu stojí dvě standardizační organizace – ISO/IEC MPEG a ITU-T VCEG. Spolupráce těchto organizací stála už dříve za vznikem nynějších standardů (norem) MPEG-2 p2/H.262 a MPEG-4 AVC/H.264. Prvním krokem této aliance směrem k multimediální budoucnosti byla výzva k podávání návrhů na nový standard komprimovaného videa, která byla zveřejněna v lednu 2010. Celkem přišlo úctyhodných 27 různých návrhů!
Podobné jednoduché klipy zřejmě tvořily testovací sadu pro posouzení kvality obrazu komprimovaného pomocí nových algoritmů.
Každý návrh kompresního formátu musel projít řadou testů, které sestávaly z 18 video sekvencí, 5 přenosových rychlostí a dvou limitujících podmínek. Tyto video sekvence pokrývaly pětici běžně využívaných rozlišení, od čtvrtinového WVGA až po 4K × 2K. Přenosové rychlosti byly zvoleny tak, aby odpovídaly očekávané míře kvality dekódování, např. 1080řádkové sekvence (50–60 Hz) procházely testy s přenosovou rychlostí od 2 do 10 Mb/s, což by mělo zhruba odpovídat 4 až 20 Mb/s videu formátu MPEG-4 AVC.
