H.264. HEVC. VP9. Εάν αυτοί οι όροι δεν σημαίνουν τίποτα για εσάς, δεν είστε μόνοι. Κάθε ένα είναι ένα είδος κωδικοποιητή βίντεο. Αν και είναι υπεύθυνοι για κάθε δευτερόλεπτο βίντεο που παρακολουθούμε στο διαδίκτυο ή σε ένα Blu Ray, οι περισσότεροι άνθρωποι κάθονται στο σπίτι και παρακολουθούν Netflix στο δικό τους Ρόκους ή έξυπνες τηλεοράσεις δεν έχουν ελάχιστο λόγο να τα σκεφτόμαστε.
Περιεχόμενα
- Τι είναι ένας κωδικοποιητής;
- Τι συμβαίνει με όλα αυτά τα γράμματα;
- Γιατί να με ενδιαφέρουν οι κωδικοποιητές;
- Εντάξει, τι αλλάζει;
- Τι σημαίνει όλο αυτό για μένα;
- Το μέλλον είναι λαμπρό
Ωστόσο, οι πρόσφατες εξελίξεις στον κόσμο των κωδικοποιητών πρόκειται να φέρουν μερικές συναρπαστικές αλλαγές στον τρόπο λειτουργίας της ροής βίντεο, μαζί με ορισμένες πιθανές παγίδες. Εδώ είναι όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε.
Προτεινόμενα βίντεο
Τι είναι ένας κωδικοποιητής;
Πριν ξεκινήσουμε, ας συζητήσουμε γρήγορα τι είναι οι κωδικοποιητές και γιατί φαίνεται να υπάρχουν τόσοι πολλοί διαφορετικοί τρόποι επισήμανσης τους.
Εάν γνωρίζετε ήδη πολλά για αυτά τα πράγματα, μπορεί να πηδάτε πάνω-κάτω, ουρλιάζοντας, "Σταματήστε να μπερδεύετε τους κωδικοποιητές με τις μορφές κωδικοποίησης βίντεο, δεν είναι το ίδιο!" Έχεις δίκιο, είναι διαφορετικά. Αλλά για τους περισσότερους ανθρώπους, αυτή η διάκριση δεν σημαίνει πολλά, επομένως θα παραμείνουμε στον όρο κωδικοποιητής, ζητώντας συγγνώμη από την τεχνική κοινότητα.
Η λέξη κωδικοποιητής είναι ένα portmanteau - μια λέξη που συνδυάζει δύο άλλες λέξεις - του "encode" και "decode". Περιγράφει α μέθοδο λήψης ενός συγκεκριμένου τύπου αρχείου (σε αυτήν την περίπτωση αρχείου βίντεο) και αλλαγής του μέσω μιας διαδικασίας κωδικοποίησης. Η κωδικοποίηση μπορεί να επιτύχει πολλά πράγματα, αλλά συνήθως, κάνει το αρχείο μικρότερο χρησιμοποιώντας τεχνικές συμπίεσης.
Φυσικά, όταν ένα αρχείο έχει κωδικοποιηθεί και αποσταλεί μέσω Διαδικτύου ή αποθηκευτεί σε δίσκο, πρέπει επίσης να αποκωδικοποιηθεί από οποιαδήποτε συσκευή ή εφαρμογή είναι υπεύθυνη για την αναπαραγωγή του βίντεο και ένας κωδικοποιητής περιγράφει τη μέθοδο εκτέλεσης αυτού του μέρους πολύ.
Εάν είστε εξοικειωμένοι με τη μορφή MP3, τότε είστε ήδη εξοικειωμένοι με τον κωδικοποιητή, ακόμα κι αν δεν το ξέρατε. Η μορφή ήχου MP3 που κατέλαβε τον κόσμο της μουσικής πριν από περισσότερα από 20 χρόνια είναι στην πραγματικότητα ένας κωδικοποιητής ήχου που μπορεί να συρρικνώσει ένα κομμάτι ήχου CD σε λιγότερο από το ένα δέκατο του αρχικού του μεγέθους.
Τι συμβαίνει με όλα αυτά τα γράμματα;
Ως τεχνικά πρότυπα, οι κωδικοποιητές τείνουν να λαμβάνουν το είδος των ετικετών που μόνο ένας μηχανικός θα μπορούσε να αγαπήσει. Τα H.263, H.264 και H.265 είναι όλα παραδείγματα αυτών των ετικετών. Αλλά μαζί με τις επίσημες ονομασίες τους, οι κωδικοποιητές έχουν συχνά ένα φιλικό όνομα όπως "Υψηλής απόδοσης Κωδικοποίηση βίντεο», η οποία φυσικά συντομεύεται σε HEVC (α, όλα έχουν να κάνουν με τα πράγματα μικρότερα, σωστά?).
Το πιο διάσημο παράδειγμα ενός τεχνικού προτύπου στο οποίο δίνεται φιλικό όνομα είναι το IEEE 802.11. Για τους περισσότερους από εμάς, το ξέρουμε απλώς ως "Wi-Fi".
Γιατί να με ενδιαφέρουν οι κωδικοποιητές;
Ειλικρινά, οι μόνοι άνθρωποι που πρέπει πραγματικά να νοιάζονται για τους κωδικοποιητές είναι οι μηχανικοί που τους αναπτύσσουν και οι εταιρείες υπηρεσιών υλικού, λογισμικού και ροής που πρέπει να τους εφαρμόσουν.
Αλλά οι κωδικοποιητές μπορούν να έχουν άμεσο αντίκτυπο στην ποιότητα του βίντεο που βλέπουμε, στην ποσότητα των δεδομένων που καταναλώνει το βίντεο στα προγράμματα δεδομένων κινητής τηλεφωνίας ή στο σπίτι μας και στις επιλογές μας όταν πηγαίνουμε να αγοράσουμε μια νέα τηλεόραση ή συσκευή πολυμέσων ροής.
Ως εκ τούτου, αξίζει να παρακολουθείτε τις εξελίξεις στον κόσμο των κωδικοποιητών βίντεο για να βεβαιωθείτε ότι μπορείτε να επωφεληθείτε από τα πιο πρόσφατα πλεονεκτήματα που προσφέρουν.
Εντάξει, τι αλλάζει;
Μπορείτε να σκεφτείτε την εξέλιξη των κωδικοποιητών τόσο στον κόσμο του ήχου όσο και του βίντεο ως μια ατέρμονη αναζήτηση για την εύρεση πιο αποτελεσματικών τρόπων μείωσης του μεγέθους ενός δεδομένου αρχείου διατηρώντας παράλληλα την ποιότητά του.
Το τελευταίο σημαντικό επίτευγμα σε αυτή την αποστολή συνέβη το 2013, όταν έκανε το ντεμπούτο του το H.265 - πιο γνωστό ως HEVC. Είχε τη δυνατότητα λήψης ενός αρχείου βίντεο και συμπίεσης στο μισό του μεγέθους που μπορούσε να πετύχει ο προηγούμενος καλύτερος κωδικοποιητής (H.264 AVC), και το έκανε χωρίς καμία απώλεια ποιότητας.
Σε πραγματικούς όρους, αυτό σήμαινε ότι αν μεταδίδατε ένα 4Κ ανάλυση βίντεο χρησιμοποιώντας H.264, θα απαιτούσε 32 Mbps εύρους ζώνης. Χρησιμοποιώντας το HEVC, το ίδιο βίντεο χρειαζόταν μόνο περίπου 15 Mbps.
Αλλά το HEVC είναι τώρα επτά ετών (που σημαίνει ότι η ίδια η τεχνολογία είναι ακόμα παλαιότερη) και ήρθε η ώρα να περάσει τη δάδα σε μια νέα γενιά κωδικοποιητών.
H.266 VVC
H.266 Ευέλικτη κωδικοποίηση βίντεο (VVC) είναι το πνευματικό τέκνο του Ινστιτούτου Fraunhofer Heinrich Hertz, της ίδιας ομάδας που ανέπτυξε τη διάσημη μορφή ήχου MP3, καθώς και τα AVC και HEVC. Αναφέρεται επίσης ως Future Video Coding (FVC) — σοβαρά, πόσα ονόματα μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για την ίδια τεχνολογία; — Το VVC μπορεί να μειώσει το εύρος ζώνης που απαιτείται για ένα δεδομένο βίντεο κατά επιπλέον 50% έναντι του HEVC.
Σε ένα παράδειγμα που παρέχεται από την Fraunhofer, χρησιμοποιώντας HEVC, θα χρειαστείτε 10 GB δεδομένων για να μεταδώσετε ένα βίντεο 4K 90 λεπτών. Με το VVC, απαιτούνται μόνο 5 GB δεδομένων για να επιτευχθεί η ίδια ποιότητα.
Η Fraunhofer HHI ανέπτυξε το VVC με την υποστήριξη πολλών κορυφαίων εταιρειών ηλεκτρονικών, συμπεριλαμβανομένων των Apple, Ericsson, Intel, Huawei, Microsoft, Qualcomm και Sony. Το πρότυπο οριστικοποιήθηκε στις 7 Ιουλίου 2020.
AV1
Το να τρέχει παράλληλα με την ανάπτυξη του VVC είναι AV1, ένας κωδικοποιητής που αναπτύσσεται από την Συμμαχία για Ανοιχτά Μέσα (AOM), ένας μη κερδοσκοπικός οργανισμός του οποίου τα μέλη περιλαμβάνουν την Amazon, την Apple, Facebook, Google, Samsung και ίσως το πιο αξιοσημείωτο, Netflix.
Το AV1 φέρεται να προσφέρει κατά μέσο όρο 30% εξοικονόμηση εύρους ζώνης σε σχέση με το HEVC — αλλά πιθανώς έως και 40%.
Γιατί θα χρειαστούμε το AV1 εάν το VVC είναι πιο αποτελεσματικό; Λοιπόν, ένας μεγάλος λόγος είναι τα χρήματα. Το AV1 είναι χωρίς δικαιώματα, πράγμα που σημαίνει ότι ο καθένας είναι ελεύθερος να το χρησιμοποιήσει χωρίς να πληρώσει δεκάρα. Το VVC, από την άλλη πλευρά, απαιτεί άδεια επί πληρωμή.
Αν η εξοικονόμηση κόστους που συνεπάγεται η ατέλεια δεν ήταν ήδη αρκετό πλεονέκτημα για το AV1, έχει άλλον έναν άσο στο μανίκι του: το Netflix έχει ήδη άρχισε να χρησιμοποιεί το AV1 σε περιορισμένη χωρητικότητα κατά τη ροή σε Android συσκευές. Όταν η μεγαλύτερη δύναμη στη ροή βίντεο υποστηρίζει την τεχνολογία σας, αυτό είναι καλό σημάδι ότι θα υιοθετηθεί ευρέως από άλλους.
Παρά τα πλεονεκτήματά του, η πορεία προς τα εμπρός για το AV1 μπορεί να μην είναι χωρίς λόξυγκα. Παρόλο που η ΑΟΜ έχει κήρυξε τον κωδικοποιητή ως χωρίς δικαιώματα, υπάρχει κάποιο ερώτημα σχετικά με το εάν έχει ή όχι τη δυνατότητα να κάνει αυτή τη δήλωση.
Σίσβελ, μια οντότητα που κατέχει ή κατέχει τα δικαιώματα πολλών διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας τεχνολογίας, ισχυρίζεται ότι το AV1 δεν είναι απαλλαγμένο από δικαιώματα εκμετάλλευσης και έχει δημιουργήσει έναν ιστότοπο που πουλάει άδειες AV1. Το επιχείρημα είναι ότι το AV1 κατασκευάστηκε πάνω από κάποια πνευματική ιδιοκτησία (IP) του Sisvel — καθώς και την IP άλλων εταιρειών που έχουν προσχωρήσει στη Sisvel — και επομένως δεν μπορούν να απαλλαγούν από αδειοδότηση αμοιβές.
Δεδομένου ότι ένα κακώς εκτελούμενο και κατακερματισμένο πρόγραμμα αδειοδότησης συνέβαλε στην κακή απορρόφηση του HEVC, το AV1 θα μπορούσε να αντιμετωπίσει παρόμοια εμπόδια εάν η AOM και η Sisvel δεν μπορούν να εξαφανίσουν τις διαφορές τους.
MPEG-5 EVC
Τέλος, το Moving Pictures Expert Group (MPEG) - οι ίδιοι άνθρωποι που δημιούργησαν το πρότυπο MPEG-2 που χρησιμοποιείται για όλες τις ψηφιακές τηλεοπτικές εκπομπές ATSC - ολοκλήρωσε πρόσφατα τον κωδικοποιητή επόμενης γενιάς. MPEG-5 Βασική κωδικοποίηση βίντεο (EVC).
Η Huawei, η Qualcomm και η Samsung το έχουν ήδη εγκρίνει και έχουν δεσμευτεί να ανακοινώσουν τους όρους αδειοδότησης εντός των επόμενων δύο ετών. Όπως το VVC και το AV1, το EVC υπόσχεται μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα έναντι του HEVC — έως και 25% λιγότερο εύρος ζώνης που απαιτείται — αλλά το EVC ακολουθεί διαφορετικό δρόμο για να φτάσει εκεί. Αντί να δημιουργήσει ένα εντελώς νέο σύστημα κωδικοποίησης βίντεο, εφαρμόζει νέες τεχνικές κωδικοποίησης σε υπάρχοντες κωδικοποιητές όπως AVC, HEVC, ακόμη και AV1.
Τι σημαίνει όλο αυτό για μένα;
Προς το παρόν… τίποτα. Λυπούμαστε, γνωρίζουμε ότι αυτές ήταν πολλές πληροφορίες για επεξεργασία για μια τόσο μικρή ανταμοιβή, αλλά δείτε γιατί δεν περιμένουμε ότι αυτοί οι νέοι κωδικοποιητές θα έχουν αντίκτυπο σύντομα.
Παρόλο που είναι τώρα 17 ετών, το H.264 AVC εξακολουθεί να έχει ένα τεράστιο κομμάτι της αγοράς κωδικοποιητών βίντεο: 82% από το 2018 σύμφωνα με τουλάχιστον μία εκτίμηση. Η HEVC, αντίθετα, απολάμβανε μόνο το 12% το ίδιο έτος.
Η αποτυχία της HEVC να αρπάξει ένα μεγαλύτερο κομμάτι της πίτας κατά τη διάρκεια της επτάχρονης ύπαρξής της έχει αποκαλυφθεί ως επί το πλείστον σε μια φωλιά αρουραίων όρων αδειοδότησης που ορισμένοι έχουν χαρακτηρίσει ως περίπλοκους και άδικους εφαρμόστηκε.
Το VVC είναι σαφώς ένα μεγάλο άλμα προς τα εμπρός από τεχνολογική άποψη, αλλά οι παρατηρητές έχουν ήδη επισημάνει ότι θα μπορούσε να έχει την ίδια μοίρα με το HEVC παρά τη δέσμευση της Fraunhofer HHI για ένα ενιαίο και διαφανές μοντέλο αδειοδότησης που βασίζεται στην αρχή FRAND (δηλαδή δίκαιο, εύλογο και χωρίς διακρίσεις).
Τόσο το VVC όσο και το AV1 είναι σε θέση να προσφέρουν τα εντυπωσιακά κέρδη απόδοσης επειδή βασίζονται σε υπολογιστικά βαρείς αλγόριθμους. Με άλλα λόγια, οποιαδήποτε συσκευή αναπαραγωγής, όπως μια έξυπνη τηλεόραση ή μια συσκευή αναπαραγωγής πολυμέσων ροής που είναι συμβατή με αυτούς τους νέους κωδικοποιητές θα πρέπει να συσκευάσει κάποια σοβαρή υπολογιστική ιπποδύναμη — πιθανώς πολύ μεγαλύτερη από αυτή που μπορεί να έχει η τρέχουσα γενιά συσκευών του.
Εάν είστε το Netflix ή οποιοσδήποτε άλλος πάροχος ροής ή βίντεο που βασίζεται σε δίσκο, μάλλον δεν έχει νόημα για να αναπτύξετε ευρεία υποστήριξη ενός νέου κωδικοποιητή έως ότου ένας σημαντικός αριθμός πελατών σας μπορεί να επωφεληθεί το.
Το μέλλον είναι λαμπρό
Ας αφήσουμε μια θετική νότα. Παρά τα οικονομικά και τεχνολογικά εμπόδια που αντιμετωπίζουν αυτοί οι νέοι κωδικοποιητές βίντεο, μόλις καταλαγιάσει η σκόνη και αρχίζουν να αναπτύσσονται, θα είναι πολύ καλό για τους ανθρώπους που θέλουν να απολαύσουν 4K, 8K, HDR, ή ό, τι άλλο αποδεικνύεται το επόμενο μεγάλο πράγμα στο βίντεο.
Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα των πιο αποτελεσματικών κωδικοποιητών είναι ότι μπορούν να προσφέρουν την ίδια εικόνα υψηλής ποιότητας που έχουμε συνηθίσει, αλλά με χαμηλότερο εύρος ζώνης.
Εάν το οικιακό σας πακέτο Διαδικτύου δεν διαθέτει απεριόριστα δεδομένα, αυτό σημαίνει ότι θα μπορείτε να μεταδίδετε διπλάσιες ταινίες 4K προτού βάλετε το όριο. Μόλις οι ταινίες 8K γίνουν mainstream, δεν θα είναι η τεράστια απορρόφηση της χωρητικότητας του δικτύου (και του σχεδίου δεδομένων σας) που θα ήταν αν τις παρακολουθούσατε με τους σημερινούς κωδικοποιητές.
Και όσο σπουδαίο κι αν είναι αυτό για όσους βρίσκονται στο σπίτι, είναι ακόμη πιο σημαντικό για τους χρήστες κινητών που συνήθως έχουν πολύ πιο περιοριστικά δικαιώματα δεδομένων.
Είναι επίσης πιθανό η χρήση αυτών των νέων κωδικοποιητών να μειώσει τις τιμές συνδρομής μέσων ροής. Αυτό μπορεί να είναι υπερβολικά αισιόδοξο, αλλά σκεφτείτε το εξής: Εάν το Netflix άλλαζε ολόκληρη τη βιβλιοθήκη περιεχομένου του σε βίντεο που είχαν έχει κωδικοποιηθεί με χρήση VVC, όχι μόνο θα μείωνε το εύρος ζώνης του δικτύου κατά το ήμισυ, αλλά θα μείωνε τις ανάγκες αποθήκευσης κατά το ήμισυ πολύ.
Θα μεταβιβάσει αυτές τις οικονομίες στους πελάτες της; Θα ήταν ωραίο να συνέβαινε… τελικά, γιατί η καλύτερη συμπίεση βίντεο να μην μειώσει και τους μηνιαίους λογαριασμούς μας;
Ενημερώθηκε στις 31 Ιουλίου 2020: Καταργήθηκαν οι αναφορές στο AV1 ως τεχνολογία ανοιχτού κώδικα, διευκρίνισε ότι το AV1 είναι θεωρείται ατελώς από την Alliance for Open Media και ότι η Sisvel έχει δημιουργήσει ένα πρόγραμμα αδειοδότησης για AV1.
Συστάσεις των συντακτών
- Πώς δοκιμάζουμε τους δέκτες AV
