H.266/VVC nadchodzi

dodano: 2020-10-12 14:45 | aktualizacja: 2020-10-12 19:00
autor: Anita Kaźmierska | źródło: SAT Kurier 7-8/2020

Po kilku latach badań i prac, w lipcu br. oficjalnie przyjęty został nowy standard kompresji wideo H.266/VVC – Versatile Video Coding. Kiedy zacznie być stosowany? Na jak dużą oszczędność pasma pozwoli? Odpowiedzi na te i inne pytania można znaleźć w niniejszym artykule.

satkurier.pl

Prosimy o wyłączenie blokowania reklam i odświeżenie strony.

Czym jest standard kompresji wideo?

Standard kompresji wideo to oficjalnie przyjęty format dla przechowywania lub transmisji treści wideo (pliku lub strumienia danych), posiadający specyfikację techniczną ujętą w formie dokumentu zatwierdzoną przez odpowiednie organy standaryzacyjne. Celem kompresji jest uzyskanie pliku o jak najmniejszym rozmiarze lub strumienia danych o jak najniższej przepływności przy zachowaniu tej samej jakości w rozumieniu percepcyjnym (w założeniu ludzkie oko ma nie dostrzec pogorszenia jakości).

Standard kompresji a kodek

Niekiedy można się spotkać, że H.265/HEVC czy H.264/MPEG-4 nazywany jest kodekiem. Nie jest to jednak poprawne użycie tego terminu. Bowiem kodek wideo to oprogramowanie (lub sprzęt) umożliwiające kompresję/dekompresję przy użyciu formatu/standardu wideo. Przykładami popularnych kodeków są Xvid, DivX czy FFmpeg.

**Rys. 1. Porównanie standardów kompresji w zakresie podziału obrazu na bloki, źródło: ATEME**

Trochę historii

Pierwszym standardem kompresji cyfrowego wideo był H.120, opracowany przez CCITT (obecnie ITU-T) w 1984 roku. Jednak H.120 nie był używany w praktyce, ponieważ jego wydajność była zbyt niska – stosowany algorytm DPCM okazał się niewystarczający.

Pod koniec lat 80. wiele firm zaczęło eksperymentować z nowym algorytmem DCT, który zresztą jest używany po dziś dzień. H.261, zatwierdzony w 1988 roku, był pierwszym standardem szeroko wykorzystywanym, głównie na potrzeby wideokonferencji. Został opracowany na podstawie patentów wielu firm, w tym Hitachi, PictureTel, NTT, BT i Toshiba.

Nadal używany na całym świecie standard H.262/MPEG-2 Part 2 został zatwierdzony w 1995 roku. Pracowali nad nim tacy giganci, jak Sony, Thomson i Mitsubishi. Okazał się bardzo popularny zwłaszcza dla transmisji satelitarnej DVB-S w rozdzielczości SD, a także dla filmów DVD.

W 1996 roku opublikowano standard H.263, służący głównie dla wideokonferencji, a kolejne lata przyniosły królującego obecnie H.264/MPEG-4 AVC, choć powoli wypieranego już przez H.265/HEVC.

Starszy H.264/MPEG-4 AVC został zatwierdzony w 2003 roku, czyli przed niemal 20 laty, natomiast nowszy H.265/HEVC, którego udział w rynku dopiero rośnie, stał się oficjalnym standardem w 2013 roku (rys. 2 i 3).

**Rys. 2. Historia standaryzacji formatów kompresji wideo, źródło: RWTH Aachen**

**Rys. 3. Historia standaryzacji formatów kompresji wideo, w tym tych od Google, AOMedia i Microsoftu, źródło: ATEME**

Z doświadczenia wynika, że potrzeba 3-4 lat od zatwierdzenia standardu kompresji wideo, by na rynku zaczęły masowo pojawiać się telewizory i inne urządzenia z nim zgodne. Prawdopodobnie tak samo będzie w przypadku H.266/VVC – w 2023 lub 2024 roku nastąpi boom na ten standard, a dominacja w kontekście udziału w rynku najwcześniej w 2030 roku.

H.266/VVC

VVC został opracowany przez wspólny zespół ekspertów ITU-T i ISO/IEC znany jako Joint Video Experts Team (JVET), który stanowi partnerstwo ITU-T Study Group 16 Question 6 (znanej jako VCEG) i ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11 (znanej jako MPEG).

W prace nad standardem H.266/VVC zaangażowani byli: Fraunhofer HHI, a także tacy globalni giganci, jak Apple, Ericsson, Intel, Huawei, Microsoft, Qualcomm i Sony.

Stworzeniu tego nowego formatu przyświecały dwa główne cele. Pierwszym z nich było opracowanie technologii kompresji wideo o możliwościach znacznie przewyższających możliwości poprzednich generacji takich standardów. Drugim celem było to, by technologia była wysoce wszechstronna (versatile = wszechstronny) dla efektywnego wykorzystania w rozszerzonym zakresie zastosowań.

Kluczowe obszary zastosowań dla standardu H.266/VVC obejmują w szczególności wideo w ultrawysokiej rozdzielczości (np. o rozdzielczości 4K 3840 x 2160 lub 8K 7620 x 4320, z 10- lub 12-bitową głębią koloru według rekomendacji ITU-R BT.2100), wideo o wysokim zakresie dynamiki (HDR) i szerokiej gamie kolorów (WCG) oraz wideo 360°.

Dla H.266/VVC planowany jest jednolity i przejrzysty model licencjonowania oparty na zasadzie FRAND (sprawiedliwy, rozsądny i niedyskryminujący). W tym celu powstało tak zwane Media Coding Industry Forum (MC-IF).

Należy podkreślić, że nie opracowano jeszcze kodeka dla H.266/VVC. Nowe chipy wspierające H.266/VVC są obecnie w fazie rozwoju, natomiast premiera oprogramowania planowana jest na jesień 2020 roku.

– Tej jesieni Fraunhofer HHI opublikuje pierwsze oprogramowanie obsługujące nowy standard H.266/VVC zarówno w kontekście kompresji, jak i dekompresji – powiedział dr Thomas Schierl, dyrektor ds. kompresji wideo i uczenia maszynowego w niemieckim instytucie Fraunhofer HHI.