H.264 vs H.265 - AVC vs HEVC - Qual é a diferença?
H.265 e H.264 são os padrões originais de codificação de vídeo estabelecidos pelo grupo de especialistas em codificação de vídeo do Setor de Padronização de Telecomunicações da ITU (ITU-T).
Com o rápido desenvolvimento da tecnologia de vigilância por vídeo, o atual padrão H.264 (MPEG-4/AVC) deixou de atender aos requisitos de codificação de vídeo para oferecer maior resolução de imagem. Num futuro não muito distante, os equipamentos de vídeo UHD 4K e 8K UHD se tornarão inevitavelmente o padrão, como é o Full HD de hoje. H.265 entrou no mercado como padrão de compressão de vídeo de próxima geração e está sendo gradualmente introduzido em produtos de vigilância IP de alta definição, tais como câmeras IP HD, NVRs.
O que é H.264 (MPEG-4 AVC)?
H.264, também conhecido como MPEG-4 AVC (Advanced Video Codec), é um padrão de compressão de vídeo desenvolvido em 2003 e um formato amplamente utilizado para gravação, compressão e distribuição de vídeo de alta fidelidade. O H.264 é conhecido por ser o codec padrão para discos Blu-ray. Todos os Blu-ray players devem ser capazes de decodificar o H.264. A grande maioria dos gravadores de vídeo modernos (DVRs) usam H.264 como seu codec principal.
Na época, o desenvolvimento do codec H.264 foi um verdadeiro avanço tecnológico, pois colocou as pessoas envolvidas na televisão, câmeras IP e chamadas em conferência na mesma mesa e deu origem a um padrão que, em geral e por um longo período de tempo, era bom o suficiente para todos.
Resolução de vídeo H.264
H.264 reconhece apenas resoluções até 2048 x 2048
As resoluções suportadas comumente e as relações largura/altura incluem:
- 854 x 480 (16:9 480p)
- 1280 x 720 (16:9 720p)
- 1920 x 1080 (16:9 1080p)
- 640 x 480 (4:3 480p)
- 1280 x 1024 (5:4)
- 1920 x 1440 (4:3)
A decisão da Apple de usar o H.264 contribuiu em certa medida para a popularização desta codificação. Este padrão entrou em milhões de lares, com centenas de milhões de iPads e iPhones, e se tornou o padrão absoluto na codificação de imagens com mais de 80% de participação no mercado.
Comparado aos padrões de codificação anteriores, o H.264 pode produzir maior qualidade de imagem a uma menor taxa de bits, razão pela qual foi adotado pela maioria das pessoas. O H.264 também é amplamente utilizado na transmissão multimídia em rede e em várias indústrias de televisão terrestre de alta definição, televisão via satélite, radiodifusão e outros setores.
Inicialmente, os problemas da introdução massiva do codec H.264 se deveram ao fato de que a decodificação de vídeo HD em tempo real exigia grande potência, para aqueles tempos, da parte de hardware da tecnologia de computadores. A situação se normalizou com a entrada no mercado de processadores multi-core AMD e Intel quando estes se tornaram mais acessíveis ao usuário comum.
O que é H.265 (HEVC)?
O padrão H.265 ou HEVC (High-Efficiency Video Coding), desenvolvido em 2012, se baseia em seu predecessor, o padrão de codificação de vídeo H.264, mantendo algumas tecnologias e melhorando outras. H.265 utiliza técnicas avançadas para melhorar a relação entre codificação, qualidade de codificação, atraso e complexidade de algoritmos para configurações ideais.
O H.265 suporta formatos de quadros até 8K (UHDTV) com uma resolução de 8192 × 4320 pixels
As melhorias do H.265 em relação ao H.264 incluem:
- aumento da eficiência de compressão,
- maior confiabilidade
- a capacidade de se recuperar de erros
- diminuição da latência em tempo real
- tempo reduzido de aquisição de canais e latência de acesso aleatório, e complexidade reduzida.
A arquitetura de codificação H.265/HEVC é aproximadamente similar à H.264/AVC e inclui principalmente:
- previsão interna
- previsão externa
- transformação
- quantificação
- filtro de desbloqueio,
- codificação de entropia e outros módulos.
Entretanto, na arquitetura de codificação HEVC, tudo está dividido em três blocos principais:
- unidade codificadora (CU)
- Unidade de previsão (PU)
- Unidade de conversão (TU)
H.265 vs H.264
A diferença entre H.264 e H.265 reside principalmente na largura de banda de transmissão e nos requisitos de armazenamento. O H.265, graças à otimização do algoritmo H264, pode realizar a transmissão de imagem digital de definição padrão a uma velocidade inferior a 1Mbps. H.265 pode realizar a transmissão convencional de vídeo e áudio de alta definição 720P (resolução de 1280 x 720) a uma velocidade de transmissão de 1-2 Mbps. H.265 foi projetado para fornecer vídeo em rede de maior qualidade com largura de banda limitada, e apenas metade da largura de banda de H.264 pode ser usada para reproduzir vídeo com a mesma qualidade. O padrão H.265 também suporta vídeo de 4K (4096 × 2160) e 8K (8192 × 4320) de ultra-alta definição.
A arquitetura de codificação H.265 / HEVC é muito semelhante à H.264/AVC. Ela inclui principalmente previsão Intra, inter-previsão, transformação, quantização, filtro de desbloqueio, codificação de entropia e outros módulos. Entretanto, na arquitetura de codificação HEVC, tudo é dividido em três blocos básicos: uma unidade de codificação (CU), uma unidade de previsão (unidade de previsão, PU) e uma unidade de transformação (unidade de transformação, TU).
Em comparação com H.264/AVC, H.265/HEVC fornece várias ferramentas para reduzir a taxa de bits. Com relação à unidade codificadora, o tamanho de cada macrobloco (MB) em H.264 é um fixo 16x16 pixels, e a unidade codificadora H.265 pode ser selecionada entre os menores 8x8 até os maiores 64x64. Ao mesmo tempo, o modo de previsão intra H.265 suporta 33 direções (H.264 suporta apenas 8) e fornece melhores métodos de previsão vetorial e de processamento de compensação de movimento.
O teste de comparação de qualidade mostra que com a mesma qualidade de imagem comparada ao H.264, o tamanho do vídeo codificado H.265 será reduzido em cerca de 39%-44%. Quando a taxa de bits cai em 51%-74%, a qualidade do vídeo codificado H.265 pode ser a mesma ou melhor que a do vídeo codificado H.264, que é significativamente melhor que a relação sinal/ruído esperada (PSNR).
Comparação dos codecs H.264 e H.265
| H.264 AVC | H.265 HEVC | |
|---|---|---|
| Tamanho do bloco | Macrobloqueio 16 x 16 | Blocks with a tree-like encoding structure from 64x64 to 8x8 |
| Blocos de previsão | Splitting up to 4x4 | 64x64 to 4x4 + asymmetric prediction |
| Blocos de conversão | 8x8 and 4x4 | 32x32, 16x16, Desbloqueio do filtro 8x8, 4x4 + non-square transformations |
| Transformação reversa | Filtro de desbloqueio | , SAO |
| previsão intra-frame | 9 modes | 35 modes |
| Compensação de movimenton | Motion vector prediction | Advanced motion vector prediction (spatial and temporal) |
| Profundidade da cor | 8 bit | 10 bit |
| Codificação de entropia | CABAC ou CAVLC | CABAC with parallel operations |
H.265 suporte em protocolos
A HLS tem sido compatível com a H.265 há muito tempo. O formato H.265 é compatível com o protocolo MPEG-TS. No protocolo RTSP, o H.265 é compatível com o H.265. Há embalagens tanto no SDP quanto no RTP.