Lembra daqueles momentos frustrantes em que você estava assistindo a um vídeo ou filme online e de repente sentiu uma perda de qualidade? Agora é possível transmitir vídeos de alta qualidade em ambientes de rede congestionados de forma mais rápida e virtuosa. Concebido para aumentar o streaming de vídeo, o High Efficiency Video Coding (HEVC), ou H.265, é um padrão de compressão de vídeo projetado para melhorar substancialmente a eficiência da codificação quando comparado ao seu precedente, o Advanced Video Coding (AVC) ou H.264.
Com o crescente crescimento do streaming de vídeo na Internet em sites populares como Netflix e YouTube, e com as câmeras 4K ganhando novo espaço no mercado, uma quantidade considerável de armazenamento e largura de banda é necessária. HEVC promete uma redução de armazenamento de 50% como seu algoritmo usa codificação eficiente, codificando vídeo na taxa de bits mais baixa possível, mantendo um alto nível de qualidade de imagem.
Muitos acreditam que HEVC vai revolucionar a forma como os dados de vídeo são exibidos, seja online, na televisão e até mesmo na indústria de vigilância. Com este novo formato, as resoluções de imagem em torno de 8192 × 4320 tornam-se possíveis de exibir e transmitir. Para demonstrar o incrível poder desse codec, um estudo subjetivo de desempenho de vídeo foi feito entre esses dois codecs para entender a intensidade dessa redução de bits.
O estudo mostrou que a redução de bits é inversamente proporcional à qualidade da imagem de vídeo, onde HEVC / H.265 apresentou redução de bits de 52% em 480p e 64% em 4K UHD quando comparado ao H.264. Além dessa notável redução de bits, quando comparado ao H.264, o HEVC / H.265 oferece uma qualidade visual significativamente melhor, quando compactado no mesmo tamanho de arquivo ou taxa de bits.
Streaming poderoso - a que custo?
Mesmo que HEVC já esteja finalizado, ainda não é popular. Além do fato de que o codec é patenteado por várias partes e está associado a altas taxas de licenciamento, HEVC / H.265 vem com a desvantagem de exigir quase 10 vezes mais poder de computação. Essa nova tecnologia fica em espera até que o mercado de hardware se adapte a ela, como já acontecia com o H.264, lançado em 2003, mas só ganhou popularidade alguns anos depois.
Os fabricantes de hardware já estão começando a ajustar seus produtos para suportar este novo formato para atender a intensa necessidade do mercado. Embora alguns softwares como o VideoLAN sejam capazes de decodificar esse codec, a decodificação de software, embora mais flexível, não é uma opção, já que a decodificação de hardware é geralmente mais rápida e economiza muito a vida da bateria. No entanto, o hardware ainda ocupa um valioso espaço em disco na CPU ou GPU.
HVEC vs H.264 - uma comparação técnica
Ambos os codecs funcionam comparando diferentes partes de um quadro de vídeo para encontrar aquelas que são redundantes nos quadros subsequentes. Essas áreas são substituídas por uma pequena informação, descrevendo os pixels originais. O que difere o HEVC / H.265 do H.264 é a capacidade de expandir o tamanho dessas áreas em blocos maiores ou menores, chamados de unidades de árvore de codificação (CTU) no HEVC / H.265. Os tamanhos de CTU padrão podem ser de 4 × 4 a 64 × 64, enquanto o H.264 permite apenas um tamanho de bloco máximo de 16 × 16 (CTU é uma característica particular do HEVC). Uma segmentação CTU aprimorada, bem como uma melhor compensação de movimento e previsão espacial, requerem muito mais capacidade de processamento de sinal para compressão de vídeo, mas tem um impacto significativamente menor na quantidade de computação necessária para descompressão. A predição compensada por movimento, outro grande progresso em HEVC / H.265, faz referência a blocos de pixels em outra área no mesmo quadro (predição intra) ou em outro quadro (predição inter).
Conforme mencionado acima, CTU é uma das principais ferramentas de codificação do HEVC. Além disso, o codec se baseia em técnicas de computação de processamento paralelo para torná-lo ainda mais rápido e oferece suporte a extensões avançadas como AVX / AVX2 e FMA3 / FMA4. As regiões retangulares individuais que dividem a imagem são independentes e permitem o processamento paralelo. Além disso, o HEVC também possui outra característica que o H.264 não possui: Wavefront Parallel Processing (WPP), uma espécie de árvore de decisão que garante uma compressão mais produtiva e eficaz.
Várias outras ferramentas de codificação usadas no H.264 são continuadas neste novo codec, embora com algumas mudanças leves, mas sem precedentes. A codificação de entropia de compressão de dados sem perdas, a codificação aritmética binária adaptável ao contexto (CABAC), é preservada em HEVC / H.265, mas em uma versão ligeiramente atualizada. A previsão intra é outro recurso que sofreu melhorias significativas em relação ao H.264. O HEVC estipula 33 modos direcionais enquanto o H.264 os limita a 8 e permite a previsão intra-DC, bem como a previsão planar. Uma melhoria adicional deve-se principalmente ao Adaptive Motion Vector Prediction, o método mais recente para inter-predição, pois usa as informações da imagem de uma forma mais concisa.
Graças às melhorias notáveis que podem ser vistas neste novo codec, muitos estão confiantes de que HEVC / H.265 se tornará o codec padrão universal, assim que o hardware o acompanhar.
HEVC / H.265 não só tem uma melhor qualidade visual em um armazenamento e largura de banda baixos, mas também um algoritmo de codificação habilidoso codificando vetores de movimento com muito maior precisão e erros residuais mínimos. Além do método preeminente usado para inter-predição, este novo codec também apresenta um filtro de desbloqueio aprimorado e deslocamento adaptativo de amostra para reduzir ainda mais artefatos.
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