Новый кодек H.265: легенды, возможности и необходимость. Воспроизведение HD-видео на пяти платформах H 265 процессор для программного декодирования

UHDTV - это цифровой стандарт телевидения сверхвысокой чёткости (Ultra High Definition Television, UHDTV). Другие названия - Ultra HD и Ultra High Definition Video (UHDV).

Говоря простым языком, UHDTV - это тип разрешения картинки, т.е. количества цветных точек (пикселей), из которых она состоит.
Для сравнения, максимальное разрешение стандартного SD-формата - 400 тыс. пикселей (720×576), HDTV - 2 млн пикселей (1920×1080), а у UHDTV этот показатель может достигать 7680×4320 (33,2 мегапикселя).

UHDTV бывает двух стандартов: 4К Ultra HD с разрешением 3840×2160 и 8K Ultra HD или 4320p c разрешением 7680×4320. Последний формат (8К) распространен очень мало.

Применение UHDTV на практике

Как вы уже, наверное, поняли, формат UHDTV могут поддерживать только телевизоры с подходящей под такое разрешение матрицей. Особенно заметна разница будет для владельцев телевизоров с большим экраном: «кубики» (те самые пиксели) будут настолько малы, что станут абсолютно не видны.

Однако при всех плюсах UHDTV, контента в этом формате - крайне мало. Например, у спутникового ТВ МТС только один канал идет в разрешении 4К, все остальные - в SD или HD-формате. Примерно так же обстоят дела и у других российских провайдеров как кабельного, так и спутникового телевидения. Связано это с тем, что передачи в таком высоком качестве занимают очень много «места» в потоке сигнала, грубо говоря, вместо одного канала в UHDTV можно передавать несколько каналов в SD или HD. Поэтому владельцы UHDTV телевизоров в полной мере насладиться качественным изображением могут, в основном, при просмотре Blu-ray дисков.

Стоит ли волноваться, если ваш телевизор не поддерживает UHDTV? Нет, владельцы телевизоров, поддерживающих HD-формат, смогут смотреть UHDTV-передачи в HD-качестве.

Важно понимать, что хотя сейчас этот формат не так распространен, но за ним - будущее. Ведь когда-то новинкой было и HD разрешение, а теперь практически все модели телевизоров выходят с его поддержкой. Поэтому волноваться, если ваш телевизор не поддерживает UHDTV - не стоит, на данный момент вы много не потеряете.
Но и списывать со счетов новый формат нельзя: после массового внедрения новых кодеков и удешевления технологий производства телевизоров с его поддержкой, UHDTV станет таким же массовым, как и привычный всем HD.

Высокоэффективный видео кодек (High Efficiency Video Coding (HEVC)), видео кодек, известный также как кодек H 265, который сжимает сильнее в более чем в два раза, чем лучший видео кодек для Blu-ray.

Я бы назвал его просто — H 265, потому что это звучит круто, но его полное имя — High Efficiency Video Coding (HEVC). Это новый преемник Advanced Video Coding (AVC), кодек, также известный как H.264, который является одной из основных схем сжатия, используемых Blu-ray.

Идея HEVC заключается в том, чтобы предложить тот же уровень качества изображения, что и AVC, но с улучшенным сжатием, поэтому видео файл, сжатый с помощью этого кодека, будет в два раза меньше. Это важно, для вещания в формате 4K / Ultra HD (интернет и спутник), 4K Blu-ray и для других целей.

Но достаточно ли хорошо он в этом отношении, как он работает?

Сжатие (хорошее, плохое, с потерями)

Объем необработанных данных, выходящих из профессиональной HD-камеры, является огромным. Нет возможности удобно доставить его в ваш дом. Вместо этого видео сжимается, чтобы уменьшить объем данных в более управляемую форму.

Есть много способов сделать это, одним из самых простых является снижение качества. В некоторых случаях это нормально. Подумайте о видео на YouTube с низким качеством. Не очень, правда? Часто это связано с тем, что видео сильно сжато (до или во время загрузки).

Сильное сжатие при помощи различных кодеков может быть технически одинаковым, но в зависимости от кодека, изображение может казаться более мягким, шумным или иметь странные отвлекающие артефакты (как показано выше).

Но это не самая хорошая идея, если нужно сохранить намерение режиссера или показать свой новеньки 77-дюймовый телек.

Таким образом, другой вариант — использовать лучшее сжатие. В этом случае вы можете в основном думать о «лучшем» сжатии как «о более умном» сжатии. Он берет тот же оригинал (видео) и находит лучшие способы уменьшить количество данных, не жертвуя качеством. Каждые несколько лет вычислительная мощность передачи улучшилась настолько, что позволяет использовать более интенсивные алгоритмы сжатия процессора, а также сжимать данные без ухудшения качества.

Это различие между «большим» сжатием и «лучшим» сжатием важно, так как на самом деле термины не являются взаимозаменяемыми в этом контексте. Вы можете уменьшить объем данных, необходимых для сигнала, либо путем сжатия и ухудшения изображения, либо с помощью более эффективной компрессии («лучшего» сжатия).

Позвольте мне сказать это так. Скажите, что у вас есть бушель из яблок. Вам нужно поместить 100 яблок внутрь. Вы можете сделать это с большим сжатием (сокращение яблок до пюре) или с лучшим сжатием (поиск лучшего способа сделать их целыми, но при этом, уменьшить объем занимаемого места).

Большее сжатия: яблочное пюре
Лучшее сжатие: больше яблок, в одном и том же пространстве.

Как вы можете видеть из этого восхитительного примера, «более» сжатие легче сделать, в то время как «лучшее» сжатие требует более продуманных и / или лучших технологий.

Кодек H.265

Поток данных, в 4K видео, значительно сильнее чем в HD видео. В то время как большинство из нас еще только привыкало к идее преимущества кодека H.264 по сравнению с MPEG-2, Группа Motion Picture Experts Group и International Telecommunication Union’s Telecommunication Standardization Sector (ITU-T), уже начали работу над следующим поколением сжатия видео.

Не желая делать небольшие, косметические улучшения, всякий раз, когда вводится новый стандарт сжатия, это должно быть значительным изменением. При каждом переходе на новый стандарт, либо объем видео становится в два раза меньше при том же качестве, либо более высокое качество изображения про том же объеме.

Как удалось этого достичь? Во многом благодаря расширению использования AVC (и других методов сжатия).

Во-первых, новый кодек сразу просматривает несколько кадров, чтобы увидеть, что в кадре не меняется. В большинстве сцен в телешоу или фильме, подавляющее большинство кадров не сильно меняется. Подумайте о сцене с кем-то разговаривающим. В кадре в основном голова. Фон не сильно изменится для многих кадров. В этом отношении большинство пикселей, составляющих лицо, вероятно, не будут сильно меняться (кроме губ, конечно). Поэтому вместо того, чтобы кодировать каждый пиксель из каждого кадра, кодируется начальный кадр, а затем после этого кодируются (в основном) только изменения.

Затем HEVC расширяет размер области, на которую смотрят эти изменения. Большие и меньшие «блоки» существенно, что обеспечивает дополнительную эффективность. Они могут быть больше, меньше и различной формы в HEVC, чем в предыдущих кодеках. Более крупные блоки, например, оказались более эффективными.

Слева — макроблокирование по AVC / H.264. Как вы можете видеть, справа гораздо больше гибкости, не говоря уже о больших размерах, для кодировщика HEVC / H.265.

Затем были улучшены другие вещи, такие как компенсация движения, пространственное предсказание и т. Д. Все это было бы сделано в AVC или даже раньше, но это требовало большей вычислительной мощности, чем это было в то время экономически целесообразно.

На этапе разработки алгоритм сжатия объективно проверяется на эффективность его исходного видео. Также проверяется и субъективно, профессионалами видео, сравнивающими различные методы сжатия в «слепом» тесте, где они не знают, какой именно метод перед ними. Сравнение человеком, имеет решающее значение. Просто потому, что компьютер говорит, что один уровень сжатия лучше, чем другой, не означает, что он выглядит лучше другого.

Поскольку H.265 работает намного интенсивнее, не ожидайте простого обновления прошивки, чтобы заставить ваше устройство декодировать его. На самом деле, это часть проблемы. Вам нужен аппаратный декодер. Ваш телевизор или медиа проигрывателя изначально должен иметь декодер, прошивкой тут не обойтись. Может ли ПК высокого класса декодировать его с помощью программного обеспечения? Может быть.

Достаточно ли этого?

Ну, технически да, но с большой оговоркой. Как и AVC (и другие стандарты сжатия), H.265 настраивается в зависимости от требуемой пропускной способности. Хотите 4K на низкоскоростном интернете? Нет проблем; увеличьте степень сжатия (помните яблочный соус?). Хотите лучшее качество изображения? Нет проблем; уменьшите степень сжатия.

Хотя эта схема обеспечивает гибкость, это также означает, что «4K» и «UHD» не обязательно гарантируют лучшее качество изображения, чем сегодня, «1080p» или «HD». Очень сжатый сигнал 4K во многих отношениях выглядел хуже, чем менее сильно сжатый сигнал HD.

Другими словами, потоковая передача 4K может выглядеть хуже, чем текущий 1080p Blu-ray, в зависимости от того, сколько используется сжатие

И хотя скорость обработки на всех устройствах соответствует закону Мура, пропускная способность интернета ограничена.

Еще одно преимущество

В то время как большинство потенциальных преимуществ HEVC сосредоточены на 4K, его лучшее сжатие обеспечивает преимущества для HD. Более низкая пропускная способность с HD означает, что больше людей может получить HD. Люди, у которых низкая скорость интернета, с новым кодеком смогут смотреть HD видео. Если у вас тариф с оплатой за мегабайты, то более низкие скорости передачи данных также означают более дешевый просмотр HD.

Чем смотреть HEVC.

Понятно, сразу возникает вопрос, как смотреть HEVC. Есть несколько решений, в зависимости от того, что у вас есть.

Если у вас ПК, и стоит Windows 10, то вы можете воспользоваться приложением, которое выпустила компания Microsoft. — приложение, позволяющее смотреть видео в формате HEVC на компьютерах. Однако, стоит заметить, что для того, чтобы это приложение работало, у вас должен быть довольно мощный компьютер, с процессорами Intel седьмого поколения. Ну и сама операционная система, должна быть Windows 10.

Если ваш ПК отвечает этим требованиям, то это расширение вы можете получить при обновлении Windows. Но если вы не стали обновлять свою ОС, но хотите смотреть фильмы в формате HEVC, то вы можете скачать приложения с официального сайта Microsoft .

Проигрыватель для HEVC.

Если же у вас либо другая ОС, например Windows 7, или просто ваш компьютер не столь мощный, то вы можете скачать плейер, с поддержкой HEVC, например WindowsPlayer. Данный плейер, вы можете скачать с официального сайта программы .

Заключение

Начните искать HEVC (или H.265) в качестве позиции на телевизорах, проигрывателях Blu-ray и других медиаплеерах в будущем. Почти все основные модели начиная с моделей 2014 года выпуска включают необходимый аппаратный декодер, хотя лучше сразу убедится, что он действительно есть, чем потом жалеть о покупке.

Было много ворчаний во время перехода на H.264 / AVC при появлении Blu-ray. Теперь тоже самое происходит и появлением HEVC. Но более низкие скорости передачи данных при сохранении качества — это хорошо для всех.

20.11.2013

За прошедшие четыре года доминирующим видеокодеком в отрасли безопасности стал Н.264, но в последнее время ряд производителей и экспертов принялись весьма интенсивно «продавливать» Н.265. В связи с приходом нового кодека возникает ряд вопросов. Прежде всего общественность интересуется двумя: когда HEVC станет общеупотребительным и надолго ли всё это. Однако редакцию интересуют чуть более глубоко зарытые вещи: например, кто получит основные выгоды от перехода на новый стандарт кодирования, и не является ли это очередным маркетинговым трюком, позволяющим сдвинуть рыночный баланс в сторону определённых игроков. Несомненно, с технической стороны новый формат отличается от своих предшественников. Просто хотелось бы убедиться в том, что все резервы «старого» Н.264 уже исчерпаны. Ведь смена формата — это, по сути, революция. Для успеха которой, как говорил дедушка Ленин, необходимо, чтобы «низы не хотели, а верхи не могли».

Заявляемые ключевые маркетинговые отличия — или, говоря простым языком, «фишка» кодека, называемого одновременно HEVC и H.265, состоят в том, что при том же самом качестве изображения видеопоток H.265 имеет вдвое меньший битрейт, чем поток, сжатый кодеком H.264. К примеру, если для передачи сжатого кодеком Н.264 видеопотока разрешением 1080p с частотой кадров 30 кадров в секунду битрейт составляет примерно 4 мегабита в секунду, то у изображения эквивалентного качества, сжатого новым кодеком Н.265, битрейт упадёт до 2 мегабит в секунду. Выглядит привлекательно, однако, как всегда, возникает вопрос о цене этого перехода.

Стоит ли овчинка выделки — решать, к сожалению, не нам с вами. Позиция редакции Security News известна. Мы выступаем за создание специализированного кодека, который учитывал бы все особенности и специфические требования, накладываемые на передачу видеоданных в системах безопасности. Удивительно, но, несмотря на «мультимедийное» происхождение кодека Н.265, кое-что из «наших» потребностей здесь оказалось учтено (об этом читайте ниже). Последнее слово, как водится в серьёзных отраслях, всегда — за крупными производителями оборудования и систем. А «киты» индустрии безопасности вовсе не торопятся прибавлять единичку к имени кодека: с одной стороны, не так высока маневренность производственных мощностей, а с другой — слишком много средств в последние годы было инвестировано в раскрутку Н.264. Не пропадать же добру...

Технические отличия Н.265

Более высокая производительность нового кодека по сравнению с предшественниками обусловлена несколькими значительными структурными улучшениями. Определяющими из них являются три — изменение максимального размера блока, введение параллельного декодирования и реализация произвольного доступа к изображениям внутри видеопотока.

Максимальный размер блока в стандарте H.264 составляет 256 пикселов (16 x16), а в стандарте H.265 он может быть в 16 раз больше (4096 = 64 x 64). Интересно, что в стандарте Н.265 размер блока выбирается самим алгоритмом в процессе кодирования в зависимости от содержания кодируемого изображения. По утверждениям сторонников нового стандарта, изменяемый размер блоков и увеличение максимального предела этого размера позволят более эффективно обрабатывать изображения с высоким разрешением. Кстати, новый стандарт поддерживает пиксельные разрешения вплоть до 8192 х 4320 (35 мегапикселов) — самого высокого из современных телевизионных стандартов, также называемого 8К.

Возможность параллельного декодирования, предусмотренная в декодерах H.265, позволяет раздельно и одновременно обрабатывать различные части одного и того же кадра. Такая обработка может существенно ускорить воспроизведение и предоставляет возможность воспользоваться преимуществами многоядерных процессоров, завоевавших сегодня большую популярность на IT-ориентированных рынках. Кодек H.264 таких возможностей не предусматривал.

В новом стандарте предусмотрен произвольный доступ к изображениям (Clean Random Access). Это означает, что декодирование произвольно выбранного кадра видеопоследовательности производится без необходимости декодирования каких-либо предшествующих ему в потоке изображений. Для мультимедиа произвольный доступ не является критичным, а вот для видеонаблюдения, в особенности мониторинга в реальном времени, такая возможность весьма желательна: переключившись на определённый видеопоток из соображений оперативной необходимости, оператор должен мгновенно получить изображение на своём экране: в охранных приложениях одна-две секунды могут иметь решающее значение. Опустив сложные технические подробности того, как это реализовано в новом кодеке, стоит упомянуть, что здесь не требуется обязательная вставка в видеопоток промежуточных опорных кадров (I-frames), за счёт которых заметно увеличивается битрейт.

С точки зрения технических характеристик кодируемого видеосигнала, его «верхний» профиль Main 10 обеспечивает более высокое качество цветопередачи, поскольку предусматривает 10-битное цветовое кодирование, в то время как все существующие стандарты, включая «нижний» профиль Main 8 самого H.265, отводят на цветовой атрибут пиксела всего 8 бит.

В стандарте предусмотрены средства автоматического определения типа развёртки, однако, в отличие от предшественников, кодек изначально ориентирован на обработку видеоизображений, полученных путём прогрессивного сканирования. Но это не означает, что H.265 неспособен работать с чересстрочной развёрткой — разработчики учли тот факт, что достаточно большое количество находящихся в эксплуатации систем генерируют кадры из двух полей.

А вот чего существенно не хватает кодеку H.265: масштабируемого кодирования. Его планировалось реализовать ещё в H.264, однако по каким-то причинам сделать этого не удалось ни в одном из этих стандартов. Наличие масштабирования позволило бы без лишних затрат вычислительной мощности на дополнительную обработку передавать изображения клиентам, использующим относительно медленные подключения к сети. В какой-то степени масштабирование способствует и более рациональному использованию средств хранения видеоданных в системах. В настоящее время масштабируемое кодирование стоит в ряду плановых расширений стандарта. По мнению экспертов, требование масштабируемости во многом продиктовано начинающимся бумом облачных технологий хранения и обработки данных.

Что способствует повышению качества изображения

Большое количество производителей IT-продукции преподносят формат сжатия H.265 как средство повышения качества изображений. Следует отметить, что это в определённой мере является лукавством. В реальности у изображений, сжатых кодером H.265, качество ничуть не выше, чем у обработанных алгоритмом H.264, который, в свою очередь, с точки зрения качества ничуть не лучше, чем MPEG-4. Поскольку во всех упомянутых кодеках предусмотрена возможность произвольно устанавливать степень сжатия, качество сжатой картинки зависит лишь от предпочтений пользователя. Другое дело — вписать видеоизображение в реалии технического окружения. Прежде всего это касается ресурсов пропускной способности сетей.

Если пропускная способность вашей сети передачи данных достаточна для передачи изображений, сжатых по стандарту H.264, то переход на компрессию H.265 не повлечёт за собой каких-либо улучшений в качестве изображения. Такой переход может лишь снизить битрейт, то есть несколько разгрузить вашу сеть. Единственный случай, когда переход на новый кодек будет способствовать повышению качества изображений — если из соображений экономии битрейта изображения сжимались кодеком Н.264 заведомо чрезмерно, и артефакты компрессии мешали эффективному считыванию деталей операторами и видеоаналитикой.

Сомнения и ограничения

Как и большинство современных видеокодеков, Н.265 максимально эффективен (то есть способен подтвердить маркетинговые ожидания) в относительно несложных сценах наблюдения, где отсутствуют резкие перепады контрастности и не наблюдается интенсивных перемещений объектов и фона. Обещанная экономия битрейта/объёма средств хранения в 50% прежде всего касается именно таких сцен. То есть в реальных условиях — на оживлённом перекрёстке или в торговом зале супермаркета — цифры экономии окажутся существенно меньшими.

Кроме этого, на сегодняшний день толком не востребованы все «экономические» преимущества кодека-предшественника. Большинство производителей оборудования и систем, в частности, так и не осуществили переход на более продвинутые варианты профилей H.264. В видеонаблюдении чаще всего используются три профиля этого стандарта. Базовый профиль (Baseline) — это минимальная экономия полосы пропускания и минимальная нагрузка на вычислительные ресурсы. В последние несколько лет он приобрёл наибольшую популярность у вендоров. Главный профиль (Main) обеспечивает, согласно результатам независимых тестов, 10-30% улучшение показателей по сравнению с базовым. В последние несколько месяцев производители проявляют всё больший интерес именно к этому профилю. Высокий профиль (High) предоставляет ещё более существенные преимущества, однако на сегодняшний день вендоров, которые обеспечили совместимость с этим профилем, можно буквально пересчитать по пальцам.

Иными словами, производителям и без нового кодека есть куда развиваться, при этом не испытывая лишних рисков и двигаясь по относительно накатанному пути. Поскольку отрасль с переходом на IP-видео всё в большей степени становится «айтишной», здесь начинают работать соображения, свойственные сисадминам: то, что нормально работает, лучше не менять и вообще не трогать.

Новые бюджетные решения Intel и AMD с тестами по обновленной методике

Подобные статьи, в которых мы тестируем всевозможные платформы на предмет воспроизведения HD-видео различных форматов, постепенно становятся привычным дополнением к тестированию процессоров и графических ускорителей по традиционной методике. В прошлый раз под прицелом оказались настольные процессоры Intel и AMD различных поколений. На этот раз мы решили изучить способности аппаратных декодеров у обновленных бюджетных решений обоих крупнейших производителей и конкурентов.

Обновленная методика тестирования

Но сперва несколько слов об обновленной методике тестирования. Время не стоит на месте, Microsoft всячески подталкивает пользователей уйти с привычной Windows 7 на более новую версию ОС, и как следствие, уже сейчас можно найти немало нового железа, драйвера которого пишутся для Windows 8 (8.1), а для Windows 7 выходят позже или вообще никогда.

Главным образом по этой причине мы обновили ОС на тестовом стенде до Windows 8.1 (редакция Профессиональная x64), включая все обновления по состоянию на сентябрь 2015 года. Поскольку сравнивать напрямую старые результаты, полученные на Windows 7, с новыми в любом случае будет некорректно, мы перешли на DXVA Checker версии 3.8.0. В этой программе есть очень удобный для тестировщика режим Benchmark, в котором видео воспроизводится настолько быстро, насколько это позволяет аппаратный или программный декодер.

Важно отметить, что в прошлых частях сводного тестирования использовалась одна и та же, самая первая версия DXVA Checker. Между тем, начиная с версии 2.0.0 алгоритм для режима Benchmark был сильно изменен (вероятно, он стал более аккуратным и качественным, хотя в режиме оценки «на глаз» никакой разницы заметить не удается), в результате чего показатели всех без исключения декодеров стали значительно более скромными. Чтобы лучше увидеть разницу между старым и новым алгоритмом, мы еще раз протестировали платформу на базе Intel Celeron G540, о возможностях которой было рассказано в третьей части данного тестирования.

Набор кодеков, напротив, остался прежним. В него входят LAV Filters, Media Player Classic Black Edition (MPC-BE) и Windows Media Player 12. Часть кодеков доступна как в виде DirectShow(DS)-фильтров, так и в качестве компонента для фреймворка Media Foundation (ME). Кроме того с переходом на 64-битную платформу появилась возможность выбирать между 32- и 64-битной версиями озвученных выше продуктов. Забегая вперед, отметим, что практической разницы между DS и ME, а также 32- и 64-битной версиями кодеков на сегодняшний день нет, их результаты различаются в пределах погрешности.

Список тестовых роликов в основном остался тем же, однако для каждого из сценариев в пару к столь привычному и отлично поддерживаемому «железом» кодеку H.264 (AVC) был добавлен ролик, закодированный в формате H.265 (HEVC) - более современном и прогрессивном, но все еще довольно сыром и плохо поддерживаемом как устройствами записи, так и устройствами воспроизведения. На текущий момент поддержку аппаратного декодирования HEVC можно считать приятным бонусом и заделом на будущее. Главное, чтобы финальная версия стандарта не была переработана настолько, чтобы выпускаемые сейчас декодеры потеряли свою актуальность.

Сами ролики для тестирования любезно подготовил автор раздела «Цифровое видео» Сергей Мерьков, вы можете скачать их с целью проведения аналогичного тестирования имеющейся в вашем распоряжении программно-аппаратной платформы:

Тестировать ролики с разрешением ниже 1080p на современных платформах - занятие бессмысленное, поэтому самый «легкий» экземпляр в нашем списке примерно соответствует качеству BDRip 1080. Full HD-ролики, доступные для онлайн-воспроизведения на Youtube и других видеохостингах, имеют, как правило, такой же или более низкий битрейт. Во втором ролике битрейт повышается до 30 Мбит/с, что примерно соответствует качеству BDRemux, то есть Blu-ray без какого-либо ухудшающего качество картинки пережатия. Третий ролик намеренно использует ненормально высокий битрейт, который обычно не встречается в реальной жизни. Это хорошая проверка для выявления «запаса прочности» у тестируемого декодера, однако плохие результаты именно на этом ролике еще не означают, что платформа не подходит в качестве основы для построения HTPC.

Ролики с увеличенным до 60 количеством кадров в секунду сейчас умеют снимать даже не самые дорогие экшн-камеры и смартфоны, поэтому все большее количество спортивных видео, роликов из путешествий, да и просто «влогов» становятся доступны в формате с 50 и 60 FPS. С другой стороны, если кроме воспроизведения полнометражных фильмов и сериалов ничего не требуется, то на качество декодирования подобных роликов можно не обращать особого внимания.

Видео в разрешении 2160p (оно же 4K) также становится в последнее время все популярнее. И хотя доступных и качественных мониторов и телевизоров с соответствующим разрешением пока что крайне мало, да и платформы с видеовыходами HDMI и DisplayPort подходящего стандарта встречаются не повсеместно - все равно воспроизведение таких роликов даже на экране с разрешением Full HD будет давать выигрыш в качестве хотя бы из-за более высокого битрейта. Ролики в этом разрешении также представлены с двумя вариантами битрейта - обычным и сильно завышенным, по аналогии с Full HD, о котором мы говорили выше.

Эти же шесть роликов, с сохранением параметров битрейта и разрешения, были перекодированы в формат H.265 (HEVC). Набор кодеков и методика тестирования с помощью DXVA Checker для них точно такая же, никаких дополнительных действий и настроек не производилось.

Краткий обзор тестируемых платформ

Всего платформ в этой части тестирования представлено 5 штук, при этом полностью новой и неизученной является только одна - процессор Intel Celeron N3150, интегрированный на плату ASRock N3150-ITX. Этот процессор выполнен по техпроцессу 14 нм и входит в новую линейку Braswell. Его графический ускоритель Intel HD Graphics восьмого поколения оснащен аппаратным декодером H.265 и позволяет выводить картинку в разрешении 4K через разъемы HDMI и DisplayPort.

Полный же список участников тестирования выглядит следующим образом:

• Intel Celeron N3150 ()
• Intel Pentium J2900 (ASRock Q2900-ITX)
• AMD Athlon 5350 (графика Radeon HD8400)
• дискретная видеокарта AMD Radeon R7 240 (Asus R7240-SL-2GD3-L)

Откровенно старый процессор Intel Celeron G540 был повторно протестирован только для того, чтобы продемонстрировать разницу в результатах старой и новой версии DXVA Checker, о чем мы уже упоминали выше. Результаты Intel Pentium J2900 должны быть очень похожи на результат Celeron J1800, равно как и AMD Athlon 5350 по скорости аппаратного декодирования не должен сильно отличаться от AMD A6-5200, поскольку эти пары являются представителями одного семейства - Bay Trail и Kabini соответственно.

В проводимых нами тестированиях платформ явно не хватает дискретных видеокарт AMD и Nvidia. Их основное сравнение будет представлено в следующих частях сводного тестирования, а в качестве пробного шага мы решили посмотреть на результаты графического ускорителя AMD Radeon R7 240 - относительно новой платы начального уровня без поддержки вывода картинки с разрешением Ultra HD.

Воспроизведение HD-видео

В сводную диаграмму включены показатели среднего количества FPS согласно данным DXVAChecker для наиболее производительного декодера. Для удобства восприятия результаты для роликов H.264 и H.265 представлены отдельно.

Результаты получились интересные и немного озадачивающие. С роликами в разрешении Full HD все испытуемые справились вполне успешно. Проблемы возникли только у «старичка» Celeron G540, которому намного комфортнее работалось на 32-битной версии Windows 7 со старыми драйверами и версиями кодеков. Если раньше его аппаратный декодер с огромной скоростью молотил абсолютно любое видео 1080p, то теперь декодер включается, нагрузки на центральный процессор нет, но видео явно тормозит, воспроизводится с пропуском кадров. Использование старых роликов (Ducks Take Off и Porsche Demo) и разных плееров проблему не решает, помогает только отключение аппаратного ускорения и декодирование силами CPU - в таком режиме ролик с разрешением 1080p и скоростью 60 FPS воспроизводится нормально.

С видео в ультравысоком разрешении ситуация заметно хуже. У самого нового Intel Celeron N3150 аппаратный декодер включается, но работает недостаточно быстро - небольшой пропуск кадров периодически случается, это будет раздражать в моменты резкой смены картинки. Пропуски видны и при обычном воспроизведении роликов через Windows Media Player и MPC-BE, так что на ошибку в DXVA Checker это не похоже. Возможно, ситуация станет лучше с выходом новой версии драйверов Intel.

Более старый Intel Pentium J2900 справляется с задачей немного лучше, хотя и у него запаса практически не чувствуется. И это при том, что со старыми ОС и драйверами его ближайший «родственник» Celeron J1800 показывал примерно вдвое лучший результат.

Ранее мы уже убеждались в том, что интегрированный графический чип Radeon HD8000 не оснащается аппаратным декодером 4K-видео и, следовательно, воспроизведение таких роликов полностью ложится на CPU. AMD Athlon 5350 справляется с этой задачей немного лучше, чем AMD A6-5200, но в любом случае его скорости не хватает для стабильных 30 кадров в секунду. Было интересно узнать, на что способна дискретная карта начального уровня AMD. Ведь если для игр она практически непригодна, то, быть может, в нее устанавливают более продвинутый аппаратный декодер для видео. Однако по факту оказалось, что ни по скорости, ни по количеству поддерживаемых форматов Radeon R7 240 не отличается от Radeon HD8000: только Full HD, никакого 4K.

Занятно, что результат программного декодирования потока 2160p для процессора Intel Celeron G540 стал заметно выше, чем был на Windows 7. Теперь его производительности вполне хватает на 4K-ролики со стандартным битрейтом. Нагрузка на процессор при этом не поднимается выше 85%, так что остается еще небольшой запас на фоновые операции, которые могут помешать плавному воспроизведению видео.

Результаты графической карты AMD Radeon R7 240 на данной диаграмме не представлены по той простой причине, что аппаратного ускорителя HEVC в этом чипе нет, а скорость программного декодера зависит исключительно от скорости центрального процессора. Дискретный видеочип в этом случае никак не помогает и не мешает процессу.

Из оставшихся участников тестирования блок аппаратного декодирования потока H.265 обнаружился только у Intel Celeron N3150, и это полностью совпадает с заявленными спецификациями платформ. Занятно, что скорость декодирования H.265 у нового процессора Intel оказывается даже немного выше, чем для более старого и распространенного H.264. Особенно это важно и заметно при воспроизведении видео в разрешении 2160p: если на роликах AVC были заметны пропуски как в режиме бенчмарка, так и в обычных плеерах, то с HEVC ситуация несколько выправляется, ролики 4K с адекватным битрейтом можно смотреть на скорости 30 кадров в секунду. Правда, «запаса прочности» по-прежнему не наблюдается, что несколько настораживает и расстраивает.

Вычислительной мощности всех остальных платформ вполне хватает на воспроизведение Full HD-роликов в новом формате, даже при удвоенной частоте кадров. Но стоит поднять битрейт до аномально высоких значений или повысить разрешение до 2160p, и просмотр видео превращается в слайд-шоу.

Итоги

По итогам очередной части сводного тестирования можно сделать два основных вывода. Во-первых, дискретные видеокарты AMD 2xx начального уровня обладают точно таким же по скорости и поддерживаемым форматам аппаратным декодером для видеопотока, что и встроенные в современные APU графические ускорители этой компании. Возможности этого декодера на сегодняшний день покрывают потребности большей части пользователей, потому как работа с кодеком H.265 и разрешением 4K по-прежнему является скорее экзотикой, чем повседневной необходимостью. Тем не менее, никакого задела на будущее AMD Radeon R7 240 и другие построенные на аналогичном GPU ускорители не обеспечивают, а это делает их чуть менее привлекательными в сравнении с конкурентами.

Во-вторых, аппаратный декодер Intel для процессоров из линейки Braswell можно назвать одним из самых продвинутых на рынке x86-совместимого оборудования. В него заложена поддержка как ультравысокого разрешения 4K, так и нового перспективного кодека H.265 (HEVC). Правда, полноценно воспользоваться им в варианте «из коробки» получится не всегда. Наши тесты показали, что для нахождения оптимального по скорости решения может потребоваться не самый быстрый и увлекательный процесс подбора версии операционной системы, драйверов, кодеков, плеера и их совместной настройки.

x265 - это открытая реализация нового стандарта кодирования видео H.265 HighEfficiencyVideoCoding (HEVC). Стандарт H.265 является логическим продолжением H.264 и характеризуется более эффективными алгоритмами сжатия. Стандарт предполагает примерно двукратное уменьшение размера файла при одинаковом визуальном качестве, по сравнению с H.264 и поддержку высоких разрешений вплоть до 8K UHD (8192×4320).

Преимущества H.265

Гибкий кодек H.264 получил широкое применение в сетях распространения потокового видео, на спутниковых платформах, а также при записи Blu-ray дисков. Он весьма хорош для масштабирования, благодаря чему он был предложен в качестве стандарта для 3D с частотой 48-60 кадров в секунду, и даже для 4К (хотя кодек не создавался для данного формата). H.264 вполне справляется с этими задачами. Стандарт, принятый для Blu-ray дисков, пока не включает в себя каких-либо рекомендаций относительно данных технологий, однако кодек H.264 сам по себе способен их поддерживать.

Особенность кодека H.264 заключается в том, что при способности кодировать видео в этих форматах, он не может обеспечить степень сжатия, которая бы сделала размеры получаемых файлов меньше.

Новый стандарт в кодеке H.265 смог существенно уменьшить размеры сжатых файлов и тем самым заслужил международное признание в качестве средства продвижения новых форматов видео. В H.265 использованы новые технологии сжатия и «умная» модель кодирования/декодирования, что позволяет экономно использовать пропускные ресурсы канала. Кодек разрабатывался с учётом всех особенностей 4К (поддержку 10-битового видео, высокую частоту кадров).

Размеры кодирования определяются настройками квантователя (цифрового преобразователя), где более низкие q-показатели соответствуют более высокому качеству (и большему размеру файлов). Базовый кодированный файл состоит из 500 кадров, его размер – 1,5 Гб, YUV 4:2:0, частота кадров – 50 в секунду. Для сравнения использован элементарный размер потокового файла, он отображает то, что передаётся на декодер для создания изображения на выходе. Исследованы элементарные потоки, размер декодируемого файла всегда составляет 1,5 Гб, вне зависимости от уровня качества, выбранного при его создании.

Основное преимущество H.265 в сравнении с H.264: экономия пропускной способности канала до 50%. При установке q=24 в преобразователе мы получаем файл размером 57% от созданного в H.264, при установке q=30 – 59%, а q=40 даёт 47%. При установке q=40 финальный файл далёк от совершенства, однако он позволяет экономить пропускную полосу более чем вдвое.

Производительность и качество изображения

H.265 требует большей производительности процессора для кодирования и декодирования в сравнении с H.264.
Функция гипер-поточности и установка параллелизации в 12/8 потока немного ускоряют процесс кодирования. Возможности тестового декодера с процессорами на базе SandyBridge-E (6 физических ядер) и Haswell (4 физических ядра, поддержка последней AVX2 и лучшим характеристикам производительности) опережают IvyBridge (4 физических ядра).
Кодирование при помощи x265 идёт дольше, чем кодирование с x264. Например, IvyBridge 3770K кодирует в H.264 файл за 129 секунд, в H.265 - за 247 секунд.

Изображение (на примере фрагмента игры в баскетбол) характеризуется высокой скоростью движения, записано с частотой 50 кадров в секунду. Высокая частота движений в кадре обычно приводит к зависанию процессора или колебанию картинки.

На изображении представлено оригинальное некомпрессированное YUV видео

На изображении представлено видео, кодированное в H.265 при показателях q=24, и видео, кодированного в H.264 при показателях q=24.

Разница между изображениями минимальна. Деревянный пол под прыгающим игроком менее размыт в H.264 варианте, однако качество H.265 варианта отличное, при том, что размер этого файла примерно вдвое меньше.

На изображении представлено видео, кодированное в H.265 и H.264 с показателем q=30.

При установке преобразователя q=30 (размеры файлов соответственно 6.39 Мб и 10.87 Мб) показатели качества потокового видео при использовании кодека H.265 оказались лучшими, чем у потока, кодированного в H.264.

Поддержка кодирования/декодирования доступна во многом оборудовании. Современные процессоры более чем готовы к декодированию H.265 при наличии соответствующего программного обеспечения. В долгосрочной перспективе H.265, скорее всего, заменит H.264 в качестве главного решения для расширенной обработки видео. Параллельная модель H.265 кодирования должна хорошо показать себя на фоне многоядерных устройств.
Внедрение нового формата для высокоэффективной обработки видео может оказать огромное влияние на рынок видеонаблюдения уже в ближайшие годы. Главное преимущество нового стандарта кодирования (H.265/HEVC) в сравнении с H.264/MPEG4 - это снижение битрейта примерно на 40%, качество получаемого изображения остается таким же.

IP-камеры с кодеком H.265 обеспечивают высококачественное изображение и снижают нагрузку сети и хранилища данных на 40%. Внедрение нового стандарта H.265 позволит увеличить количество эффективных мегапикселей у сетевых камер (10,15,20 Мп), а также снизить цифровые шумы и более четко отрабатывать функции WDR (Wide Dynamic Range).

Ассортимент оборудования Optimus активно пополняется современными моделями с кодеком сжатия H.265.