… maar duidelijk verbeterd
Het aantal verbeteringen binnen H.265 ten opzichte van H.264 is talrijk en grotendeels puur te bevatten door wie een studie wiskunde achter de kiezen heeft. Een aantal zaken lichten we er even uit.
Vrijwel alle video-codecs delen frames op in vierkanten op basis waarvan uiteindelijk de codering gedaan wordt. Deze zogenaamde macroblokken zijn bij H.264 maximaal 16x16 pixels groot. Voor beperkte resoluties is dat een prima keuze, maar voor hogere resoluties en zeker voor 4K zijn grotere blokken gewenst om efficiënter te kunnen coderen, omdat grotere gedeeltes qua beeld overeenkomstig kunnen zijn. De macroblokken, die men bij H.265 Coding Tree Units (CTU’s) noemt, zijn bij de nieuwe standaard tot 64x64 pixels groot, maar kunnen ook makkelijker dan hij H.264 waar nodig worden onderverdeeld naar kleinere blokken van verschillende groottes.
Een ander belangrijk verschil is dat H.265 veel nauwkeuriger naar overeenkomsten voor blokken binnen hetzelfde frame kan zoeken. De H.264 codec kan dat in maximaal 9 richtingen, bij H.265 zijn er dat 34.
Opvallend is dat er bij H.265 geen specifieke ondersteuning voor interlaced video meer bestaat. De makers stellen terecht dat tegenwoordig alle beeldschermen progressief werken, zodat er inmiddels geen reden meer is om nog rekening te houden met situaties waar met halve beelden gewerkt wordt.
H.265 kan met grotere blokgroottes dan H.264 werken, met efficiëntere codering tot gevolg.
Multi-core
Voornoemde zaken en vele andere optimalisaties zorgen er voor dat de H.265 codec aanzienlijk efficiënter is dan H.264. Maar er zijn ook optimalisaties op andere fronten. Zo heeft men bij de H.265 standaard meer rekening gehouden met verwerking door multi-core processors.
H.264 kende al het concept ‘slices’, waarmee frames konden worden opgedeeld in gedeeltes die afzonderlijk van elkaar gedecodeerd kunnen worden en waarbij er dus geen onderlinge informatie vereist is. H.265 voegt daar het concept van ‘tiles’ ofwel tegels aan toe; dat is een even aantal van 256x64 pixels grote slices, die alle evenveel CTU’s bevatten, zodat iedere tile even veel verwerkingskracht vereist om te decoderen. Op die manier kan het decoderen van video nog veel beter dan nu worden verdeeld over meerdere rekeneenheden. Een ander voordeel van tiles is dat kleinere gedeeltes van een video bekeken kunnen worden, zonder dat alles gedecodeerd hoeft te worden. Handig wanneer je op een Full HD scherm bijvoorbeeld een ingezoomed gedeelte van een 4K-video wil bekijken.
Een nog geavanceerdere variant is Wavefront Parallel Processing, waarbij slices worden opgedeeld in meerdere rijen CTU’s en iedere volgende rij wél gebruik kan maken van data van voorgaande rijen, maar niet van opvolgende rijen. WPP kan zorgen voor efficiëntere codering dan tiles gebruiken, maar vraagt wel wat meer rekenkracht bij de verwerking. Het gebruik van tiles of WPP is overigens beide optioneel.
Doelstelling is behaald
Het consortium achter de H.265 standaard heeft inmiddels geruime tijd al een referentie encoder beschikbaar, die constant wordt verbeterd. Op basis daarvan zijn er al de nodige tests met de nieuwste standaard uitgevoerd. De IEEE-organisatie heeft september 2012 al een grote test gedaan op basis van negen verschillende videofragmenten, elk gecodeerd op 12 verschillende bitrates. Voor alle resultaten werd volgende de PSNR (Peak Signal-to-Noise Ratio) methode het verschil tussen de gecodeerde video en het origineel bepaald. Uit het onderzoek bleek dat H.265 gemiddeld met 35,4% minder bandbreedte hetzelfde kwaliteitsniveau als H.264 kon behalen. In vergelijking met MPEG2 was er een gemiddelde brandbreedtebesparing van 70,8%.
Bij hetzelfde onderzoek werd ook een test gedaan met een grote groep mensen die de beeldkwaliteit van alle gecodeerde fragmenten mochten beoordelen. Op basis van dit subjectieve onderzoek bleek H.265 dezelfde beeldkwaliteit te kunnen bieden met gemiddeld 49,3% minder bandbreedte dan H.264, exact volgens de doelstelling van de standaard dus. Een in Frankrijk uitgevoerd onderzoek met 4K video kwam uit op gemiddeld 44,4% bandbreedte besparing voor gelijke PSNR en zelfs 66,5% besparing voor gelijke beeldkwaliteit volgens een testpanel. Indrukwekkende scores, zeker wanneer je bedenkt dat de H.265 codec nog in de kinderschoenen staat en encoders de komende jaren steeds beter zullen worden, zoals dat met H.264 ook is gebeurd.
