IT ENCYKLOPEDIE

Tato stránka je pouze pro čtení. Můžete si pouze prohlédnout zdrojový kód, ale ne ho měnit. Zeptejte se správce, pokud si myslíte, že něco není v pořádku.
====== HEVC (High Efficiency Video Coding) ======

HEVC (High Efficiency Video Coding), velmi často označovaný také technickým standardem H.265 nebo MPEG-H Part 2, je pokročilý standard pro kompresi videa. Byl vyvinut společným úsilím organizací ISO/IEC a ITU-T a finálně schválen v roce 2013. Jeho hlavním posláním bylo reagovat na raketový růst datových nároků spojených s nástupem vysokých rozlišení (4K a 8K) a zajistit, aby bylo možné tento obrovský objem dat efektivně přenášet přes internetové sítě nebo ukládat na fyzická média.

Zatímco optická média jako [[Blu-ray]] navyšovala fyzickou úložnou kapacitu disků, video kodeky jako HEVC řeší stejný problém matematicky – snaží se co nejvíce zmenšit velikost samotného souboru, aniž by lidské oko poznalo ztrátu kvality.

====== Technologie a kompresní principy ======

Revoluce, kterou HEVC přinesl, spočívá ve výrazně sofistikovanějších algoritmech pro analýzu obrazu. Oproti svému předchůdci nabízí zhruba dvojnásobnou kompresní účinnost (při zachování stejné obrazové kvality ušetří 50 % datového toku), nebo naopak nabídne mnohem hezčí obraz při zachování stejné velikosti souboru.

Od makrobloků k CTU (Coding Tree Units): Starší kodeky rozdělovaly obraz do pevné mřížky takzvaných makrobloků (typicky 16×16 pixelů). HEVC zavedl flexibilní strukturu CTU. Algoritmus dokáže identifikovat statické jednolité plochy (např. modrá obloha) a zpracovat je jako obrovské bloky o velikosti až 64×64 pixelů. Naopak u složitých detailů se blok může zanořovat a zmenšovat. Tím se šetří obrovské množství výpočetního výkonu a dat.

Pokročilá predikce pohybu: Kodek neukládá každý snímek videa znovu. Ukládá pouze tzv. klíčové snímky a následně matematicky počítá a zaznamenává pouze to, co se v obraze změnilo (vektory pohybu). HEVC disponuje mnohem přesnějším odhadováním směru a pohybu objektů napříč snímky.

====== Kapacity, profily a technické specifikace ======

Termín "kapacita" u kodeku představuje maximální parametry obrazu, které dokáže standardizovaně zpracovat:

Podpora extrémních rozlišení: HEVC je od základu navržen tak, aby zvládl kompresi videí v rozlišení až 8192 × 4320 pixelů (8K UHD), a to při snímkové frekvenci až 300 snímků za sekundu (fps).

Barevná hloubka a HDR (High Dynamic Range): Zatímco starší formáty běžně pracovaly s 8bitovými barvami (cca 16 milionů barev), HEVC přinesl profily "Main 10" a "Main 12". Ty nativně podporují 10bitovou a 12bitovou barevnou hloubku (více než miliarda barev). To je naprostý základ pro fungování moderních HDR formátů jako Dolby Vision nebo HDR10.

Efektivita datového toku (Bitrate): Pro přehrání kvalitního 4K videa ve starším kodeku H.264 je potřeba internetová linka o rychlosti zhruba 32 Mbps. Díky nasazení HEVC dokázaly streamovací služby (Netflix, Apple TV) srazit tento požadavek na 15–20 Mbps.

====== Porovnání s předchůdci: Od DVD po Ultra HD ======

Vývoj kodeků kopíruje vývoj fyzických médií a televizního vysílání. Každá nová generace přinesla masivní skok v efektivitě, ale zároveň vyžadovala mnohem výkonnější čipy k dekódování obrazu.

^ Parametr ^ MPEG-2 (H.262) ^ AVC (H.264) ^ HEVC (H.265) ^
| Rok uvedení | 1995 | 2003 | 2013 |
| Typické nasazení | DVD, původní DVB-T | Blu-ray, YouTube, HD DVB-T | Ultra HD Blu-ray, 4K SVoD, DVB-T2 |
| Max. velikost bloku | 16 × 16 pixelů | 16 × 16 pixelů | 64 × 64 pixelů (CTU) |
| Běžné rozlišení | 720 × 576 (SD) | 1920 × 1080 (FHD) | 3840 × 2160 (4K) až 8K |
| Relativní úspora dat | Základní (1x) | Až 50 % vůči MPEG-2 | Až 50 % vůči H.264 |

====== Predikce pro budoucnost a ústup z výsluní ======

Ačkoliv je HEVC po technologické stránce mistrovské dílo, jeho adopce na trhu nebyla zdaleka tak hladká jako u jeho předchůdce H.264 a jeho budoucnost čelí vážným výzvám:

Licenční peklo: Největší nevýhodou HEVC jsou patenty. Vlastnictví technologií v kodeku je roztříštěno mezi několik patentových poolů (MPEG LA, HEVC Advance, Velos Media), což vytvořilo nepřehledné, drahé a toxické licenční prostředí. Z toho důvodu formát dodnes nativně nepodporují některé oblíbené webové prohlížeče bez dodatečných doplňků.

Nástup krále internetu - AV1: Kvůli frustraci z poplatků za HEVC vytvořili technologičtí giganti (Google, Netflix, Amazon, Microsoft, Apple) alianci AOMedia a vyvinuli open-source kodek AV1. Ten je zcela bez licenčních poplatků (royalty-free) a nabízí ještě o zhruba 20–30 % lepší kompresi než HEVC. AV1 se aktuálně stává absolutním standardem pro streamování na webu (YouTube, Twitch).

Nová generace - VVC (H.266): Samotný standard HEVC již má svého inženýrského nástupce. V roce 2020 byl schválen formát Versatile Video Coding (VVC / H.266), který opět slibuje snížení objemu dat o 50 % vůči HEVC, čímž otevírá cestu k masovému 8K vysílání a 360° videím pro virtuální realitu.

Budoucnost HEVC: Standard HEVC nezanikne ze dne na den. Je hluboko zadrátovaný na hardwarové úrovni v miliardách dnešních mobilních telefonů, televizorů a grafických karet. Je nezbytný pro terestrické vysílání (DVB-T2), natáčení videí na iPhonech a přehrávání fyzických Ultra HD Blu-ray disků. Na poli softwarové internetové distribuce jej ale nevyhnutelně a postupně nahradí svobodný formát AV1.

//Související pojmy: [[Blu-ray]], H.264, AV1, VVC, Kodek, DVB-T2, Ultra HD, 4K rozlišení, Bitrate, SVoD, Komprese dat.//