H.264 и H.265 — сравнение распространенных видеокодеков в 2023 году

H.264 против H.265: что лучше?

Такие проблемы, как буферизация видео, низкое качество потоковой передачи и постоянные прерывания видео, по-прежнему являются распространенной проблемой для многих людей. Тем не менее, благодаря развитию технологии сжатия видео, теперь почти все зрители могут наслаждаться плавной потоковой передачей.

Стандарты сжатия, включая H.264 и H.265, упростили просмотр видео высокой четкости без какого-либо дисбаланса кадров, в то же время предоставляя создателям возможность записывать видео чрезвычайно высокого качества, с которым разумно работать в постобработке.

Обе технологии имеют свои плюсы и минусы, поэтому давайте углубимся в их нюансы и обсудим, какая из них потенциально лучше.

H.264 (AVC)H.265 (HEVC)Использует MacbroblocksИспользует блоки дерева кодирования (CTU)Более широкое распространение и доступностьСоздан и готов к будущемуТребуется большая пропускная способностьТребуется более мощное оборудование
Увеличенный размер файла ~ на 50 % меньший размер файла

H.264 и H.265: Полная дискуссия

H.264 — это более старый стандарт технологии сжатия, который в основном используется в потоковых онлайн-сервисах. Он не только включает потоковое видео в Интернете, но и помогает в видеоконференциях. H.264 стал популярным главным образом потому, что он решил проблему ограничений пропускной способности и хранилища, когда дело доходит до просмотра видео.

Однако у этого стандарта сжатия были ограничения, когда речь шла об обработке более высоких разрешений и частоты кадров. H.264 также известен как MPEG-4 Advanced Video Coding (AVC).

H.265 — это более новый стандарт сжатия, выпущенный как усовершенствование H.264. H.265 основан на более совершенных алгоритмах кодирования, которые обеспечивают лучшую степень сжатия при уменьшении размера файла. Этот стандарт сжатия также подходит для видео 4K и HDR, поскольку он может поддерживать более высокое разрешение и лучшую частоту кадров. H.265 также известен как высокоэффективное кодирование видео (HEVC).

Во многих областях Интернета H.264 и H.265 могут называться AVC и HEVC.

1. Глубина цвета

Оценка глубины цвета | Pexels

Одно из ключевых различий между H.264 и H.265 заключается в глубине цвета, которую они представляют. Будучи более старой технологией, H.264 предлагает глубину цвета 8 бит, а H.265 предлагает глубину цвета от 10 до 12 бит. В результате алгоритм H.265 лучше захватывает цвета. Варианты цветов RGB (красный-зеленый-синий) имеют более высокую насыщенность, когда речь идет о H.265.

Точное представление цветов и более плавные градиенты полезны для профессионального видеопроизводства и высокопроизводительных приложений. Ключевым фактором, на который следует обратить внимание, является то, что с большей глубиной цвета для кодирования и декодирования требуется увеличенный размер файла и вычислительная мощность. Большинство современных цифровых зеркальных камер и беззеркальных камер предлагают 10-битную внутреннюю запись, в то время как некоторые используют для этого внешний монитор.

Ключевой вывод: H.265 предлагает глубину цвета от 10 до 12 бит, в то время как H.264 предлагает несколько меньшую вариацию при 8-битном цвете.

2. Технология компенсации движения

Технология компенсации движения является одним из ключевых факторов, помогающих в сжатии видео. Это помогает уменьшить объем данных, необходимых для представления конкретной видеопоследовательности. Это происходит путем идентификации областей изображения, которые остаются неизменными или перемещаются предсказуемым образом от одного кадра к другому и передают только информацию о различиях или векторах движения.

Технология компенсации движения работает путем разделения изображения на блоки и макроблоки. Затем он анализирует разницу в блоках в разных кадрах и создает вектор движения для описания движения следующего блока.

Он также предсказывает положение блока в следующем кадре. В результате этого передается разница между фактическим блоком и предсказанным блоком. Это основной аспект, который приводит к сжатию и плавному переходу видео.

Внутреннее кодирование видео | Pexels

Стоит отметить, что H.264 использует фиксированный размер блока преобразования 4×4, а H.265 допускает гибкий размер блока до 64×64. Это позволяет H.265 лучше адаптироваться к различным типам изображений и видео и может повысить эффективность сжатия.

В результате обеспечивается гораздо более точная оценка движения и сокращается время перехода в сжатом видео. Кроме того, сжатие H.265 также поддерживает более совершенные методы компенсации движения, что еще больше помогает повысить эффективность сжатия.

Вот в чем разница. В H.264 компенсация движения используется для прогнозирования движения макроблоков между кадрами в видеопоследовательности. С другой стороны, в H.265 компенсация движения дополнительно улучшена за счет использования более крупных блоков, называемых единицами дерева кодирования (CTU). Размер CTU варьируется от 16 x 16 до 64 x 64 пикселей.

Основной вывод: H.265 предлагает лучшую компенсацию движения благодаря единицам дерева кодирования по сравнению с обычным перемещением макроблоков между кадрами в одной видеопоследовательности.

3. Контроль битрейта

Контроль битрейта является ключевым фактором для сжатия видео H.264 и H.265. Это относится к процессу регулирования объема данных, используемых для представления видеопотока, обычно измеряемого в битах в секунду (бит/с). Почему это важно? Простой. Управление битрейтом напрямую влияет на качество и размер видеофайла.

Для достижения оптимального уровня управления битрейтом настраиваются различные параметры видеокодера, такие как размер шага квантования, частота кадров, разрешение и формат сжатия.

Хотя основные принципы управления битрейтом схожи в H.265 и H.264, между ними есть небольшая разница. H.264 и H.265 следуют режимам кодирования с постоянной скоростью передачи данных (CBR) и переменной скоростью передачи данных (VBR). В режиме CBR кодировщик использует постоянный битрейт для всего видеопотока, что приводит к стабильному качеству видео, но может неэффективно использовать доступную полосу пропускания.

Более высокий битрейт обеспечивает лучшее качество за счет большего размера файла.

В режиме VBR кодировщик динамически регулирует битрейт в зависимости от сложности каждого кадра, что может привести к более высокому качеству для сложных кадров и более низкому битрейту для простых кадров, лучше используя доступную полосу пропускания и хранилище.

В то время как H.264 использует традиционный подход CBR и VBR, H.265 вводит новый метод, называемый «покадровым адаптивным квантованием». Это позволяет более точно контролировать битрейт и качество каждого кадра. Кроме того, это может привести к более стабильному визуальному качеству в разных частях видео.

Ключевой вывод: метод покадрового адаптивного квантования H.265 может привести к лучшему качеству видео при более низких битрейтах, чем у H.264, особенно для видео с высоким разрешением и высокой частотой кадров.

4. Кадров в секунду (FPS)

Важное различие между H.264 и H.265 заключается в количестве кадров в секунду (FPS). Это единица измерения производительности устройства отображения с точки зрения захвата видео. Чем выше количество кадров в секунду, тем более плавным будет видео, и наоборот.

Кодек H.264 поддерживает до 59,94 кадров в секунду. Хотя это хорошо, но все же далеко от H.265, который поддерживает до 300 кадров в секунду. Например, если видео воспроизводится с частотой 58 кадров в секунду, H.264 сможет сжать его и показать пользователю. Однако при частоте выше 59,94 кадра в секунду H.264 не сможет сжимать видео, и вместо этого будет использоваться H.265.

Игры требуют более высокого FPS | Pexels

Это также означает, что H.264 предлагает потоковую передачу для дисков Blu-Ray, видео на YouTube и трансляции HDTV через спутник и кабель. Однако H.265 также поддерживает видео сверхвысокой четкости, включая разрешения 4K и 8K.

Таким образом, кодек сжатия H.265 намного лучше, чем кодек H.264.

Ключевой вывод: кодек H.265 поддерживает сжатие видео для видео со скоростью до 300 кадров в секунду, а кодек H.264 поддерживает его для 59,94 кадров в секунду.

5. Требуемая пропускная способность

Другой причиной, по которой H.264 устарел и был заменен на H.265, была поддержка полосы пропускания. H.264 имеет несколько ограничений, когда речь идет о пропускной способности, в то время как H.265 имеет обширную поддержку.

РазрешениеH.264 (минимальная необходимая скорость)H.265 (минимальная необходимая скорость)480p1,5 Мбит/с0,75 Мбит/с720p3 Мбит/с1,5 Мбит/с1080p6 Мбит/с3 Мбит/с4K32 Мбит/с16 Мбит/с

Из таблицы становится очевидным, что H.265 требует меньшей полосы пропускания и скорости для кодирования видео по сравнению с H.264. В результате видео стали более плавными и воспроизводятся быстрее на кодеке H.265. Файлы вдвое меньше H.264, но качество намного лучше благодаря технологии сжатия CTU. Это делает HEVC примерно на 50% более эффективным при сжатии видео по сравнению с AVC.

Ключевой вывод: для H.265 требуется меньшая полоса пропускания при сохранении того же качества изображения. В результате пользователи видят гораздо более плавные видеопереходы.

6. Совместимость

Хотя H.265 кажется одним из лучших вариантов среди этих двух, очевидно, что за этим стоит и одна загвоздка. Прежде всего, H.264 был кодеком, который использовался в течение последних многих лет. В результате он совместим с большинством устройств и может легко воспроизводить широкий спектр видео.

У большинства людей нет с собой телевизора 4K или 8K, поскольку это дорого. Большинство мобильных телефонов также не поддерживают видео сверхвысокой четкости. Что это значит? H.264 удовлетворяет потребности большинства пользователей, в то время как H.265, будучи относительно новой технологией, удовлетворяет потребности небольшого процента пользователей.

Большинство современных телефонов поддерживают сжатие видео H.265 | Pexels

Например, Samsung Galaxy S23 будет поддерживать H.265, но он настолько дорог, что на самом деле его купила лишь небольшая часть пользователей. С другой стороны, Samsung Galaxy S8 поддерживает сжатие кодека H.264 и доступен по низкой цене, а также используется многими людьми.

Есть также несколько программ, которые не поддерживают H.265, поскольку они построены на принципе сжатия кодека H.264. Например, видеоредакторы, такие как Adobe Premier Pro и Final Cut Pro X, не поддерживают H.265 и по-прежнему работают на принципах H.264. Это две наиболее часто используемые программы для редактирования видео. Точно так же Windows Media Player и Quick Player также не поддерживают H.264.

Стоит отметить, что, несмотря на отсутствие совместимости с H.265, существует несколько сторонних плагинов, которые можно использовать для сжатия кодека H.265 для этих программ.

Ключевой вывод: поскольку H.265 не поддерживается многими старыми устройствами и программными приложениями, H.264 здесь лидирует.

7. Вычислительная мощность

Все мы знаем, что дисплей 4K требует больше энергии, чем 1080p. Почему? В первую очередь, разница в типе экранов и способе отображения пикселей. Однако, помимо этого аспекта, под вопросом также стоит вычислительная мощность кодеков.

Устройства H.265 обычно потребляют больше энергии из-за передовых алгоритмов, требующих больше вычислительных ресурсов для кодирования и декодирования конкретного видео. Устройства H.264 не требуют такой большой мощности. Однако важно отметить, что H.265 намного быстрее и быстрее по сравнению с H.264.
Было проведено несколько тестов, чтобы оценить разницу в вычислительной мощности обоих кодеков.

Мобильный процессор Intel Core i9-13980HX | Интел

Для H.264 для кодирования видео 1080p со скоростью 30 кадров в секунду с использованием кодировщика x264 требуется ЦП с оценкой PassMark около 2000. Это означает, что ЦП среднего уровня, такой как Intel Core i5 или AMD Ryzen 5, должен быть в состоянии обрабатывать Кодирование и декодирование H.264.

С другой стороны, для H.265 кодирование видео 1080p со скоростью 30 кадров в секунду с помощью H.265 с использованием кодировщика x265 требует ЦП с оценкой PassMark около 8000. Это означает, что высокопроизводительный ЦП, такой как Intel Core i9 или AMD Ryzen 9 рекомендуется для кодирования и декодирования H.265.

Таким образом, Apple Silicon MacBook в наши дни рекомендуются для редактирования рабочих процессов. Поскольку у них есть выделенные медиапроцессоры, которые обеспечивают аппаратное ускорение, работа с несколькими потоками H.265 даже с разрешением 4K с ними становится проще простого.

Ключевой вывод: Устройства, поддерживающие H.265, обычно потребляют больше энергии по сравнению с устройствами, поддерживающими H.264.

H.264 против H.265: кто победит?

ХарактеристикиH.264H.265Глубина цвета8 бит10 бит, 12 битКомпенсация движения4 x 4
Макроблоки от 16 x 16 до 64 x 64
Единицы дерева кодированияБитрейтПостоянный битрейт (CBR) + Переменный битрейт (VBR)CBR + VBR + Адаптивное квантование для каждого кадраПоддержка кадров в секунду59,94300Поддерживаемое разрешениеДо 1080p4K — 8KМинимальная полоса пропускания для кодированияВышеНизкаяСовместимостьВышеНизкаяМощность обработкиНизчеВыше

Короче говоря, H.265 — это намного лучший, продвинутый и сложный кодек сжатия, превосходящий H.264. Благодаря лучшему управлению битрейтом, глубиной цвета, количеством кадров в секунду и минимальными требованиями к полосе пропускания он определенно лучше, чем традиционный подход H.264.

Однако пользователям, у которых нет устройства, поддерживающего H.265, все равно придется либо использовать кодек H.264, либо использовать сторонние плагины, чтобы сделать его совместимым с H.265.

Заключение

В заключение, как H.264, так и H.265 являются широко используемыми видеокодеками, которые предлагают различные компромиссы между эффективностью сжатия и вычислительной мощностью, каждый со своим собственным набором преимуществ и недостатков. Выбор кодека будет зависеть от конкретных требований приложения, таких как совместимость целевого устройства, доступная пропускная способность и желаемое качество видео.

Часто задаваемые вопросы

В чем основное различие между H.264 и H.265??

H.265 — это новый стандарт сжатия, предлагающий лучшую степень сжатия, более высокое разрешение и более высокую частоту кадров. Он также обеспечивает большую глубину цвета по сравнению с H.264.

Какой стандарт сжатия лучше для моей профессиональной видеостудии?

Более высокая глубина цвета H.265 и более точное представление цветов делают его более подходящим для профессионального видеопроизводства и приложений высокого класса. Однако вы можете использовать H.264, если у вас недостаточно ресурсов.

Требует ли H.265 большей вычислительной мощности, чем H.264?

Да, более высокая глубина цвета H.265 и более совершенные алгоритмы кодирования требуют большей вычислительной мощности для кодирования и декодирования.