Přichází supervideo H.265 HEVC

Zdánlivě stojaté vody filmových kodeků brzy rozčísne nový dravec. Má označení H.265 a říká se mu HEVC – High Efficiency Video Coding. Dobře si to jméno zapamatujte, během několika příštích let totiž jistě vystřídá současnou rodinu H.264/MPEG-4 Part 10 AVC, která tiše ovládla prakticky všechna streamovaná média na internetu, mobilní video a obecně obraz ve vysokém rozlišení.

Stručná historie H.264

Nástup H.264 byl zpočátku docela tichý, kodek se totiž začal nejprve prosazovat skrze kotouče Blu-ray a následně i v mobilních chytrých krabičkách. Zde propagaci kodeku jistě pomohl Apple, který H.264 nabídl už v prvním iPhonu.

Koncem roku 2007 se konečně objevila podpora H.264 i ve Flash Playeru, kterému do té doby vládly kodeky jako H.263 a VP6.

AVC se začal plížit do domácích digitálních kamer a z jeho nejtypičtějšího kontejneru MP4 se pomalu stávala norma v kapesních počítačích. První chytré telefony s Androidem spoléhaly ještě na starší kodek H.263, jak se však zvyšoval jejich výkon a kvalita fotoaparátů, H.264 nemohlo nic stát v cestě.

Kodeky z rodiny H.264 se dnes používají, jak u filmových disků Blu-ray, tak u jejich největší konkurence – internetových videopůjčoven

H.264 přinášel oproti konkurenci jednu velmi zajímavou výhodu – i při mnohem vyšší kompresi a tedy menším datovém toku nabídl poměrně slušnou kvalitu obrazu. No a zároveň podporoval vysoké rozlišení, teprve díky jemu se tedy mohly na YouTube objevit filmové ukázky v 1080p a internetové videopůjčovny jako Netflix a Hulu mohly nabízet kvalitní filmy, aniž byste doma museli mít padesátimegabitové internetové připojení.

Daň byla zpočátku poměrně vysoká. Kódování a dekódování videa v H.264 je výpočetně velmi náročné, do hry ale brzy vstoupily výkonnější procesory, akcelerace a hardwarová podpora přímo na čipsetu. Rodina Core i3 až i7 od Intelu obsahuje hardwarový kodek počínaje generací Sandy Bridge.

Na vývoji H.265 se začalo před devíti lety

Vývoj H.264 byl společným podnikem pracovní skupiny ITU jménem VCEG a její příbuzné skupiny z vod ISO/IEC jménem MPEG. Tu každý velmi dobře zná, pojmenovává totiž po sobě své technologie.

První verze H.264 se dočkala publikace v roce 2003, už o rok později se však VCEG začal zajímat o jeho následovníka. Inženýrům z oblasti zpracovávání videa tedy nelze upřít neskutečný vhled do budoucnosti. V roce 2004, kdy bylo multimediálním vrcholem DVD, začali usilovně přemýšlet o tom, jak bude vypadat video, které přijde po H.264, tedy po technologii, která se sama měla pořádně rozvinout až za několik dlouhých let.

Zatímco se v polovině prvního desetiletí svět zbláznil z YouTube a všichni díky stále rychlejšímu ADSL a kabelovému internetu objevovali rozmazané 4:3 video z fotoaparátů, mobilů a nekvalitní televizní ripy, inženýři navrhovali na papíře nové algoritmy pro video, které se na obrazovkách objeví za dalších bezmála deset let.

YouTube začal postupem času podporovat poměr stran 16:9, nabídl nejprve HQ obraz a pak i HD a hlavně zpopularizoval H.264 jako nový prezentační kodek.

H.NGVC mnohem úspornější než H.264

Pracovní skupina ITU mezitím rozvinula svoji původní technologii a začala ji nazývat H.NGVC, tedy Next-Generation Video Coding. Video kódované v NGVC mělo nabídnout stejnou subjektivní kvalitu obrazu jako H.264 ovšem při polovičním datovém toku. Internetové video z YouTube kódované v H.264 s datovým tokem 1 Mb/s by tedy NGVC dokázal zpracovat při toku 0,5 Mb/s.

Na H.265 spoléhá třeba Cisco, které jej chce použít ve svých produktech pro firemní telekonference. Toto je snímek jedné její srovnávací prezentace.

To je jistě ohromná úspora kapacity a dobrá informace nejen pro internetové streamovací služby, ale i samotné poskytovatele internetového připojení, jejichž linky dnes z velké části vytěžují právě služby jako YouTube. Bohatě stačí, když začnete v neděli sledovat náš Týden Živě v plném HD rozlišení. Při délce pořadu protečou internetovými kabely až stovky megabajtů dat.

NGVC nicméně není zázračná technologie z kosmu. Jistě, používá nové a ještě lepší algoritmy a celou plejádů vnitřních nástrojů, které obraz porůznu analyzují a komprimují, díky čemuž dosáhnou tak vysoké přenosové efektivity, ale na druhou stranu o to větší prostě musí být výpočetní zátěž hlavně při kódování.

Podle náročnosti a použitého profilu komprimace tak měl NGVC docílit výpočetní zátěže poloviny až trojnásobku při použití H.264.

Konečně H.265 HEVC

Podobný plán měla vedle skupiny VCEG i MPEG, a tak dali v roce 2010 inženýři opět hlavy dohromady a konečně se dohodli na synchronně vyvíjeném standardu H.265 HEVC. To jméno mu zůstalo dodnes. Loni v létě se obě skupiny dohodly na finálním hrubém návrhu (Draft) a standardizační úředníci slibovali, že první zařízení s podporou H.265 se na trhu objeví už letos.

Takové časné nasazení na trh by nebylo nic neobvyklého. Stačí si vzpomenout na Wi-Fi standardu 802.11 N. Když se na trhu objevovaly první bezdrátové routery s jeho podporou, také se formálně jednalo pouze o návrh standardu, a když se konečně dovršil jeho byrokratický proces schvalování, už to vlastně nikoho dávno nezajímalo, „enkové“ sítě už totiž ovládaly bezdrátový internet.

Po loňském „draftu“ se 25. ledna HEVC dočkal standardizace v ITU a skupina MPEG reprezentující ISO/IEC jej posunula do fáze „Final Draft“. Tento postup v praxi znamená, že se novému formátu videa otevírají vrátka do světa a na první zařízení.

Bude to ještě chvíli trvat

Qualcomm, který vyrábí třeba čipset Snapdragon, ukázal HEVC v akci už na loňském mobilním kongresu v Barceloně a ve stejném duchu se jistě ponese i letošní ročník. Masové nasazení technologie z papíru do skutečných zařízení ale bude ještě nějaký pátek trvat.

Porovnání H.265 a H.264 na tabletu s Androidem (MWC 2011)

Důvodů je hned několik. HEVC teprve začíná, stále tedy nepodporuje některá technologická rozšíření jako H.264. HEVC také není otestovaný v praktickém nasazení, bude tedy jistě zajímavé sledovat, jak se k němu postaví třeba velcí internetoví hráči v čele s YouTube. A to už může být potíž, Google se totiž snaží propagovat svůj vlastní kodek VP8/WebM, za který utratil nemalé peníze a z něhož chce vytvořit svobodný standard internetového videa. Pokud tedy navštěvujete YouTube v Chromu a máte aktivní HTML5 verzi, přehráváte právě VP8 video.

Další potenciální konkurencí pro HEVC je samozřejmě i svobodná OGG/Theora, která má sice naprosto zanedbatelný podíl na trhu a technologicky nedosahuje kvalit konkurence, ale zase našla své zastání u autorů některých webových prohlížečů. Dnes ji aktivně podporuje třeba Firefox.

Projekt svobodného kodeku a kontejneru VP8/WebM od Googlu má sice hromadu partnerů, stále ale nedosahuje ani kvalit H.264, zejména při vyšším rozlišení. H.265 je pak momentálně ještě větší sousto.

Největším konkurentem ale pochopitelně bude stávající H.264, dnes je to totiž takový „Windows“ světa multimédií. Podporují ho všechny mobilní platformy, které ho používají také jako výchozí technologii pro záznam videa. No a zároveň je to standard na poli HD videa, ať už je nosičem optický disk Blu-ray, nebo třeba digitální satelitní a pozemní vysílání.

Postupné nahrazování H.264 AVC za ekonomičtější H.265 HEVC tedy bude možná o něco delší a pozvolné. Pokud však všechny plány klapnou, jednoho dne si prostě všimnete, že prodlevy při načítání videa jsou mnohem kratší. Že má obraz lepší barvy a že i dynamický rozsah scény zase o něco více připomíná lidský zrak. Právě lepší práce s gamutem a dynamickým rozsahem by totiž měly být další klíčové výhody nového „superkodeku“. No a k tomu ještě jeden bonus – podpora až 8K UHD videa s rozlišením 8 192 × 4 320 pixelů.

H.264 je mrtvý, ať žije H.265.