Da codec H.264 a H.265

Oggi, H.264 è uno standard nel campo della video mobile, internet e HD. Ma forse il suo regno è giunto al termine, perché sta per levarsi una nuova stella: il codec video successore H.265 HEVC ad alta efficienza.

Sembra infatti che H.265, ovvero HEVC (High Efficiency Video Coding) sia destinato a sostituire l’attuale famiglia  H.264/MPEG-4 Part 10 AVC, che al momento domina praticamente tutti i contenuti in streaming su Internet, la video mobile e, in generale, le immagini ad alta risoluzione.

Per prima cosa, un po’ di storia su H.264

L’avvento di H.264 è stato inizialmente piuttosto silenzioso. Il codec ha iniziato la sua svolta con i primi dischi Blu-ray, e di conseguenza anche sui dispositivi mobili. Apple, sicuramente, ha contribuito a promuovere il codec, perché H.264 era disponibile addirittura nel primissimo iPhone.

Nel tardo 2007, Flash Player ha infine ottenuto il supporto per H.264, in cui fino a quel momento H.264 e i codec VP6 dominavano.

AVC ha iniziato a insinuarsi nelle fotocamere digitali domestiche e il suo contenitore MP4 video più tipico è diventato lentamente lo standard nei computer portatili. I primi smartphone con Android si basavano ancora sul più vecchio codec H.263, tuttavia, poiché sia la velocità che la qualità delle fotocamere , non c’era niente che potesse opporsi a H.264.

Oggi, la famiglia di codec H.264 viene usata sia nei Blu-ray dei film, sia dai loro maggiori concorrenti, i negozi di video su Internet.

Rispetto alla sua concorrenza, H.264 ha un vantaggio molto interessante: anche con una compressione più elevata (e quindi una bitrate inferiore), offriva una qualità dell’immagine relativamente buona. In più, supporta l’alta risoluzione, quindi grazie a questo piccolo codec trailer di film in 1080p e altri video potrebbero comparire su YouTube. Questo ha anche significato che i negozi di video online potevano offrire film di alta qualità senza che gli utenti avessero bisogno di una connessione internet ad alta velocità.

I requisiti erano inizialmente piuttosto alti. La codifica e la decodifica di H.264 sono computazionalmente molto impegnative, ma ben presto arrivarono processori molto più potenti, l’accelerazione hardware e il supporto direttamente al chipset, rendendolo molto più gestibile. A partire dalla generazione Sandy Bridge, la famiglia Core i3 fino a i7 di Intel include il codec hardware.

Il primo passo nello sviluppo di H.265

Lo sviluppo di H.264 è stato un progetto congiunto tra l’ITU VCEG e i gruppi ad essa collegati e ISOC/EIC per conto di MPEG. Tutti conoscono MPEG molto bene, grazie alla sua tecnologia video.

La prima versione di H.264 è stata pubblicata nel 2003, ma già un anno dopo VCEG iniziò a chiedersi quale sarebbe stato il suo successore. Ovviamente, gli ingegneri avevano un’impressionante visione delle esigenze future. Al culmine dei DVD multimediali, intorno al 2004, hanno iniziato a pensare a come sarebbe apparsa la generazione successiva dopo H.264 e quale tecnologia avrebbe dovuto essere sviluppata negli anni a venire.

Mentre tutti impazzivano per i video di YouTube grazie alle connessioni internet sempre più veloci, gli ingegneri erano impegnati a progettare nuovi algoritmi per il video che sarebbero arrivati nel prossimo decennio.

Col tempo, YouTube ha iniziato a supportare il formato 16:9, offrendo prima immagini HQ e poi l’HD, e ha soprattutto reso popolare il nuovo codec H.264.

H.NGVC è molto più efficiente di H.264

Il Gruppo di Lavoro dell’ITU, nel frattempo, ha ulteriormente sviluppato la sua tecnologia originale e ha iniziato a chiamarla  H.NGVC, cioè Next-Generation Video Coding. Il video codificato in NGVC dovrebbe offrire la stessa qualità dell’immagine percepita di H.264 ma con metà della bitrate. Un video di YouTube su Internet codificato in H.264 con una bitrate di 1 Mbit/s dovrebbe quindi funzionare con il codec NGVC a una bitrate di flusso dati di 0.5 Mb/s.

Questo rappresenta certamente un enorme potenziale di risparmio non solo in capacità e nella qualità delle informazioni, non solo per i servizi di streaming su internet, ma anche per i fornitori di servizi Internet. Per esempio, Cisco utilizzerà il nuovo codec H.265 nella sua nuova gamma di prodotti di teleconferenza aziendale.

NGVC però non è una tecnologia miracolosa “dallo spazio”. Certo, usa nuovi e migliori algoritmi e una miriade di strumenti interni per analizzare ed elaborare immagini compresse in modo diverso, raggiungendo così l’alta efficienza di trasmissione, ma d’altra parte l’onere computazionale è maggiore, soprattutto quando si codifica.

A seconda della complessità e del profilo di compressione utilizzato, il NGVC dovrebbe ottenere un carico computazionale da metà a tre volte quello di H.264.

Confronto H.264 vs. H.265
 

E infine H.265 HEVC

Un piano simile è stato ideato anche dal gruppo MPEG e quindi nel 2010 i migliori ingegneri di entrambe le parti hanno messo insieme le idee e infine hanno concordato di sviluppare in modo sincronizzato il standard H.265 HEVC. Nell’estate del 2012, i due gruppi hanno concordato una bozza finale e i funzionari della standardizzazione hanno promesso che i primi dispositivi compatibili con H.265 compariranno sul mercato nel 2013.

Tale introduzione anticipata sul mercato non sarebbe nulla di insolito. Basta ricordare lo standard Wi-Fi 802.11 N. Quando sono apparsi sul mercato i primi router wireless con il suo supporto, era formalmente anche solo una bozza di standard. E quando il processo di approvazione burocratica è stato finalmente completato, a nessuno importava più, perché lo standard N dominava già l’internet wireless.

Dopo l’ultimo anno's “bozza”, il 25 gennaio 2013 HEVC ha finalmente ricevuto la standardizzazione da parte dell’ITU e del gruppo MPEG che rappresenta ISO / IEC che lui ha spostato nella fase di “Final Draft”. Questa procedura significa che il nuovo formato video e i dispositivi che lo supportano sono dietro l’angolo.

Non siamo ancora arrivati

Qualcomm, produttore del chipset Snapdragon, ha già mostrato il codec HEVC in azione durante l’ultimo congresso mobile a Barcellona e quindi sicuramente ha qualcosa in serbo per quest’anno. L’adozione mainstream della tecnologia dalla carta ai dispositivi reali richiederà comunque ancora un po’ di tempo.

Ci sono diverse ragioni. HEVC è ancora agli inizi, quindi non supporta ancora alcune estensioni tecnologiche che invece supporta H.264. Inoltre manca di esperienza pratica, per cui sarà interessante osservare come risponderanno i principali attori del settore dei servizi internet guidati da YouTube.

E questo potrebbe rappresentare un problema, perché Google sta cercando di promuovere il suo codec VP8/WebM e i suoi tentativi di creare uno standard libero per il video su internet. Se stai usando il browser web Chrome con HTML5 attivo e visiti Youtube, allora userai il video VP8.

Un altro potenziale concorrente per HEVC è naturalmente l’OGG / Theora libero, che ha una quota di mercato assolutamente trascurabile e tecnologicamente è inferiore al suo competitor. Tuttavia è sostenuto da pochi browser web, inclusi Firefox.

Uno dei progetti di codec e contenitore liberi concorrenti di Google ha molti contributori, ma comunque ha una qualità inferiore a H.264, soprattutto alle risoluzioni più alte. Battere l’imminente H.265 sarà ancora più difficile. Il maggiore concorrente quindi sarà l’attuale H.264, perché nel campo dei codec video è diffuso quanto Windows sui personal computer. È anche supportato da tutte le piattaforme mobili che lo usano come tecnologia di base per la registrazione video. Inoltre, è uno standard nel campo del video HD, sia che si tratti di un disco ottico Blu-ray, sia anche di trasmissioni satellitari e terrestri digitali.

La sostituzione di H.264 AVC con l’H-265 HEVC più economica potrebbe quindi richiedere un po’ di più tempo e procedere in modo più graduale. Tuttavia, se tutto andrà bene, un giorno ti accorgerai che il ritardo nel caricamento del video è molto più breve e che la qualità dell’immagine e la colorazione sono molto migliori. Il tutto con il supporto fino a video UHD 8k con risoluzione di 8192 x 4320 pixel.

H.264 è morto, viva H.265.

Fonte: wikipedia.org, zive.cz