Hocheffiziente Videocodierung - High Efficiency Video Coding

HEVC / H.265 / MPEG-H Teil 2

Hocheffiziente Videocodierung
Status	In voller Stärke
Erstmals veröffentlicht	2013
Letzte Version	7.0 November 2019
Organisation	ITU-T , ISO , IEC
Komitee	SG16 ( VCEG ), MPEG
Basisstandards	H.261 , H.262 , H.263 , H.264 , MPEG-1
Zugehörige Normen	H.266
Domain	Video-Kompression
Lizenz	Kostenlos erhältlich
Webseite	www .itu .int /rec /T-REC-H .265

High Efficiency Video Coding ( HEVC ), auch bekannt als H.265 und MPEG-H Part 2 , ist ein Videokomprimierungsstandard, der im Rahmen des MPEG-H- Projekts als Nachfolger des weit verbreiteten Advanced Video Coding (AVC, H. 264 oder MPEG-4 Teil 10). Im Vergleich zu AVC bietet HEVC eine um 25 bis 50 % bessere Datenkomprimierung bei gleicher Videoqualität oder eine wesentlich verbesserte Videoqualität bei gleicher Bitrate . Es unterstützt Auflösungen bis zu 8192 × 4320, einschließlich 8K UHD , und im Gegensatz zum hauptsächlich 8-Bit-AVC wurde HEVCs High-Fidelity-Main10-Profil in fast alle unterstützende Hardware integriert.

Während AVC die ganzzahlige diskrete Kosinustransformation (DCT) mit 4×4 und 8×8 Blockgrößen verwendet, verwendet HEVC ganzzahlige DCT- und DST- Transformationen mit unterschiedlichen Blockgrößen zwischen 4×4 und 32×32. Das High Efficiency Image Format (HEIF) basiert auf HEVC. Ab 2019 wird HEVC von 43 % der Videoentwickler verwendet und ist nach AVC das am zweithäufigsten verwendete Videocodierungsformat .

Konzept

In den meisten Fällen ist HEVC eine Erweiterung der Konzepte von H.264/MPEG-4 AVC. Beide funktionieren, indem sie verschiedene Teile eines Videoframes vergleichen, um redundante Bereiche zu finden, sowohl innerhalb eines einzelnen Frames als auch zwischen aufeinanderfolgenden Frames. Diese redundanten Bereiche werden dann durch eine kurze Beschreibung anstelle der ursprünglichen Pixel ersetzt. Zu den wichtigsten Änderungen für HEVC gehören die Erweiterung der Mustervergleichs- und Differenzcodierungsbereiche von 16×16 Pixel auf Größen bis zu 64×64, verbesserte Segmentierung mit variabler Blockgröße , verbesserte "Intra"-Vorhersage innerhalb desselben Bildes, verbesserte Bewegung Vektor - Vorhersage- und Bewegungsregion Verschmelzen, ein verbesserte Bewegungskompensationsfilterung, und ein zusätzlicher Filterschritt sample-adaptive Offset - Filterung bezeichnet. Eine effektive Nutzung dieser Verbesserungen erfordert viel mehr Signalverarbeitungsfähigkeiten zum Komprimieren des Videos, hat jedoch weniger Auswirkungen auf den Rechenaufwand, der für die Dekomprimierung erforderlich ist.

HEVC wurde vom Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC), einer Zusammenarbeit zwischen der ISO / IEC MPEG und der ITU-T Study Group 16 VCEG, standardisiert . Die ISO/IEC-Gruppe bezeichnet es als MPEG-H Part 2 und die ITU-T als H.265. Die erste Version des HEVC-Standards wurde im Januar 2013 ratifiziert und im Juni 2013 veröffentlicht. Die zweite Version mit Multiview-Erweiterungen (MV-HEVC), Bereichserweiterungen (RExt) und Skalierbarkeitserweiterungen (SHVC) wurde 2014 fertiggestellt und genehmigt. und Anfang 2015 veröffentlicht. Erweiterungen für 3D-Video (3D-HEVC) wurden Anfang 2015 fertiggestellt und Erweiterungen für die Bildschirminhaltscodierung (SCC) wurden Anfang 2016 fertiggestellt und Anfang 2017 veröffentlicht und umfassen Videos mit gerenderten Grafiken, Text oder Animationen sowie (oder anstelle von) mit der Kamera aufgenommenen Videoszenen. Im Oktober 2017 wurde der Standard mit einem Primetime Emmy Engineering Award als wesentlicher Einfluss auf die Fernsehtechnologie ausgezeichnet.

HEVC enthält Technologien, die durch Patente geschützt sind, die den Organisationen gehören, die am JCT-VC teilgenommen haben. Die Implementierung eines Geräts oder einer Softwareanwendung, die HEVC verwendet, erfordert möglicherweise eine Lizenz von HEVC-Patentinhabern. ISO/IEC und ITU verlangen von Unternehmen, die ihren Organisationen angehören, ihre Patente zu angemessenen und nichtdiskriminierenden Lizenzbedingungen (RAND) anzubieten . Patentlizenzen können direkt von jedem Patentinhaber oder über Patentlizenzierungsstellen wie MPEG LA , HEVC Advance und Velos Media erworben werden.

Die kombinierten Lizenzgebühren, die derzeit von allen Patentlizenzierungsstellen angeboten werden, sind höher als bei AVC. Die Lizenzgebühren sind einer der Hauptgründe dafür, dass die HEVC-Akzeptanz im Internet gering war, und deshalb sind einige der größten Technologieunternehmen ( Amazon , AMD , Apple , ARM , Cisco , Google , Intel , Microsoft , Mozilla , Netflix , Nvidia und more) sind der Alliance for Open Media beigetreten , die am 28. März 2018 ein lizenzfreies alternatives Videocodierungsformat AV1 fertiggestellt hat .

Geschichte

Das HEVC-Format wurde gemeinsam von NHK und Mitsubishi Electric entwickelt . Weitere Beiträge wurden von mehr als einem Dutzend Organisationen aus der ganzen Welt geleistet. Der Großteil der aktiven Patentbeiträge zur Entwicklung des HEVC-Formats stammte von fünf Organisationen: Samsung Electronics (4.249 Patente), General Electric (1.127 Patente), M&K Holdings (907 Patente), NTT (878 Patente) und JVC Kenwood (628 .). Patente). Andere Patentinhaber sind Fujitsu , Apple , Canon , Columbia University , KAIST , Kwangwoon University , MIT , Sungkyunkwan University , Funai , Hikvision , KBS , KT und NEC .

Vorherige Arbeit

Im Jahr 2004 begann die ITU-T Video Coding Experts Group (VCEG) eine umfassende Studie über technologische Fortschritte, die die Entwicklung eines neuen Videokomprimierungsstandards (oder wesentliche komprimierungsorientierte Verbesserungen des H.264/MPEG-4 AVC- Standards) ermöglichen könnten. . Im Oktober 2004 wurden verschiedene Techniken zur potenziellen Verbesserung des H.264/MPEG-4 AVC-Standards untersucht. Im Januar 2005 begann die VCEG auf der nächsten Sitzung der VCEG, bestimmte Themen als "Key Technical Areas" (KTA) zur weiteren Untersuchung zu bezeichnen. Zur Bewertung solcher Vorschläge wurde eine Software-Codebase namens KTA-Codebase eingerichtet. Die KTA-Software basierte auf der Referenzsoftware Joint Model (JM), die vom MPEG & VCEG Joint Video Team für H.264/MPEG-4 AVC entwickelt wurde. Weitere vorgeschlagene Technologien wurden in die KTA-Software integriert und in den nächsten vier Jahren in Experimentauswertungen getestet. MPEG und VCEG haben ein Joint Collaborative Team on Video Coding ( JCT-VC ) gegründet, um den HEVC-Standard zu entwickeln.

Zwei Ansätze zur Standardisierung der verbesserten Kompressionstechnologie wurden in Betracht gezogen: entweder die Schaffung eines neuen Standards oder die Schaffung von Erweiterungen von H.264/MPEG-4 AVC. Das Projekt hatte vorläufige Namen H.265 und H.NGVC (Next-Generation Video Coding) und war ein wichtiger Teil der Arbeit von VCEG bis zu seiner Entwicklung zum HEVC-Joint-Projekt mit MPEG im Jahr 2010.

Die vorläufigen Anforderungen für NGVC waren die Fähigkeit, eine Bitratenreduktion von 50 % bei gleicher subjektiver Bildqualität im Vergleich zu H.264/MPEG-4 AVC zu erreichen Hohes Profil. NGVC wäre in der Lage, eine Reduzierung der Bitrate um 25 % zusammen mit einer Reduzierung der Komplexität um 50 % bei der gleichen wahrgenommenen Videoqualität wie das Profil „High“ oder eine stärkere Reduzierung der Bitrate mit etwas höherer Komplexität bereitzustellen.

Die ISO / IEC Moving Picture Experts Group (MPEG) startete 2007 ein ähnliches Projekt mit dem vorläufigen Namen High-Performance Video Coding . Als Ziel des Projekts wurde bis Juli 2007 eine Vereinbarung über eine Reduzierung der Bitrate um 50 % beschlossen. Frühe Evaluierungen wurden mit Modifikationen der von VCEG entwickelten KTA-Referenzsoftware-Encoder durchgeführt. Im Juli 2009 zeigten experimentelle Ergebnisse eine durchschnittliche Bit-Reduktion von etwa 20 % im Vergleich zu AVC High Profile; Diese Ergebnisse veranlassten MPEG, seine Standardisierungsbemühungen in Zusammenarbeit mit VCEG zu starten.

Standardisierung

Eine formelle gemeinsame Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen zur Videokomprimierungstechnologie wurde im Januar 2010 von VCEG und MPEG veröffentlicht, und die Vorschläge wurden auf der ersten Sitzung des gemeinsamen MPEG & VCEG-Kooperationsteams für Videocodierung (JCT-VC), die im April stattfand, bewertet. 2010. Insgesamt wurden 27 Vollanträge eingereicht. Bewertungen zeigten, dass einige Vorschläge die gleiche visuelle Qualität wie AVC in vielen Testfällen mit nur der halben Bitrate erreichen konnten, auf Kosten einer 2- bis 10-fachen Erhöhung der Rechenkomplexität, und einige Vorschläge erzielten gute subjektive Qualitäts- und Bitratenergebnisse mit geringerer Rechenkomplexität als die Referenz-AVC-High-Profile-Codierungen. Bei diesem Treffen wurde der Name High Efficiency Video Coding (HEVC) für das gemeinsame Projekt angenommen. Ab diesem Treffen integrierte das JCT-VC die Funktionen einiger der besten Vorschläge in eine einzige Software-Codebasis und ein „Testmodell in Erwägung“ und führte weitere Experimente durch, um verschiedene vorgeschlagene Funktionen zu bewerten. Der erste Arbeitsentwurf der HEVC-Spezifikation wurde beim dritten JCT-VC-Treffen im Oktober 2010 erstellt. Viele Änderungen an den Codierungswerkzeugen und der Konfiguration von HEVC wurden in späteren JCT-VC-Treffen vorgenommen.

Am 25. Januar 2013 gab die ITU bekannt, dass HEVC die Zulassung der ersten Stufe (Zustimmung) im ITU-T Alternative Approval Process (AAP) erhalten hat . Am selben Tag gab MPEG bekannt, dass HEVC im MPEG-Standardisierungsprozess zum Final Draft International Standard (FDIS) befördert wurde .

Am 13. April 2013 wurde HEVC/H.265 als ITU-T-Standard zugelassen. Der Standard wurde am 7. Juni 2013 von der ITU-T und am 25. November 2013 von der ISO/IEC offiziell veröffentlicht.

Am 11. Juli 2014 gab MPEG bekannt, dass die 2. Ausgabe von HEVC drei kürzlich fertiggestellte Erweiterungen enthalten wird, nämlich die Multiview-Erweiterungen (MV-HEVC), die Bereichserweiterungen (RExt) und die Skalierbarkeitserweiterungen (SHVC).

Am 29. Oktober 2014 wurde HEVC/H.265 Version 2 als ITU-T-Standard genehmigt. Am 12. Januar 2015 wurde es dann offiziell veröffentlicht.

Am 29. April 2015 wurde HEVC/H.265 Version 3 als ITU-T-Standard genehmigt.

Am 3. Juni 2016 wurde HEVC/H.265 Version 4 in der ITU-T genehmigt und bei einer Abstimmung im Oktober 2016 nicht genehmigt.

Am 22. Dezember 2016 wurde HEVC/H.265 Version 4 als ITU-T-Standard genehmigt.

Patentlizenzierung

Am 29. September 2014 gab MPEG LA seine HEVC-Lizenz bekannt, die die wesentlichen Patente von 23 Unternehmen abdeckt. Die ersten 100.000 "Geräte" (einschließlich Softwareimplementierungen) sind gebührenfrei, danach beträgt die Gebühr 0,20 USD pro Gerät bis zu einer jährlichen Obergrenze von 25 Millionen USD. Dies ist deutlich teurer als die Gebühren für AVC, die 0,10 US-Dollar pro Gerät betrugen, mit dem gleichen Verzicht auf 100.000 und einer jährlichen Obergrenze von 6,5 Millionen US-Dollar. MPEG LA erhebt keine Gebühr für den Inhalt selbst, was sie bei der anfänglichen Lizenzierung von AVC versucht hatten, aber später fallen ließ, als die Inhaltsproduzenten sich weigerten, diese zu zahlen. Die Lizenz wurde um die Profile in Version 2 des HEVC-Standards erweitert.

Als die MPEG LA-Bedingungen bekannt gegeben wurden, stellten Kommentatoren fest, dass eine Reihe prominenter Patentinhaber nicht Teil der Gruppe waren. Darunter waren AT&T , Microsoft , Nokia und Motorola . Damals wurde spekuliert, dass diese Unternehmen ihren eigenen Lizenzpool bilden würden, um mit dem MPEG LA-Pool zu konkurrieren oder diesen zu erweitern. Eine solche Gruppe wurde am 26. März 2015 offiziell als HEVC Advance bekannt gegeben . Die Bedingungen, die 500 wesentliche Patente abdecken, wurden am 22. Juli 2015 bekannt gegeben, wobei die Preise vom Verkaufsland, dem Gerätetyp, dem HEVC-Profil, den HEVC-Erweiterungen und den optionalen HEVC-Funktionen abhängen. Im Gegensatz zu den MPEG LA-Bedingungen führte HEVC Advance durch eine Umsatzbeteiligungsgebühr erneut Lizenzgebühren für mit HEVC codierte Inhalte ein.

Die ursprüngliche HEVC Advance-Lizenz hatte eine maximale Lizenzgebühr von 2,60 US-Dollar pro Gerät für Länder der Region 1 und eine Content-Lizenzgebühr von 0,5 % der Einnahmen aus HEVC-Videodiensten. Zu den Ländern der Region 1 in der HEVC Advance-Lizenz gehören die USA, Kanada, die Europäische Union, Japan, Südkorea, Australien, Neuseeland und andere. Länder der Region 2 sind Länder, die nicht in der Länderliste der Region 1 aufgeführt sind. Die HEVC Advance-Lizenz hatte für Länder der Region 2 eine maximale Lizenzgebühr von 1,30 US-Dollar pro Gerät. Im Gegensatz zu MPEG LA gab es keine jährliche Obergrenze. Darüber hinaus berechnete HEVC Advance eine Lizenzgebühr von 0,5 % der Einnahmen aus Videodiensten, die Inhalte in HEVC kodieren.

Als sie bekannt gegeben wurden, gab es erhebliche Gegenreaktionen von Branchenbeobachtern über die "unangemessenen und gierigen" Gebühren für Geräte, die etwa siebenmal so hoch waren wie die Gebühren von MPEG LA. Zusammengenommen würde ein Gerät Lizenzen für 2,80 US-Dollar erfordern, 28-mal so teuer wie AVC, sowie Lizenzgebühren für den Inhalt. Dies führte zu Forderungen nach "Inhaltseigentümern, sich zusammenzuschließen und zuzustimmen, keine Lizenz von HEVC Advance zu erhalten". Andere argumentierten, dass die Tarife Unternehmen dazu veranlassen könnten, auf konkurrierende Standards wie Daala und VP9 umzusteigen .

Am 18. Dezember 2015 kündigte HEVC Advance Änderungen der Lizenzgebühren an. Die Änderungen umfassen eine Reduzierung des maximalen Lizenzsatzes für Länder der Region 1 auf 2,03 US-Dollar pro Gerät, die Schaffung jährlicher Lizenzobergrenzen und einen Verzicht auf Lizenzgebühren für Inhalte, die für Endnutzer kostenlos sind. Die jährlichen Lizenzobergrenzen für ein Unternehmen betragen 40 Millionen US-Dollar für Geräte, 5 Millionen US-Dollar für Inhalte und 2 Millionen US-Dollar für optionale Funktionen.

Am 3. Februar 2016 gab Technicolor SA bekannt, dass sie sich aus dem HEVC Advance- Patentpool zurückgezogen haben und ihre HEVC-Patente direkt lizenzieren werden. HEVC Advance hat zuvor 12 Patente von Technicolor aufgelistet. Technicolor gab bekannt, dass sie am 22. Oktober 2019 wieder beigetreten sind.

Am 22. November 2016 kündigte HEVC Advance eine große Initiative zur Überarbeitung ihrer Richtlinien an, um zuzulassen, dass Softwareimplementierungen von HEVC gebührenfrei und ohne Patentlizenz direkt an Mobilgeräte und PCs von Verbrauchern verteilt werden.

Am 31. März 2017 gab Velos Media seine HEVC-Lizenz bekannt, die die wesentlichen Patente von Ericsson, Panasonic, Qualcomm Incorporated, Sharp und Sony abdeckt.

Stand April 2019 ist die MPEG LA HEVC-Patentliste 164 Seiten lang.

Patentinhaber

Die folgenden Organisationen halten derzeit die aktivsten Patente in den HEVC-Patentpools, die von MPEG LA und HEVC Advance aufgelistet sind .

Organisation	aktive Patente	Ref
Samsung-Elektronik	4249
General Electric (GE)	1127
M&K-Beteiligungen	0907
Nippon Telegraph und Telefon (einschließlich NTT Docomo )	0878
JVC Kenwood	0628
Dolby Laboratories	0624
Infobridge Pte. GmbH.	0572
Mitsubishi Electric	0401
SK Telecom (einschließlich SK Planet )	0380
MediaTek (über HFI Inc.)	0337
Sejong-Universität	0330
KT Corp	0289
Philips	0230
Godo Kaisha IP-Bridge	0219
NEC Corporation	0219
Forschungsinstitut für Elektronik und Telekommunikation (ETRI) von Korea	0208
Canon Inc.	0180
Tagivan II	0162
Fujitsu	0144
Kyung Hee Universität	0103

Versionen

Versionen des HEVC/H.265-Standards unter Verwendung der ITU-T-Zulassungsdaten.

• Version 1: (13. April 2013) Erste genehmigte Version des HEVC/H.265-Standards mit den Profilen Main, Main10 und Main Stand Picture.
• Version 2: (29. Oktober 2014) Zweite genehmigte Version des HEVC/H.265-Standards, der 21 Bereichserweiterungsprofile, zwei skalierbare Erweiterungsprofile und ein Mehrfachansicht-Erweiterungsprofil hinzufügt.
• Version 3: (29. April 2015) Dritte genehmigte Version des HEVC/H.265-Standards, die das 3D-Hauptprofil hinzufügt.
• Version 4: (22. Dezember 2016) Vierte genehmigte Version des HEVC/H.265-Standards, der sieben Erweiterungsprofile für die Bildschirminhaltscodierung, drei Erweiterungsprofile mit hohem Durchsatz und vier skalierbare Erweiterungsprofile hinzufügt.
• Version 5: (13. Februar 2018) Fünfte genehmigte Version des HEVC/H.265-Standards, die zusätzliche SEI-Meldungen hinzufügt, die omnidirektionale Video-SEI-Meldungen, ein Monochrom 10-Profil, ein Main 10-Standbild-Profil und Korrekturen verschiedener kleinerer Fehler enthalten im vorherigen Inhalt der Spezifikation.
• Version 6: (29. Juni 2019) Sechste genehmigte Version des HEVC/H.265-Standards, die zusätzliche SEI-Nachrichten hinzufügt, die SEI-Manifest- und SEI-Präfixnachrichten enthalten, und Korrekturen verschiedener geringfügiger Mängel im vorherigen Inhalt der Spezifikation.
• Version 7: (29. November 2019) Siebte genehmigte Version des HEVC/H.265-Standards, die zusätzliche SEI-Meldungen für Fischaugen-Videoinformationen und kommentierte Regionen hinzufügt und auch Korrekturen an verschiedenen kleineren Mängeln im vorherigen Inhalt der Spezifikation enthält.
• Version 8: Ab August 2021 befindet sich Version 8 im Status "Zusätzliche Überprüfung", während Version 7 in Kraft ist.

Implementierungen und Produkte

2012

Am 29. Februar 2012 auf der 2012 Mobile World Congress , Qualcomm zeigte eine HEVC - Decoder auf einem Android - Tablet läuft, mit einem Qualcomm Snapdragon S4 Dual-Core - Prozessor mit 1,5 GHz, H.264 / MPEG-4 AVC und HEVC Versionen zeigen des gleichen Videoinhalts, der nebeneinander abgespielt wird. In dieser Demonstration zeigte HEVC Berichten zufolge eine Bitratenreduktion von fast 50 % im Vergleich zu H.264/MPEG-4 AVC.

2013

Am 11. Februar 2013 stellten Forscher des MIT auf der International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) 2013 den weltweit ersten veröffentlichten HEVC-ASIC-Decoder vor unter 0,1 W Leistung.

Am 3. April 2013 gab Ateme die Verfügbarkeit der ersten Open-Source-Implementierung eines HEVC-Softwareplayers auf Basis des OpenHEVC-Decoders und des GPAC- Videoplayers bekannt, die beide unter LGPL lizenziert sind . Der OpenHEVC-Decoder unterstützt das Main-Profil von HEVC und kann 1080p bei 30 fps Video mit einer Single-Core-CPU decodieren. Ein Live-Transcoder, der HEVC unterstützt und in Kombination mit dem GPAC-Videoplayer verwendet wird, wurde am ATEME-Stand auf der NAB-Show im April 2013 gezeigt.

Am 23. Juli 2013 kündigte MulticoreWare an und stellte den Quellcode für die x265 HEVC Encoder Library unter der GPL v2-Lizenz zur Verfügung .

Am 8. August 2013 gaben Nippon Telegraph and Telephone die Veröffentlichung ihres Software-Encoders HEVC-1000 SDK bekannt, der das Main 10-Profil, Auflösungen bis zu 7680 × 4320 und Bildraten bis zu 120 fps unterstützt.

Am 14. November 2013 veröffentlichten DivX- Entwickler Informationen zur HEVC-Dekodierungsleistung mit einer Intel i7-CPU bei 3,5 GHz mit 4 Kernen und 8 Threads. Der DivX 10.1 Beta-Decoder erreichte 210,9 fps bei 720p, 101,5 fps bei 1080p und 29,6 fps bei 4K.

Am 18. Dezember 2013 kündigte ViXS Systems die Auslieferung ihres XCode (nicht zu verwechseln mit Apples Xcode IDE für MacOS) 6400 SoC an, der als erster SoC das Main 10-Profil von HEVC unterstützte.

2014

Am 5. April 2014 demonstrierten eBrisk Video, Inc. und Altera Corporation auf der NAB-Show einen FPGA-beschleunigten HEVC Main10-Encoder, der 4Kp60/10-Bit-Videos in Echtzeit mit einem Dual-Xeon E5-2697-v2 kodierte Plattform.

Am 13. August 2014 gibt Ittiam Systems die Verfügbarkeit seines H.265/HEVC-Codecs der dritten Generation mit 4:2:2 12-Bit-Unterstützung bekannt.

September 2014 gab die Blu-ray Disc Association bekannt, dass die 4K- Blu-ray-Disc- Spezifikation HEVC-codiertes 4K-Video mit 60 fps unterstützen würde, die Rec. 2020- Farbraum, hoher Dynamikumfang ( PQ und HLG ) und 10-Bit- Farbtiefe . 4K Blu-ray Discs haben eine Datenrate von mindestens 50 Mbit/s und eine Disc-Kapazität von bis zu 100 GB. 4K Blu-ray Discs und Player wurden 2015 oder 2016 zum Kauf angeboten.

Am 9. September 2014 kündigte Apple das iPhone 6 und das iPhone 6 Plus an, die HEVC/H.265 für FaceTime über Mobilfunk unterstützen.

Am 18. September 2014 veröffentlichte Nvidia die GeForce GTX 980 (GM204) und GTX 970 (GM204), die Nvidia NVENC enthalten , den weltweit ersten HEVC-Hardware-Encoder in einer diskreten Grafikkarte.

Am 31. Oktober 2014 bestätigte Microsoft , dass Windows 10 HEVC standardmäßig unterstützen wird , so eine Aussage von Gabriel Aul, dem Leiter des Data and Fundamentals-Teams der Microsoft Operating Systems Group. Windows 10 Technical Preview Build 9860 fügte Unterstützung auf Plattformebene für HEVC und Matroska hinzu .

Am 3. November 2014 Android Lollipop wurde mit Freigabe aus dem Kasten Unterstützung für HEVC mit Ittiam Systemen 'Software.

2015

Am 5. Januar 2015 kündigte ViXS Systems den XCode 6800 an, den ersten SoC, der das Main 12-Profil von HEVC unterstützt.

Am 5. Januar 2015 kündigte Nvidia offiziell den Tegra X1-SoC mit vollständiger HEVC-Hardware-Decodierung mit fester Funktion an.

Am 22. Januar 2015 veröffentlichte Nvidia die GeForce GTX 960 (GM206), die den weltweit ersten vollfesten HEVC Main/Main10 Hardware-Decoder in einer diskreten Grafikkarte enthält.

Am 23. Februar 2015 gab Advanced Micro Devices (AMD) bekannt, dass ihr UVD- ASIC in den Carrizo- APUs die ersten x86-basierten CPUs mit einem HEVC-Hardware-Decoder sein wird.

Am 27. Februar 2015 wurde VLC Media Player Version 2.2.0 mit robuster Unterstützung der HEVC-Wiedergabe veröffentlicht. Die entsprechenden Versionen auf Android und iOS können auch HEVC abspielen.

Am 31. März 2015 kündigte VITEC den MGW Ace an, den ersten zu 100 % hardwarebasierten tragbaren HEVC-Encoder, der mobile HEVC-Encoding ermöglicht.

Am 5. August 2015 brachte Intel Skylake- Produkte mit voller fester Funktion Main/8-Bit-Decodierung/-Codierung und hybrider/partieller Main10/10-Bit-Decodierung auf den Markt.

Am 9. September 2015 kündigte Apple den Apple A9- Chip an, der erstmals im iPhone 6S verwendet wurde , seinen ersten Prozessor mit einem Hardware-HEVC-Decoder, der Main 8 und 10 unterstützt. Diese Funktion würde erst mit der Veröffentlichung von iOS 11 im Jahr 2017 freigeschaltet .

2016

Am 11. April 2016 wurde die volle Unterstützung von HEVC (H.265) in der neuesten MythTV- Version (0.28) angekündigt .

Am 30. August 2016 Intel offiziell bekannt gegeben , 7. Generation Core - CPUs ( Kaby See ) Produkte mit voller feste Funktion HEVC Main10 Hardware - Unterstützung Decodierung.

Am 7. September 2016 kündigte Apple den Apple A10- Chip an, der erstmals im iPhone 7 verwendet wurde und einen Hardware-HEVC-Encoder enthält, der Main 8 und 10 unterstützt. Diese Funktion würde erst mit der Veröffentlichung von iOS 11 im Jahr 2017 freigeschaltet .

Am 25. Oktober 2016 veröffentlichte Nvidia die GeForce GTX 1050Ti (GP107) und GeForce GTX 1050 (GP107), die einen voll festen HEVC Main10/Main12 Hardware-Decoder enthalten.

2017

Am 5. Juni 2017 kündigte Apple die Unterstützung von HEVC H.265 in macOS High Sierra , iOS 11 , tvOS , HTTP Live Streaming und Safari an .

Am 25. Juni 2017 hat Microsoft eine kostenlose HEVC-App-Erweiterung für Windows 10 veröffentlicht , die es einigen Windows 10-Geräten mit HEVC-Dekodierungshardware ermöglicht, Videos im HEVC-Format in jeder App abzuspielen.

Am 19. September 2017 hat Apple iOS 11 und tvOS 11 mit HEVC-Kodierungs- und Dekodierungsunterstützung veröffentlicht.

Am 25. September 2017 hat Apple macOS High Sierra mit HEVC-Kodierungs- und -Dekodierungsunterstützung veröffentlicht.

Am 28. September 2017 veröffentlichte GoPro die Action-Kamera Hero6 Black mit 4K60P HEVC-Videokodierung.

Am 17. Oktober 2017 hat Microsoft die HEVC-Dekodierungsunterstützung von Windows 10 mit dem Fall Creators Update der Version 1709 entfernt und HEVC stattdessen als separater, kostenpflichtiger Download aus dem Microsoft Store verfügbar gemacht.

Am 2. November 2017 hat Nvidia die GeForce GTX 1070 Ti (GP104) veröffentlicht, die einen voll festen HEVC Main10/Main12 Hardware-Decoder enthält.

2018

Am 20. September 2018 veröffentlichte Nvidia die GeForce RTX 2080 (TU104), die einen vollständigen HEVC Main 4:4:4 12 Hardware-Decoder mit fester Funktion enthält.

Browser-Unterstützung

HEVC ist in diesen Webbrowsern implementiert:

• Android-Browser (seit Version 5 vom November 2014)
• Safari (seit Version 11 vom September 2017)

Im Mai 2021 konnten schätzungsweise 18 % der auf Desktop- und Notebook-Systemen verwendeten Browser HEVC-Videos auf HTML5-Webseiten abspielen, basierend auf Daten von StatCounter.

Betriebssystemunterstützung

HEVC-Unterstützung durch verschiedene Betriebssysteme

	Microsoft Windows	Mac OS	BSD / Linux	Android-Betriebssystem	iOS
Codec-Unterstützung	Add-on erforderlich	Jawohl	Add-on erforderlich	Jawohl	Jawohl
Containerunterstützung	MP4 (.mp4, .m4v) QuickTime-Dateiformat (.mov) Matroska (.mkv)	MP4 (.mp4, .m4v) QuickTime-Dateiformat (.mov)	MP4 (.mp4, .m4v) QuickTime-Dateiformat (.mov) Matroska (.mkv)	MP4 (.mp4, .m4v) Matroska (.mkv)	MP4 (.mp4, .m4v) QuickTime-Dateiformat (.mov)
Anmerkungen	- Unterstützung in Windows 10 Version 1507 eingeführt. - Die integrierte Unterstützung wurde in Windows 10 Version 1709 aufgrund von Lizenzkosten entfernt. Das HEVC-Videoerweiterungs- Add-on kann im Microsoft Store erworben werden, um die HEVC-Wiedergabe in der Standard-Mediaplayer-App Microsoft Movies & TV zu aktivieren .	Unterstützung in macOS 10.13 High Sierra eingeführt	Aus lizenzrechtlichen Gründen muss ein externes Plugin installiert werden, um die HEVC-Wiedergabe unter Linux zu ermöglichen.	Unterstützung in Android 5.0 eingeführt	Unterstützung eingeführt in iOS 11.0

Codierungseffizienz

Das Design der meisten Videocodierungsstandards zielt in erster Linie darauf ab, die höchste Codierungseffizienz zu erreichen. Codierungseffizienz ist die Fähigkeit, Video mit der niedrigsten möglichen Bitrate zu codieren, während ein bestimmtes Maß an Videoqualität beibehalten wird. Es gibt zwei Standardmethoden, um die Codierungseffizienz eines Videocodierungsstandards zu messen, nämlich die Verwendung einer objektiven Metrik, wie z. B. das Spitzensignal-Rausch-Verhältnis (PSNR) oder die subjektive Bewertung der Videoqualität. Die subjektive Bewertung der Videoqualität gilt als wichtigste Methode zur Messung eines Videocodierungsstandards, da der Mensch die Videoqualität subjektiv wahrnimmt.

HEVC profitiert von der Verwendung größerer Coding Tree Unit (CTU)-Größen. Dies wurde in PSNR-Tests mit einem HM-8.0 HEVC-Encoder gezeigt, bei dem er gezwungen war, immer kleinere CTU-Größen zu verwenden. Für alle Testsequenzen wurde im Vergleich mit einer 64×64 CTU-Größe gezeigt, dass die HEVC-Bitrate um 2,2 % anstieg, wenn eine 32×32 CTU-Größe erzwungen wurde, und um 11,0 %, wenn eine 16× .-Größe erzwungen wurde 16 CTU-Größe. In den Klasse-A-Testsequenzen, bei denen die Auflösung des Videos 2560×1600 betrug, wurde im Vergleich zu einer 64×64 CTU-Größe gezeigt, dass die HEVC-Bitrate um 5,7% anstieg, wenn eine 32×32 CTU-Größe verwendet werden musste , und stieg um 28,2 %, wenn eine CTU-Größe von 16 × 16 verwendet wurde. Die Tests zeigten, dass große CTU-Größen die Codierungseffizienz erhöhen und gleichzeitig die Decodierungszeit reduzieren.

Das HEVC-Hauptprofil (MP) wurde hinsichtlich der Codierungseffizienz mit H.264/MPEG-4 AVC High Profile (HP), MPEG-4 Advanced Simple Profile (ASP), H.263 High Latency Profile (HLP) und H . verglichen .262/MPEG-2 Hauptprofil (MP). Die Videokodierung wurde für Unterhaltungsanwendungen durchgeführt und zwölf verschiedene Bitraten wurden für die neun Videotestsequenzen mit einem HM-8.0 HEVC-Encoder verwendet. Von den neun Videotestsequenzen lagen fünf in HD-Auflösung vor, vier in WVGA- Auflösung (800×480). Die Bitratenreduktionen für HEVC wurden basierend auf PSNR bestimmt, wobei HEVC eine Bitratenreduktion von 35,4% gegenüber H.264/MPEG-4 AVC HP, 63,7% gegenüber MPEG-4 ASP, 65,1% gegenüber H.263 HLP . aufwies und 70,8% im Vergleich zu H.262/MPEG-2 MP.

HEVC MP wurde auch hinsichtlich der subjektiven Videoqualität mit H.264/MPEG-4 AVC HP verglichen. Die Videokodierung wurde für Unterhaltungsanwendungen durchgeführt und vier verschiedene Bitraten wurden für neun Videotestsequenzen mit einem HM-5.0 HEVC-Encoder verwendet. Die subjektive Bewertung erfolgte zu einem früheren Zeitpunkt als der PSNR-Vergleich und verwendete daher eine frühere Version des HEVC-Encoders mit etwas geringerer Leistung. Die Bitratenreduktionen wurden auf Basis einer subjektiven Einschätzung anhand von durchschnittlichen Meinungswerten ermittelt . Die subjektive Gesamtbitratenreduktion für HEVC MP im Vergleich zu H.264/MPEG-4 AVC HP betrug 49,3 %.

Die École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) hat eine Studie durchgeführt, um die subjektive Videoqualität von HEVC bei höheren Auflösungen als HDTV zu bewerten. Die Studie wurde mit drei Videos mit Auflösungen von 3840 × 1744 bei 24 fps, 3840 × 2048 bei 30 fps und 3840 × 2160 bei 30 fps durchgeführt. Die fünf zweiten Videosequenzen zeigten Menschen auf einer Straße, Verkehr, und eine Szene aus dem Open - Source - Computer - animierte Film Sintel . Die Videosequenzen wurden mit fünf verschiedenen Bitraten unter Verwendung des HM-6.1.1 HEVC-Encoders und des JM-18.3 H.264/MPEG-4 AVC-Encoders kodiert. Die subjektiven Bitratenreduktionen wurden basierend auf einer subjektiven Einschätzung unter Verwendung von mittleren Meinungswerten bestimmt. Die Studie verglich HEVC MP mit H.264/MPEG-4 AVC HP und zeigte, dass für HEVC MP die durchschnittliche Bitratenreduktion basierend auf PSNR 44,4% betrug, während die durchschnittliche Bitratenreduktion basierend auf der subjektiven Videoqualität 66,5% betrug.

In einem im April 2013 veröffentlichten HEVC-Leistungsvergleich wurden HEVC MP und Main 10 Profile (M10P) mit H.264/MPEG-4 AVC HP und High 10 Profile (H10P) unter Verwendung von 3840×2160 Videosequenzen verglichen. Die Videosequenzen wurden mit dem HM-10.0 HEVC-Encoder und dem JM-18.4 H.264/MPEG-4 AVC-Encoder kodiert. Die durchschnittliche Bitratenreduktion basierend auf PSNR betrug 45% für Inter-Frame- Video.

In einem im Dezember 2013 veröffentlichten Video-Encoder-Vergleich wurde der HM-10.0 HEVC-Encoder mit dem x264- Encoder (Version r2334) und dem VP9- Encoder (Version v1.2.0-3088-ga81bd12) verglichen. Für den Vergleich wurde das Bjøntegaard-Delta-Bitraten- Messverfahren (BD-BR) verwendet, bei dem negative Werte angeben, um wie viel niedriger die Bitrate reduziert wird, und positive Werte angeben, um wie viel die Bitrate für das gleiche PSNR erhöht wird. Im Vergleich hatte der HEVC-Encoder HM-10.0 die höchste Codierungseffizienz und im Durchschnitt musste der x264-Encoder die Bitrate um 66,4% erhöhen, während der VP9-Encoder die Bitrate erhöhen musste, um die gleiche objektive Qualität zu erzielen um 79,4 %.

Subjektiver Videoleistungsvergleich

Video - Codierung Standard	Durchschnittliche Bitratenreduktion im Vergleich zu H.264/MPEG-4 AVC HP
	480p	720p	1080p	2160p
HEVC	52%	56%	62 %	64 %

In einem im Mai 2014 veröffentlichten subjektiven Videoleistungsvergleich verglich der JCT-VC das HEVC Main-Profil mit dem H.264/MPEG-4 AVC High-Profil. Der Vergleich verwendete durchschnittliche Meinungsbewertungswerte und wurde von der BBC und der University of the West of Scotland durchgeführt . Die Videosequenzen wurden mit dem HM-12.1 HEVC-Encoder und dem JM-18.5 H.264/MPEG-4 AVC-Encoder kodiert. Der Vergleich verwendete eine Reihe von Auflösungen und die durchschnittliche Bitratenreduktion für HEVC betrug 59 %. Die durchschnittliche Bitratenreduktion für HEVC betrug 52 % für 480p, 56 % für 720p, 62 % für 1080p und 64 % für 4K UHD.

In einem im August 2014 von der EPFL veröffentlichten subjektiven Videocodec-Vergleich wurde der HM-15.0 HEVC-Encoder mit dem VP9 1.2.0-5183-Encoder und dem JM-18.8 H.264/MPEG-4 AVC-Encoder verglichen. Vier Sequenzen mit 4K-Auflösung wurden mit fünf verschiedenen Bitraten kodiert, wobei die Kodierer so eingestellt waren, dass sie eine Intraperiode von einer Sekunde verwenden. Im Vergleich hatte der HM-15.0 HEVC-Encoder die höchste Codiereffizienz und im Durchschnitt konnte bei gleicher subjektiver Qualität die Bitrate im Vergleich zum VP9 1.2.0-5183-Encoder um 49,4 % reduziert und reduziert werden um 52,6% im Vergleich zum JM-18.8 H.264/MPEG-4 AVC-Encoder.

Im August 2016 veröffentlichte Netflix die Ergebnisse einer groß angelegten Studie, in der der führende Open-Source-HEVC-Encoder x265 mit dem führenden Open-Source-AVC-Encoder x264 und dem Referenz- VP9- Encoder libvpx verglichen wurde. Mit seinem fortschrittlichen Video-Multimethod Assessment Fusion (VMAF)-Tool zur Messung der Videoqualität stellte Netflix fest, dass x265 eine identische Qualität bei Bitraten liefert, die zwischen 35,4% und 53,3% niedriger als x264 und 17,8% bis 21,8% niedriger als VP9 liegen.

Merkmale

HEVC wurde entwickelt, um die Codierungseffizienz im Vergleich zu H.264/MPEG-4 AVC HP erheblich zu verbessern, dh die Bitratenanforderungen bei vergleichbarer Bildqualität um die Hälfte zu reduzieren , auf Kosten einer erhöhten Rechenkomplexität. HEVC wurde mit dem Ziel entwickelt, Videoinhalten eine Datenkomprimierungsrate von bis zu 1000:1 zu ermöglichen. Je nach Anwendungsanforderungen können HEVC-Codierer Rechenkomplexität, Komprimierungsrate, Robustheit gegenüber Fehlern und Codierungsverzögerungszeit abwägen. Zwei der Hauptmerkmale, bei denen HEVC im Vergleich zu H.264/MPEG-4 AVC verbessert wurde, waren die Unterstützung für Videos mit höherer Auflösung und verbesserte parallele Verarbeitungsmethoden.

HEVC ist auf HDTV-Displays und Content-Capture-Systeme der nächsten Generation ausgerichtet, die progressive gescannte Bildraten und Anzeigeauflösungen von QVGA (320 × 240) bis 4320p (7680 × 4320) sowie eine verbesserte Bildqualität in Bezug auf Rauschpegel und Farbe bieten Leerzeichen und Dynamikbereich .

Videocodierungsschicht

Die HEVC-Videocodierungsschicht verwendet den gleichen "hybriden" Ansatz, der in allen modernen Videostandards, beginnend mit H.261 , verwendet wird, indem sie Inter-/Intra-Bild-Vorhersage und 2D-Transformationscodierung verwendet. Ein HEVC-Codierer fährt zuerst fort, indem er ein Bild in blockförmige Bereiche für das erste Bild oder das erste Bild eines Direktzugriffspunkts aufteilt, der eine Intra-Bild-Vorhersage verwendet. Bei der Intra-Bild-Vorhersage basiert die Vorhersage der Blöcke im Bild nur auf den Informationen in diesem Bild. Für alle anderen Bilder wird eine Zwischenbildvorhersage verwendet, bei der Vorhersageinformationen von anderen Bildern verwendet werden. Nachdem die Prädiktionsverfahren abgeschlossen sind und das Bild die Schleifenfilter durchlaufen hat, wird die endgültige Bilddarstellung im decodierten Bildpuffer gespeichert. Im dekodierten Bildpuffer gespeicherte Bilder können zur Vorhersage anderer Bilder verwendet werden.

HEVC wurde mit der Idee entwickelt, Progressive-Scan- Video zu verwenden und es wurden keine Codierungstools speziell für Interlaced-Video hinzugefügt . Interlace-spezifische Codierungstools wie MBAFF und PAFF werden in HEVC nicht unterstützt. HEVC sendet stattdessen Metadaten , die angeben, wie das Interlaced-Video gesendet wurde. Interlaced-Video kann entweder durch Codieren jedes Frames als separates Bild oder durch Codieren jedes Halbbildes als separates Bild gesendet werden. Für Interlaced-Video kann HEVC unter Verwendung von Sequence Adaptive Frame Field (SAFF) zwischen Frame-Codierung und Field-Codierung wechseln, wodurch der Codierungsmodus für jede Videosequenz geändert werden kann. Auf diese Weise kann Interlaced-Video mit HEVC gesendet werden, ohne dass den HEVC-Decodern spezielle Interlaced-Decodierungsverfahren hinzugefügt werden müssen.

Farbräume

Der HEVC-Standard unterstützt Farbräume wie Generic Film, NTSC , PAL , Rec. 601 , Empf. 709 , Empf. 2020 , Empf. 2100 , SMPTE 170M, SMPTE 240M, sRGB , sYCC , xvYCC , XYZ und extern spezifizierte Farbräume. HEVC unterstützt Farbkodierungsdarstellungen wie RGB , YCbCr und YCoCg .

Codiertools

Codierbaumeinheit

HEVC ersetzt 16×16-Pixel- Makroblöcke , die bei früheren Standards verwendet wurden, durch Coding Tree Units (CTUs), die größere Blockstrukturen von bis zu 64×64 Samples verwenden und das Bild besser in Strukturen mit variabler Größe unterteilen können. HEVC teilt das Bild zunächst in CTUs auf, die 64 × 64, 32 × 32 oder 16 × 16 sein können, wobei eine größere Pixelblockgröße normalerweise die Codierungseffizienz erhöht.

Inverse Transformationen

HEVC spezifiziert vier Transformationseinheiten (TUs)-Größen von 4×4, 8×8, 16×16 und 32×32, um den Vorhersagerest zu codieren. Ein CTB kann rekursiv in 4 oder mehr TUs partitioniert werden. TUs verwenden ganzzahlige Basisfunktionen basierend auf der diskreten Kosinustransformation (DCT). Außerdem werden 4×4-Luma-Transformationsblöcke, die zu einer intracodierten Region gehören, unter Verwendung einer ganzzahligen Transformation transformiert, die von der diskreten Sinustransformation (DST) abgeleitet wird. Dies stellt eine Bitratenreduktion von 1% bereit, wurde jedoch aufgrund von marginalen Vorteilen für die anderen Transformationsfälle auf 4 × 4 Luma-Transformationsblöcke beschränkt. Chroma verwendet die gleichen TU-Größen wie Luma, daher gibt es keine 2×2-Transformation für Chroma.

Parallelverarbeitungswerkzeuge

• Kacheln ermöglichen es, das Bild in ein Raster rechteckiger Bereiche zu unterteilen, die unabhängig voneinander dekodiert/kodiert werden können. Der Hauptzweck von Kacheln besteht darin, eine parallele Verarbeitung zu ermöglichen. Kacheln können unabhängig voneinander dekodiert werden und können sogar einen wahlfreien Zugriff auf bestimmte Bereiche eines Bildes in einem Videostream ermöglichen.
• Wellenfront-Parallelverarbeitung (WPP) liegt vor, wenn ein Slice in Reihen von CTUs unterteilt wird, in denen die erste Reihe normal decodiert wird, aber jede zusätzliche Reihe erfordert, dass Entscheidungen in der vorherigen Reihe getroffen werden. WPP verfügt über die Entropie-Encoder-Verwendungsinformationen aus der vorhergehenden Reihe von CTUs und ermöglicht ein Verfahren der parallelen Verarbeitung, das eine bessere Komprimierung als Kacheln ermöglichen kann.
• Kacheln und WPP sind erlaubt, aber optional. Wenn Kacheln vorhanden sind, müssen sie mindestens 64 Pixel hoch und 256 Pixel breit sein, wobei die Anzahl der zulässigen Kacheln stufenspezifisch begrenzt ist.
• Slices können größtenteils unabhängig voneinander dekodiert werden, wobei der Hauptzweck von Tiles die Neusynchronisierung bei Datenverlust im Videostream ist. Slices können insofern als eigenständig definiert werden, als die Vorhersage nicht über Slice-Grenzen hinweg erfolgt. Wenn jedoch eine In-Loop-Filterung an einem Bild durchgeführt wird, können Informationen über Schnittgrenzen hinweg erforderlich sein. Slices sind CTUs, die in der Reihenfolge der Rasterabtastung decodiert werden, und verschiedene Codierungstypen können für Slices wie I-Typen, P-Typen oder B-Typen verwendet werden.
• Abhängige Slices können ermöglichen, dass das System schneller auf Daten bezüglich Kacheln oder WPP zugreift, als wenn der gesamte Slice dekodiert werden müsste. Der Hauptzweck abhängiger Slices besteht darin, aufgrund der geringeren Latenz eine Videocodierung mit geringer Verzögerung zu ermöglichen.

Andere Codierungstools

Entropiekodierung

HEVC verwendet einen kontextadaptiven binären arithmetischen Codierungsalgorithmus (CABAC), der CABAC in H.264/MPEG-4 AVC grundsätzlich ähnelt. CABAC ist die einzige Entropie-Encoder-Methode, die in HEVC erlaubt ist, während es zwei Entropie-Encoder-Methoden gibt, die von H.264/MPEG-4 AVC erlaubt sind. CABAC und die Entropiecodierung von Transformationskoeffizienten in HEVC wurden für einen höheren Durchsatz als H.264/MPEG-4 AVC entworfen, während eine höhere Komprimierungseffizienz für größere Transformationsblockgrößen im Vergleich zu einfachen Erweiterungen beibehalten wird. So wurde beispielsweise die Anzahl der kontextcodierten Bins um das 8-fache reduziert und der CABAC-Bypass-Modus hinsichtlich seines Designs verbessert, um den Durchsatz zu erhöhen. Eine weitere Verbesserung bei HEVC besteht darin, dass die Abhängigkeiten zwischen den codierten Daten geändert wurden, um den Durchsatz weiter zu erhöhen. Die Kontextmodellierung in HEVC wurde ebenfalls verbessert, sodass CABAC besser einen Kontext auswählen kann, der die Effizienz im Vergleich zu H.264/MPEG-4 AVC erhöht.

Intra-Vorhersage

HEVC spezifiziert 33 Richtungsmodi für die Intra-Vorhersage im Vergleich zu den 8 Richtungsmodi für die Intra-Vorhersage, die von H.264/MPEG-4 AVC spezifiziert sind. HEVC spezifiziert auch DC-Intra-Prädiktions- und Planar-Prädiktionsmodi. Der DC-Intra-Prädiktionsmodus erzeugt einen Mittelwert durch Mittelung von Referenzproben und kann für ebene Oberflächen verwendet werden. Der Planar-Prädiktionsmodus in HEVC unterstützt alle in HEVC definierten Blockgrößen, während der Planar-Prädiktionsmodus in H.264/MPEG-4 AVC auf eine Blockgröße von 16×16 Pixel beschränkt ist. Die Intra-Prädiktionsmodi verwenden Daten von benachbarten Prädiktionsblöcken, die zuvor innerhalb desselben Bildes decodiert wurden.

Bewegungskompensation

Für die Interpolation von fraktionalen Luma-Sample-Positionen verwendet HEVC die trennbare Anwendung der eindimensionalen Halbabtast-Interpolation mit einem 8-Tap-Filter oder der Viertel-Sample-Interpolation mit einem 7-Tap-Filter, während im Vergleich H.264/MPEG-4 AVC verwendet einen zweistufigen Prozess, der zuerst Werte an Halbabtastpositionen unter Verwendung einer trennbaren eindimensionalen 6-Tap-Interpolation, gefolgt von einer ganzzahligen Rundung ableitet und dann eine lineare Interpolation zwischen Werten an nahegelegenen Halbabtastpositionen anwendet , um Werte an Viertelabtastpositionen zu erzeugen. HEVC hat aufgrund des längeren Interpolationsfilters und der Eliminierung des Zwischenrundungsfehlers eine verbesserte Präzision. Bei 4:2:0-Video werden die Chroma-Samples mit trennbarer eindimensionaler 4-Tap-Filterung interpoliert, um eine Achtel-Sample-Präzision zu erzielen, während H.264/MPEG-4 AVC im Vergleich nur einen bilinearen 2-Tap- Filter verwendet (auch mit Achtel-Abtast-Präzision).

Wie in H.264/MPEG-4 AVC kann die gewichtete Vorhersage in HEVC entweder mit Uni-Prediction (bei der ein einzelner Vorhersagewert verwendet wird) oder Bi-Prediction (bei der die Vorhersagewerte aus zwei Vorhersageblöcken kombiniert werden) verwendet werden. .

Bewegungsvektorvorhersage

HEVC definiert einen vorzeichenbehafteten 16-Bit-Bereich sowohl für horizontale als auch für vertikale Bewegungsvektoren (MVs). Dies wurde HEVC beim HEVC-Meeting im Juli 2012 mit den mvLX-Variablen hinzugefügt. Horizontale/vertikale HEVC-MVs haben einen Bereich von –32768 bis 32767, was angesichts der von HEVC verwendeten Viertelpixel- Präzision einen MV-Bereich von –8192 bis 8191,75 Luma-Samples ermöglicht. Dies ist vergleichbar mit H.264/MPEG-4 AVC, das einen horizontalen MV-Bereich von –2048 bis 2047,75 Luma-Samples und einen vertikalen MV-Bereich von –512 bis 511,75 Luma-Samples ermöglicht.

HEVC ermöglicht zwei MV-Modi, nämlich Advanced Motion Vector Prediction (AMVP) und Merge-Modus. AMVP verwendet Daten aus dem Referenzbild und kann auch Daten aus benachbarten Vorhersageblöcken verwenden. Der Zusammenführungsmodus ermöglicht die Vererbung der MVs von benachbarten Vorhersageblöcken. Der Zusammenführungsmodus in HEVC ähnelt den Bewegungsinferenzmodi "übersprungen" und "direkt" in H.264/MPEG-4 AVC, jedoch mit zwei Verbesserungen. Die erste Verbesserung besteht darin, dass HEVC Indexinformationen verwendet, um einen von mehreren verfügbaren Kandidaten auszuwählen. Die zweite Verbesserung besteht darin, dass HEVC Informationen aus der Referenzbildliste und dem Referenzbildindex verwendet.

Schleifenfilter

HEVC spezifiziert zwei Schleifenfilter, die sequentiell angewendet werden, wobei der Deblocking-Filter (DBF) zuerst angewendet wird und der Sample Adaptive Offset (SAO)-Filter danach angewendet wird. Beide Schleifenfilter werden in der Zwischenbild-Prädiktionsschleife angewendet, dh das gefilterte Bild wird im decodierten Bildpuffer (DPB) als Referenz für die Zwischenbild-Prädiktion gespeichert.

Entblockungsfilter

Der DBF ähnelt dem von H.264/MPEG-4 AVC verwendeten, jedoch mit einem einfacheren Design und besserer Unterstützung für die parallele Verarbeitung. Bei HEVC gilt die DBF nur für ein 8×8-Sample-Grid, während bei H.264/MPEG-4 AVC die DBF für ein 4×4-Sample-Grid gilt. DBF verwendet ein 8×8-Sample-Grid, da es keine merkliche Verschlechterung verursacht und die parallele Verarbeitung erheblich verbessert, da die DBF keine kaskadierenden Interaktionen mit anderen Operationen mehr verursacht. Eine weitere Änderung besteht darin, dass HEVC nur drei DBF-Stärken von 0 bis 2 zulässt. HEVC erfordert auch, dass der DBF zuerst eine horizontale Filterung für vertikale Kanten auf das Bild anwendet und erst danach eine vertikale Filterung für horizontale Kanten auf das Bild anwendet. Dies ermöglicht die Verwendung mehrerer paralleler Threads für die DBF.

Beispiel für adaptiven Offset

Der SAO-Filter wird nach dem DBF angewendet und soll eine bessere Rekonstruktion der ursprünglichen Signalamplituden durch Anwenden von Offsets ermöglichen, die in einer Nachschlagetabelle im Bitstrom gespeichert sind . Pro CTB kann der SAO-Filter deaktiviert oder in einem von zwei Modi angewendet werden: Edge-Offset-Modus oder Band-Offset-Modus. Der Edge-Offset-Modus vergleicht den Wert eines Samples mit zwei seiner acht Nachbarn unter Verwendung eines von vier Richtungsgradientenmustern. Basierend auf einem Vergleich mit diesen beiden Nachbarn wird der Abtastwert in eine von fünf Kategorien eingeteilt: Minimum, Maximum, eine Kante mit dem Abtastwert mit dem niedrigeren Wert, eine Kante mit dem Abtastwert mit dem höheren Wert oder monoton. Für jede der ersten vier Kategorien wird ein Offset angewendet. Der Band-Offset-Modus wendet einen Offset basierend auf der Amplitude eines einzelnen Samples an. Ein Sample wird nach seiner Amplitude in eines von 32 Bändern ( Histogramm- Bins) kategorisiert . Offsets werden für vier aufeinanderfolgende der 32 Bänder angegeben, da in flachen Bereichen, die für Banding-Artefakte anfällig sind, die Abtastamplituden dazu neigen, in einem kleinen Bereich geclustert zu werden. Der SAO-Filter wurde entwickelt, um die Bildqualität zu verbessern, Banding-Artefakte zu reduzieren und Ringing-Artefakte zu reduzieren .

Sortimentserweiterungen

Bereichserweiterungen in MPEG sind zusätzliche Profile, Ebenen und Techniken, die Anforderungen über die Wiedergabe von Consumer-Videos hinaus unterstützen:

• Profile, die Bittiefen über 10 und unterschiedliche Luma- / Chroma- Bittiefen unterstützen.
• Intraprofile, wenn die Dateigröße viel weniger wichtig ist als die Decodiergeschwindigkeit mit wahlfreiem Zugriff.
• Standbildprofile, die die Grundlage des High Efficiency Image File Formats bilden , ohne Begrenzung der Bildgröße oder -komplexität (Stufe 8.5). Im Gegensatz zu allen anderen Ebenen ist keine minimale Decoderkapazität erforderlich, sondern nur ein Best-Effort mit vernünftigem Fallback.

Zu diesen neuen Profilen gehören verbesserte Codierungsfunktionen, von denen viele eine effiziente Bildschirmcodierung oder Hochgeschwindigkeitsverarbeitung unterstützen:

• Persistent Rice Adaptation, eine allgemeine Optimierung der Entropiecodierung.
• Präzise gewichtete Vorhersage bei hohen Bittiefen.
• Komponentenübergreifende Vorhersage, die es der unvollkommenen YCbCr- Farbdekorrelation ermöglicht, dass die Luma- (oder G)-Übereinstimmung die vorhergesagten Chroma- (oder R/B-)Übereinstimmungen festlegt, was zu einer Verstärkung von bis zu 7 % für YCbCr 4:4:4 und bis zu . führt 26 % für RGB-Video. Besonders nützlich für Bildschirmcodierung.
• Intra-Glättungssteuerung, die es dem Encoder ermöglicht, die Glättung pro Block statt pro Frame ein- oder auszuschalten.
• Modifikationen des Transformationssprungs:
  • Residual DPCM (RDPCM), das im Vergleich zum typischen Zick-Zack-Verfahren, wenn möglich, eine optimalere Codierung von Restdaten ermöglicht.
  • Blockgrößenflexibilität, Unterstützung von Blockgrößen bis zu 32×32 (im Gegensatz zu nur 4×4 Transformationssprung-Unterstützung in Version 1).
  • 4×4-Drehung, für potenzielle Effizienz.
  • Verwandeln überspringen Kontext, so dass DCT und RDPCM Blöcke einen separaten Kontext tragen.
• Erweiterte Präzisionsverarbeitung, wodurch Videos mit geringer Bittiefe etwas genauer dekodiert werden.
• CABAC-Bypass-Ausrichtung, eine Decodierungsoptimierung speziell für das 4:4:4 16 Intra-Profil mit hohem Durchsatz.

HEVC Version 2 fügt mehrere Supplemental Enhancement Information (SEI)-Meldungen hinzu:

• Farb-Neuzuordnung: Zuordnung eines Farbraums zu einem anderen.
• Kniefunktion: Hinweise zur Konvertierung zwischen Dynamikbereichen, insbesondere von HDR zu SDR.
• Mastering der Display-Farblautstärke
• Zeitcode, für Archivierungszwecke

Erweiterungen zur Codierung von Bildschirminhalten

Im Entwurf der Screen Content Coding (SCC)-Erweiterungen vom März 2016 wurden zusätzliche Codierungstool-Optionen hinzugefügt:

• Adaptive Farbtransformation.
• Adaptive Bewegungsvektorauflösung.
• Intrablockkopieren.
• Palettenmodus.

Die ITU-T-Version des Standards, die die SCC-Erweiterungen hinzufügte (genehmigt im Dezember 2016 und im März 2017 veröffentlicht), fügte Unterstützung für die Hybrid-Log-Gamma (HLG) -Übertragungsfunktion und die ICtCp- Farbmatrix hinzu. Dadurch kann die vierte Version von HEVC beide HDR-Übertragungsfunktionen unterstützen, die in Rec. 2100 .

Die vierte Version von HEVC fügt mehrere Supplemental Enhancement Information (SEI)-Nachrichten hinzu, darunter:

• Die SEI-Nachricht mit Informationen über alternative Übertragungseigenschaften liefert Informationen über die zu verwendende bevorzugte Übertragungsfunktion . Der primäre Anwendungsfall hierfür wäre die Bereitstellung von HLG-Videos auf eine Weise, die mit älteren Geräten abwärtskompatibel ist .
• SEI-Meldung für Umgebungsansichtsumgebung, liefert Informationen über das Umgebungslicht der Ansichtsumgebung, die zum Erstellen des Videos verwendet wurde.

Profile

Funktionsunterstützung in einigen der Videoprofile

Besonderheit	Version 1		Version 2
	Hauptsächlich	Haupt 10	Haupt 12	Haupt 4:2:2 10	Haupt 4:2:2 12	Haupt 4:4:4	Haupt 4:4:4 10	Haupt 4:4:4 12	Haupt 4:4:4 16 Intra
Bittiefe	8	8 bis 10	8 bis 12	8 bis 10	8 bis 12	8	8 bis 10	8 bis 12	8 bis 16
Chroma-Sampling- Formate	4:2:0	4:2:0	4:2:0	4:2:0/ 4:2:2	4:2:0/ 4:2:2	4:2:0/ 4:2:2/ 4:4:4	4:2:0/ 4:2:2/ 4:4:4	4:2:0/ 4:2:2/ 4:4:4	4:2:0/ 4:2:2/ 4:4:4
4:0:0 ( Monochrom )	Nein	Nein	Jawohl	Jawohl	Jawohl	Jawohl	Jawohl	Jawohl	Jawohl
Hochpräzise gewichtete Vorhersage	Nein	Nein	Jawohl	Jawohl	Jawohl	Jawohl	Jawohl	Jawohl	Jawohl
Chroma QP-Offset-Liste	Nein	Nein	Jawohl	Jawohl	Jawohl	Jawohl	Jawohl	Jawohl	Jawohl
Komponentenübergreifende Vorhersage	Nein	Nein	Nein	Nein	Nein	Jawohl	Jawohl	Jawohl	Jawohl
Intra-Glättung deaktivieren	Nein	Nein	Nein	Nein	Nein	Jawohl	Jawohl	Jawohl	Jawohl
Anhaltende Reisanpassung	Nein	Nein	Nein	Nein	Nein	Jawohl	Jawohl	Jawohl	Jawohl
RDPCM implizit/explizit	Nein	Nein	Nein	Nein	Nein	Jawohl	Jawohl	Jawohl	Jawohl
Überspringe Blockgrößen größer als 4×4 . transformieren	Nein	Nein	Nein	Nein	Nein	Jawohl	Jawohl	Jawohl	Jawohl
Kontext/Rotation überspringen transformieren	Nein	Nein	Nein	Nein	Nein	Jawohl	Jawohl	Jawohl	Jawohl
Erweiterte Präzisionsbearbeitung	Nein	Nein	Nein	Nein	Nein	Nein	Nein	Nein	Jawohl

Version 1 des HEVC-Standards definiert drei Profile: Main , Main 10 und Main Stand Picture . Version 2 von HEVC fügt 21 Bereichserweiterungsprofile, zwei skalierbare Erweiterungsprofile und ein Mehrfachansichtsprofil hinzu. HEVC enthält auch Bestimmungen für zusätzliche Profile. Zu den Erweiterungen, die HEVC hinzugefügt wurden, gehören erhöhte Bittiefe , 4:2:2/4:4:4 Chroma-Sampling , Multiview Video Coding (MVC) und Scalable Video Coding (SVC). Die HEVC Range Extensions, HEVC Scalable Extensions und HEVC Multi-View Extensions wurden im Juli 2014 fertiggestellt. Im Juli 2014 wurde ein Entwurf der zweiten Version von HEVC veröffentlicht. Screen Content Coding (SCC)-Erweiterungen sind in der Entwicklung für Bildschirminhaltsvideos, die Text und Grafiken enthalten, mit einem voraussichtlichen Veröffentlichungsdatum des endgültigen Entwurfs 2015.

Ein Profil ist ein definierter Satz von Codierungswerkzeugen, die verwendet werden können, um einen Bitstream zu erstellen, der diesem Profil entspricht. Ein Kodierer für ein Profil kann wählen, welche Kodierungswerkzeuge zu verwenden sind, solange er einen konformen Bitstrom erzeugt, während ein Dekoder für ein Profil alle Kodierungswerkzeuge unterstützen muss, die in diesem Profil verwendet werden können.

Profile der Version 1

Hauptsächlich

Das Main-Profil ermöglicht eine Bittiefe von 8 Bit pro Sample mit 4:2:0-Chroma-Sampling, dem am häufigsten verwendeten Videotyp bei Consumer-Geräten.

Haupt 10

Das Main 10-Profil wurde auf der HEVC-Sitzung im Oktober 2012 basierend auf dem Vorschlag JCTVC-K0109 hinzugefügt, der vorschlug, HEVC ein 10-Bit-Profil für Verbraucheranwendungen hinzuzufügen. Der Vorschlag besagte, dass dies eine verbesserte Videoqualität ermöglichen und die Rec. 2020- Farbraum, der in UHDTV-Systemen weit verbreitet ist und einen höheren Dynamikumfang und Farbtreue liefern kann, um Banding-Artefakte zu vermeiden. Eine Vielzahl von Unternehmen unterstützte den Vorschlag, darunter Ateme , BBC , BSkyB , Cisco , DirecTV , Ericsson , Motorola Mobility , NGCodec, NHK , RAI , ST, SVT , Thomson Video Networks , Technicolor und ViXS Systems . Das Main 10-Profil ermöglicht eine Bittiefe von 8 bis 10 Bit pro Sample mit 4:2:0 Chroma-Sampling. HEVC-Decoder, die dem Main 10-Profil entsprechen, müssen in der Lage sein, Bitstreams zu decodieren, die mit den folgenden Profilen erstellt wurden: Main und Main 10. Eine höhere Bittiefe ermöglicht eine größere Anzahl von Farben. 8 Bit pro Probe ermöglichen 256 Schattierungen pro Primärfarbe (insgesamt 16,78 Millionen Farben), während 10 Bit pro Probe 1024 Schattierungen pro Primärfarbe (insgesamt 1,07 Milliarden Farben) ermöglichen. Eine höhere Bittiefe ermöglicht einen sanfteren Farbübergang, wodurch das als Farbstreifen bekannte Problem gelöst wird .

Das Main 10-Profil ermöglicht eine verbesserte Videoqualität, da es Videos mit einer höheren Bittiefe unterstützen kann als das Main-Profil. Darüber hinaus kann im Main 10-Profil 8-Bit-Video mit einer höheren Bittiefe von 10 Bit codiert werden, was im Vergleich zum Main-Profil eine verbesserte Codierungseffizienz ermöglicht.

Ericsson sagte, dass das Main 10-Profil die Vorteile von 10 Bits pro Sample-Video für das Verbraucherfernsehen bringen würde. Sie sagten auch, dass es bei höheren Auflösungen keine Bitratenstrafe gibt, wenn Videos mit 10 Bit pro Abtastung kodiert werden. Imagination Technologies sagte, dass 10-Bit-Videos pro Sample größere Farbräume ermöglichen würden und für die Rec. 2020- Farbraum, der von UHDTV verwendet wird. Sie sagten auch, die Rec. Der Farbraum 2020 würde die weit verbreitete Einführung von 10-Bit-pro-Sample-Videos vorantreiben.

In einem PSNR-basierten Leistungsvergleich, der im April 2013 veröffentlicht wurde, wurde das Main 10-Profil mit dem Main-Profil unter Verwendung eines Satzes von 3840 × 2160 10-Bit-Videosequenzen verglichen. Die 10-Bit-Videosequenzen wurden für das Main-Profil in 8 Bit umgewandelt und blieben für das Main 10-Profil bei 10 Bit. Das Referenz-PSNR basierte auf den ursprünglichen 10-Bit-Videosequenzen. Im Leistungsvergleich lieferte das Main 10-Profil im Vergleich zum Main-Profil eine Bitratenreduktion von 5 % für die Inter-Frame -Videocodierung. Der Leistungsvergleich besagt, dass bei den getesteten Videosequenzen das Main 10-Profil das Main-Profil übertraf.

Hauptstandbild

Vergleich der Standards für die Standbildkomprimierung basierend auf gleichem PSNR und MOS

Standbild - Codierungsstandard (Testverfahren)	Durchschnittliche Bitratenreduktion im Vergleich zu
	JPEG 2000	JPEG
HEVC (PSNR)	20%	62 %
HEVC (MOS)	31%	43%

Das Haupt-Standbild-Profil ermöglicht die Codierung eines einzelnen Standbilds mit den gleichen Einschränkungen wie das Haupt-Profil. Als Teilmenge des Main-Profils ermöglicht das Main-Standbild-Profil eine Bittiefe von 8 Bit pro Sample mit 4:2:0-Chroma-Sampling. Im April 2012 wurde ein objektiver Leistungsvergleich durchgeführt, bei dem HEVC die durchschnittliche Bitrate für Bilder im Vergleich zu JPEG um 56 % reduzierte . Ein PSNR- basierter Leistungsvergleich für die Standbildkompression wurde im Mai 2012 unter Verwendung des HEVC HM 6.0-Encoders und der Referenz-Software-Encoder für die anderen Standards durchgeführt. Bei Standbildern reduzierte HEVC die durchschnittliche Bitrate um 15,8% im Vergleich zu H.264/MPEG-4 AVC, 22,6% im Vergleich zu JPEG 2000 , 30,0% im Vergleich zu JPEG XR , 31,0% im Vergleich zu WebP und 43,0% im Vergleich zu JPEG.

Ein Leistungsvergleich für die Standbildkomprimierung wurde im Januar 2013 mit dem HEVC HM 8.0rc2-Encoder, Kakadu Version 6.0 für JPEG 2000 und IJG Version 6b für JPEG durchgeführt. Der Leistungsvergleich verwendet PSNR für die objektive Bewertung und Mittelwerte der Meinungsbewertung (MOS) für die subjektive Bewertung. Bei der subjektiven Bewertung wurden die gleiche Testmethodik und die gleichen Bilder verwendet, die das JPEG-Komitee bei der Bewertung von JPEG XR verwendet hat. Bei 4:2:0-Chroma-Sampling-Bildern betrug die durchschnittliche Bitratenreduktion für HEVC im Vergleich zu JPEG 2000 20,26 % für PSNR und 30,96 % für MOS, während sie im Vergleich zu JPEG 61,63 % für PSNR und 43,10 % für MOS betrug.

Ein PSNR-basierter HEVC-Leistungsvergleich für die Standbildkomprimierung wurde im April 2013 von Nokia durchgeführt . HEVC bietet eine größere Leistungsverbesserung bei Bildern mit höherer Auflösung als bei Bildern mit niedrigerer Auflösung und eine größere Leistungsverbesserung bei niedrigeren Bitraten als bei höheren Bitraten. Für eine verlustbehaftete Komprimierung , um das gleiche PSNR wie HEVC zu erhalten, wurden im Durchschnitt 1,4-mal mehr Bits bei JPEG 2000, 1,6-mal mehr Bits bei JPEG-XR und 2,3-mal mehr Bits bei JPEG benötigt.

Eine Studie zur Komprimierungseffizienz von HEVC, JPEG, JPEG XR und WebP wurde im Oktober 2013 von Mozilla durchgeführt . Die Studie zeigte, dass HEVC bei der Komprimierung signifikant besser war als die anderen getesteten Bildformate. In der Studie wurden vier verschiedene Methoden zum Vergleich der Bildqualität verwendet, nämlich Y-SSIM, RGB-SSIM, IW-SSIM und PSNR-HVS-M.

Profile der Version 2

Version 2 von HEVC fügt 21 Bereichserweiterungsprofile, zwei skalierbare Erweiterungsprofile und ein Mehrfachansichtsprofil hinzu: Monochrome , Monochrome 12 , Monochrome 16 , Main 12 , Main 4:2:2 10 , Main 4:2:2 12 , Main 4:4:4 , Main 4:4:4 10 , Main 4:4:4 12 , Monochrom 12 Intra , Monochrom 16 Intra , Main 12 Intra , Main 4:2:2 10 Intra , Main 4:2:2 12 Intra , Main 4:4:4 Intra , Main 4:4:4 10 Intra , Main 4:4:4 12 Intra , Main 4:4:4 16 Intra , Main 4:4:4 Standbild , Main 4:4 :4 16 Standbild , hoher Durchsatz 4:4:4 16 Intra , Skalierbares Haupt , Skalierbares Haupt 10 und Multiview Haupt . Alle der Inter - Frame Bereich Erweiterungen Profile haben ein Intra - Profil.

Einfarbig

Das Monochrom-Profil ermöglicht eine Bittiefe von 8 Bit pro Sample mit Unterstützung für 4:0:0-Chroma-Sampling.

Monochrom 12

Das Monochrome 12-Profil ermöglicht eine Bittiefe von 8 Bit bis 12 Bit pro Sample mit Unterstützung für 4:0:0 Chroma-Sampling.

Monochrom 16

Das Monochrome 16-Profil ermöglicht eine Bittiefe von 8 Bit bis 16 Bit pro Sample mit Unterstützung für 4:0:0 Chroma-Sampling. HEVC-Decoder, die dem Monochrom 16-Profil entsprechen, müssen in der Lage sein, Bitstreams zu decodieren, die mit den folgenden Profilen erstellt wurden: Monochrom, Monochrom 12 und Monochrom 16.

Haupt 12

Das Main 12-Profil ermöglicht eine Bittiefe von 8 Bit bis 12 Bit pro Sample mit Unterstützung für 4:0:0 und 4:2:0 Chroma-Sampling. HEVC-Decoder, die dem Main 12-Profil entsprechen, müssen in der Lage sein, Bitstreams zu decodieren, die mit den folgenden Profilen erstellt wurden: Monochrome, Monochrome 12, Main, Main 10 und Main 12.

Haupt 4:2:2 10

Das Main 4:2:2 10 Profil ermöglicht eine Bittiefe von 8 Bit bis 10 Bit pro Sample mit Unterstützung für 4:0:0, 4:2:0 und 4:2:2 Chroma-Sampling. HEVC-Decoder, die dem Profil Main 4:2:2 10 entsprechen, müssen in der Lage sein, Bitstreams zu decodieren, die mit den folgenden Profilen erstellt wurden: Monochrom, Main, Main 10 und Main 4:2:2 10.

Haupt 4:2:2 12

Das Main 4:2:2 12-Profil ermöglicht eine Bittiefe von 8 Bit bis 12 Bit pro Sample mit Unterstützung für 4:0:0, 4:2:0 und 4:2:2 Chroma-Sampling. HEVC-Decoder, die dem Main 4:2:2 12-Profil entsprechen, müssen in der Lage sein, Bitstreams zu decodieren, die mit den folgenden Profilen erstellt wurden: Monochrome, Monochrome 12, Main, Main 10, Main 12, Main 4:2:2 10 und Main 4 :2:2 12.

Haupt 4:4:4

Das Main-4:4:4-Profil ermöglicht eine Bittiefe von 8 Bit pro Sample mit Unterstützung für 4:0:0, 4:2:0, 4:2:2 und 4:4:4 Chroma-Sampling. HEVC-Decoder, die dem Main 4:4:4-Profil entsprechen, müssen in der Lage sein, Bitstreams zu decodieren, die mit den folgenden Profilen erstellt wurden: Monochrom, Main und Main 4:4:4.

Haupt 4:4:4 10

Das Main 4:4:4 10 Profil ermöglicht eine Bittiefe von 8 Bit bis 10 Bit pro Sample mit Unterstützung für 4:0:0, 4:2:0, 4:2:2 und 4:4:4 Chroma Probenahme. HEVC-Decoder, die dem Profil Main 4:4:4 10 entsprechen, müssen in der Lage sein, Bitstreams zu decodieren, die mit den folgenden Profilen erstellt wurden: Monochrom, Main, Main 10, Main 4:2:2 10, Main 4:4:4 und Main 4:4:4 10.

Haupt 4:4:4 12

Das Main 4:4:4 12-Profil ermöglicht eine Bittiefe von 8 Bit bis 12 Bit pro Sample mit Unterstützung für 4:0:0, 4:2:0, 4:2:2 und 4:4:4 Chroma Probenahme. HEVC-Decoder, die dem Main 4:4:4 12-Profil entsprechen, müssen in der Lage sein, Bitstreams zu decodieren, die mit den folgenden Profilen erstellt wurden: Monochrom, Main, Main 10, Main 12, Main 4:2:2 10, Main 4:2:2 12, Haupt 4:4:4, Haupt 4:4:4 10, Haupt 4:4:4 12 und Monochrom 12.

Haupt 4:4:4 16 Intra

Das Main 4:4:4 16 Intra-Profil ermöglicht eine Bittiefe von 8 Bit bis 16 Bit pro Sample mit Unterstützung für 4:0:0, 4:2:0, 4:2:2 und 4:4:4 Chroma-Sampling. HEVC-Decoder, die dem Main 4:4:4 16 Intra-Profil entsprechen, müssen in der Lage sein, Bitstreams zu decodieren, die mit den folgenden Profilen erstellt wurden: Monochrome Intra, Monochrome 12 Intra, Monochrome 16 Intra, Main Intra, Main 10 Intra, Main 12 Intra, Main 4:2:2 10 Intra, Main 4:2:2 12 Intra, Main 4:4:4 Intra, Main 4:4:4 10 Intra und Main 4:4:4 12 Intra.

Hoher Durchsatz 4:4:4 16 Intra

Das High Throughput 4:4:4 16 Intra-Profil ermöglicht eine Bittiefe von 8 Bit bis 16 Bit pro Sample mit Unterstützung für 4:0:0, 4:2:0, 4:2:2 und 4:4: 4 Chroma-Sampling. Das 4:4:4 16 Intra-Profil mit hohem Durchsatz hat einen 12-mal höheren HbrFactor als andere HEVC-Profile, was eine 12-mal höhere maximale Bitrate als das Main-4:4:4 16-Intra-Profil ermöglicht. Das High Throughput 4:4:4 16 Intra-Profil wurde für die professionelle High-End-Inhaltserstellung entwickelt und Decoder für dieses Profil sind nicht erforderlich, um andere Profile zu unterstützen.

Haupt 4:4:4 Standbild

Das Hauptprofil 4:4:4 Standbild ermöglicht die Codierung eines einzelnen Standbilds mit den gleichen Einschränkungen wie das Hauptprofil 4:4:4. Als Teilmenge des Hauptprofils 4:4:4 ermöglicht das Hauptprofil 4:4:4 Standbild eine Bittiefe von 8 Bit pro Abtastung mit Unterstützung für 4:0:0, 4:2:0, 4:2 :2 und 4:4:4 Chroma-Sampling.

Haupt 4:4:4 16 Standbild

Das Hauptprofil 4:4:4 16 Standbild ermöglicht die Codierung eines einzelnen Standbilds mit den gleichen Einschränkungen wie das Hauptprofil 4:4:4 16 Intra. Als Teilmenge des Main 4:4:4 16 Intra-Profils ermöglicht das Main 4:4:4 16 Stand Picture-Profil eine Bittiefe von 8 Bit bis 16 Bit pro Sample mit Unterstützung für 4:0:0, 4:2 :0, 4:2:2 und 4:4:4 Chroma-Sampling.

Skalierbares Main

Das skalierbare Main-Profil ermöglicht eine Basisschicht, die dem Main-Profil von HEVC entspricht.

Skalierbares Hauptgerät 10

Das skalierbare Main 10-Profil ermöglicht eine Basisschicht, die dem Main 10-Profil von HEVC entspricht.

Multiview-Hauptbildschirm

Das Multiview Main-Profil ermöglicht eine Basisschicht, die dem Main-Profil von HEVC entspricht.

Profile ab Version 3

Version 3 von HEVC hat ein 3D-Profil hinzugefügt: 3D Main . Der Entwurf der Erweiterungen für die Bildschirminhaltscodierung vom Februar 2016 fügte sieben Erweiterungsprofile für die Bildschirminhaltscodierung, drei Erweiterungsprofile mit hohem Durchsatz und vier skalierbare Erweiterungsprofile hinzu: Screen-Extended Main , Screen-Extended Main 10 , Screen-Extended Main 4:4:4 , Bildschirm-erweiterter Hauptdurchsatz 4:4:4 10 , Bildschirm-erweiterter hoher Durchsatz 4:4:4 , Bildschirm-erweiterter hoher Durchsatz 4:4:4 10 , Bildschirm-erweiterter hoher Durchsatz 4:4:4 14 , hoher Durchsatz 4 :4:4 , Hoher Durchsatz 4:4:4 10 , Hoher Durchsatz 4:4:4 14 , Skalierbares Monochrom , Skalierbares Monochrom 12 , Skalierbares Monochrom 16 und Skalierbares Hauptfenster 4:4:4 .

3D-Haupt

Das 3D-Hauptprofil ermöglicht eine Basisschicht, die dem Hauptprofil von HEVC entspricht.

Bildschirmerweiterter Hauptbildschirm

Das Screen-Extended Main-Profil ermöglicht eine Bittiefe von 8 Bit pro Sample mit Unterstützung für 4:0:0 und 4:2:0 Chroma-Sampling. HEVC-Decoder, die dem Screen-Extended Main-Profil entsprechen, müssen in der Lage sein, Bitstreams zu decodieren, die mit den folgenden Profilen erstellt wurden: Monochrom, Main und Screen-Extended Main.

Bildschirmerweiterter Hauptbildschirm 10

Das Screen-Extended Main 10-Profil ermöglicht eine Bittiefe von 8 Bit bis 10 Bit pro Sample mit Unterstützung für 4:0:0 und 4:2:0 Chroma-Sampling. HEVC-Decoder, die dem Profil Screen-Extended Main 10 entsprechen, müssen in der Lage sein, Bitstreams zu decodieren, die mit den folgenden Profilen erstellt wurden: Monochrom, Main, Main 10, Screen-Extended Main und Screen-Extended Main 10.

Bildschirmerweiterter Hauptbildschirm 4:4:4

Das Screen-Extended Main 4:4:4-Profil ermöglicht eine Bittiefe von 8 Bit pro Sample mit Unterstützung für 4:0:0, 4:2:0, 4:2:2 und 4:4:4 Chroma-Sampling . HEVC-Decoder, die dem Profil Screen-Extended Main 4:4:4 entsprechen, müssen in der Lage sein, Bitstreams zu decodieren, die mit den folgenden Profilen erstellt wurden: Monochrom, Main, Main 4:4:4, Screen-Extended Main und Screen-Extended Main 4 :4:4.

Bildschirmerweiterter Hauptbildschirm 4:4:4 10

Das Screen-Extended Main 4:4:4 10 Profil ermöglicht eine Bittiefe von 8 Bit bis 10 Bit pro Sample mit Unterstützung für 4:0:0, 4:2:0, 4:2:2 und 4:4 :4 Chroma-Sampling. HEVC-Decoder, die dem Profil Screen-Extended Main 4:4:4 10 entsprechen, müssen in der Lage sein, Bitstreams zu decodieren, die mit den folgenden Profilen erstellt wurden: Monochrom, Main, Main 10, Main 4:2:2 10, Main 4:4:4 , Hauptbildschirm 4:4:4 10, Bildschirmerweiterter Hauptbildschirm, Bildschirmerweiterter Hauptbildschirm 10, Bildschirmerweiterter Hauptbildschirm 4:4:4 und Bildschirmerweiterter Hauptbildschirm 4:4:4 10.

Bildschirmerweiterter hoher Durchsatz 4:4:4

Das 4:4:4-Profil mit Screen-Extended High Throughput ermöglicht eine Bittiefe von 8 Bit pro Sample mit Unterstützung für 4:0:0, 4:2:0, 4:2:2 und 4:4:4 Chroma Probenahme. Das 4:4:4-Profil mit Screen-Extended High Throughput hat einen 6-mal höheren HbrFactor als die meisten Inter-Frame-HEVC-Profile, wodurch eine maximale Bitrate 6-mal höher ist als die des Main-4:4:4-Profils. HEVC-Decoder, die dem Profil Screen-Extended High Throughput 4:4:4 entsprechen, müssen in der Lage sein, Bitstreams zu decodieren, die mit den folgenden Profilen erstellt wurden: Monochrom, Main, Main 4:4:4, Screen-Extended Main, Screen-Extended Main 4 :4:4, Bildschirm-erweiterter hoher Durchsatz 4:4:4 und hoher Durchsatz 4:4:4.

Bildschirmerweiterter hoher Durchsatz 4:4:4 10

Das Screen-Extended High Throughput 4:4:4 10 Profil ermöglicht eine Bittiefe von 8 Bit bis 10 Bit pro Sample mit Unterstützung für 4:0:0, 4:2:0, 4:2:2 und 4: 4:4 Chroma-Sampling. Das Screen-Extended High Throughput 4:4:4 10-Profil hat einen HbrFactor, der 6-mal höher ist als der der meisten Inter-Frame-HEVC-Profile, wodurch es eine maximale Bitrate hat, die 6-mal höher ist als die des Main-4:4:4 10-Profils. HEVC-Decoder, die dem Profil Screen-Extended High Throughput 4:4:4 10 entsprechen, müssen in der Lage sein, Bitstreams zu decodieren, die mit den folgenden Profilen erstellt wurden: Monochrom, Main, Main 10, Main 4:2:2 10, Main 4:4: 4, Hauptbildschirm 4:4:4 10, Bildschirmerweiterter Hauptbildschirm, Bildschirmerweiterter Hauptbildschirm 10, Bildschirmerweiterter Hauptbildschirm 4:4:4, Bildschirmerweiterter Hauptbildschirm 4:4:4 10, Bildschirmerweiterter Hauptdurchsatz 4:4 :4, Bildschirm-erweiterter hoher Durchsatz 4:4:4 10, hoher Durchsatz 4:4:4 und hoher Durchsatz 4:4:4.

Bildschirmerweiterung hoher Durchsatz 4:4:4 14

Das Screen-Extended High Throughput 4:4:4 14-Profil ermöglicht eine Bittiefe von 8 Bit bis 14 Bit pro Sample mit Unterstützung für 4:0:0, 4:2:0, 4:2:2 und 4: 4:4 Chroma-Sampling. Das Screen-Extended High Throughput 4:4:4 14-Profil hat einen HbrFactor, der sechsmal höher ist als der der meisten Inter-Frame-HEVC-Profile. HEVC-Decoder, die dem Screen-Extended High Throughput 4:4:4 14-Profil entsprechen, müssen in der Lage sein, Bitstreams zu decodieren, die mit den folgenden Profilen erstellt wurden: Monochrom, Main, Main 10, Main 4:2:2 10, Main 4:4: 4, Hauptbildschirm 4:4:4 10, Bildschirmerweiterter Hauptbildschirm, Bildschirmerweiterter Hauptbildschirm 10, Bildschirmerweiterter Hauptbildschirm 4:4:4, Bildschirmerweiterter Hauptbildschirm 4:4:4 10, Bildschirmerweiterter Hauptdurchsatz 4:4 :4, Bildschirm-erweiterter hoher Durchsatz 4:4:4 10, Bildschirm-erweiterter hoher Durchsatz 4:4:4 14, hoher Durchsatz 4:4:4, hoher Durchsatz 4:4:4 10 und hoher Durchsatz 4:4 :4 14.

Hoher Durchsatz 4:4:4

Das 4:4:4-Profil mit hohem Durchsatz ermöglicht eine Bittiefe von 8 Bit pro Sample mit Unterstützung für 4:0:0, 4:2:0, 4:2:2 und 4:4:4 Chroma-Sampling. Das 4:4:4-Profil mit hohem Durchsatz hat einen HbrFactor, der 6-mal höher ist als der der meisten Inter-Frame-HEVC-Profile, wodurch eine maximale Bitrate 6-mal höher ist als die des Main-4:4:4-Profils. HEVC-Decoder, die dem High Throughput 4:4:4-Profil entsprechen, müssen in der Lage sein, Bitstreams zu decodieren, die mit den folgenden Profilen erstellt wurden: High Throughput 4:4:4.

Hoher Durchsatz 4:4:4 10

Das High Throughput 4:4:4 10 Profil ermöglicht eine Bittiefe von 8 Bit bis 10 Bit pro Sample mit Unterstützung für 4:0:0, 4:2:0, 4:2:2 und 4:4:4 Chroma-Sampling. Das 4:4:4 10-Profil mit hohem Durchsatz hat einen HbrFactor, der 6-mal höher ist als der der meisten Inter-Frame-HEVC-Profile, wodurch es eine maximale Bitrate hat, die 6-mal höher ist als die des Main-4:4:4 10-Profils. HEVC-Decoder, die dem Profil High Throughput 4:4:4 10 entsprechen, müssen in der Lage sein, Bitstreams zu decodieren, die mit den folgenden Profilen erstellt wurden: High Throughput 4:4:4 und High Throughput 4:4:4 10.

Hoher Durchsatz 4:4:4 14

Das High Throughput 4:4:4 14-Profil ermöglicht eine Bittiefe von 8 Bit bis 14 Bit pro Sample mit Unterstützung für 4:0:0, 4:2:0, 4:2:2 und 4:4:4 Chroma-Sampling. Das High Throughput 4:4:4 14-Profil hat einen HbrFactor, der sechsmal höher ist als der der meisten Inter-Frame-HEVC-Profile. HEVC-Decoder, die dem High Throughput 4:4:4 14-Profil entsprechen, müssen in der Lage sein, Bitstreams zu decodieren, die mit den folgenden Profilen erstellt wurden: High Throughput 4:4:4, High Throughput 4:4:4 10 und High Throughput 4:4 :4 14.

Skalierbares Monochrom

Das skalierbare Monochrom-Profil ermöglicht eine Basisschicht, die dem Monochrom-Profil von HEVC entspricht.

Skalierbares Monochrom 12

Das skalierbare Monochrome 12-Profil ermöglicht eine Basisschicht, die dem Monochrome 12-Profil von HEVC entspricht.

Skalierbares Monochrom 16

Das skalierbare Monochrome 16-Profil ermöglicht eine Basisschicht, die dem Monochrome 16-Profil von HEVC entspricht.

Skalierbares Main 4:4:4

Das skalierbare Main-4:4:4-Profil ermöglicht eine Basisschicht, die dem Main-4:4:4-Profil von HEVC entspricht.

Stufen und Levels

Der HEVC-Standard definiert zwei Stufen, Main und High, und dreizehn Stufen. Eine Ebene ist ein Satz von Einschränkungen für einen Bitstrom. Für Level unter Level 4 ist nur der Main-Tier erlaubt. Die Main-Stufe ist eine niedrigere Stufe als die High-Stufe. Die Tiers wurden für Anwendungen entwickelt, die sich in ihrer maximalen Bitrate unterscheiden. Der Main-Tier wurde für die meisten Anwendungen entwickelt, während der High-Tier für sehr anspruchsvolle Anwendungen konzipiert wurde. Ein Decoder, der einer gegebenen Stufe/Stufe entspricht, muss in der Lage sein, alle Bitströme zu dekodieren, die für diese Stufe/Stufe und für alle niedrigeren Stufen/Stufen kodiert sind.

Ebenen und Ebenen mit maximalen Eigenschaftswerten

Niveau	Max. Luma-Abtastrate (Samples/s)	Maximale Luma-Bildgröße (Beispiele)	Max. Bitrate für Main und Main 10 Profile (kbit/s)		Beispielbildauflösung bei höchster Bildrate (MaxDpbSize) Mehr/Weniger Beispiele
			Hauptrang	Hohe Stufe
1	552.960	36.864	128	–	128×96@33,7 (6) 176×144@15 (6)
2	3.686.400	122.880	1.500	–	176×144@100 (16) 352×288@30 (6)
2.1	7.372.800	245.760	3.000	–	352×288@60 (12) 640×360@30 (6)
3	16.588.800	552.960	6.000	–	640 × 360 @ 67,5 (12) 720 × 576 @ 37,5 (8) 960×540@30 (6)
3.1	33.177.600	983.040	10.000	–	720×576@75 (12) 960×540@60 (8) 1280×720@33,7 (6)
4	66.846.720	2.228.224	12.000	30.000	1.280×720@68 (12) 1.920×1.080@32 (6) 2.048×1.080@30,0 (6)
4.1	133.693.440		20.000	50.000	1.280×720@136 (12) 1.920×1.080@64 (6) 2.048×1.080@60 (6)
5	267.386.880	8.912.896	25.000	100.000	1.920×1.080@128 (16) 3.840×2.160@32 (6) 4.096×2.160@30 (6)
5.1	534.773.760		40.000	160.000	1.920×1.080@256 (16) 3.840×2.160@64 (6) 4.096×2.160@60 (6)
5.2	1.069.547.520		60.000	240.000	1.920×1.080@300 (16) 3.840×2.160@128 (6) 4.096×2.160@120 (6)
6	1.069.547.520	35.651.584	60.000	240.000	3.840×2.160@128 (16) 7.680×4.320@32 (6) 8.192×4.320@30 (6)
6.1	2.139.095.040		120.000	480.000	3.840×2.160@256 (16) 7.680×4.320@64 (6) 8.192×4.320@60 (6)
6.2	4.278.190.080		240.000	800.000	3.840×2.160@300 (16) 7.680×4.320@128 (6) 8.192×4.320@120 (6)

^A Die maximale Bitrate des Profils basiert auf der Kombination von Bittiefe, Chroma-Sampling und Profiltyp. Für die Bittiefe erhöht sich die maximale Bitrate für 12-Bit-Profile um das 1,5-fache und für 16-Bit-Profile um das 2fache. Beim Chroma-Sampling erhöht sich die maximale Bitrate für 4:2:2-Profile um das 1,5-fache und für 4:4:4-Profile um das 2fache. Bei den Intra-Profilen erhöht sich die maximale Bitrate um das 2fache.

^B Die von HEVC unterstützte maximale Bildrate beträgt 300 fps.

^C Die MaxDpbSize ist die maximale Anzahl von Bildern im dekodierten Bildpuffer.

Dekodierter Bildpuffer

Zuvor decodierte Bilder werden in einem decodierten Bildpuffer (DPB) gespeichert und werden von HEVC-Codierern verwendet, um Vorhersagen für nachfolgende Bilder zu bilden. Die maximale Anzahl von Bildern, die im DPB gespeichert werden können, die als DPB-Kapazität bezeichnet wird, beträgt 6 (einschließlich des aktuellen Bildes) für alle HEVC-Stufen, wenn die maximale Bildgröße von der Stufe unterstützt wird. Die DPB-Kapazität (in Bildeinheiten) erhöht sich von 6 auf 8, 12 oder 16, wenn die Bildgröße von der von der Stufe unterstützten maximalen Bildgröße abnimmt. Der Codierer wählt bildweise aus, welche spezifischen Bilder im DPB gespeichert werden, sodass der Codierer die Flexibilität hat, selbst zu bestimmen, wie die DPB-Kapazität beim Codieren des Videoinhalts am besten genutzt wird.

Behälter

MPEG hat eine Änderung veröffentlicht, die dem MPEG-Transportstrom, der von ATSC , DVB und Blu-ray Disc verwendet wird , HEVC-Unterstützung hinzufügt ; MPEG hat sich entschieden, den von DVD-Video verwendeten MPEG-Programmstrom nicht zu aktualisieren . MPEG hat dem ISO- Basismediendateiformat auch HEVC-Unterstützung hinzugefügt . HEVC wird auch vom MPEG-Medientransportstandard unterstützt . Unterstützung für HEVC wurde Matroska ab der Veröffentlichung von MKVToolNix v6.8.0 hinzugefügt, nachdem ein Patch von DivX zusammengeführt wurde. Der Internet Engineering Task Force wurde ein Dokumententwurf vorgelegt, der eine Methode beschreibt, um dem Real-time Transport Protocol HEVC-Unterstützung hinzuzufügen .

Unter Verwendung der Intra-Frame-Codierung von HEVC wurde ein Standbild-codiertes Format namens Better Portable Graphics (BPG) vom Programmierer Fabrice Bellard vorgeschlagen . Es ist im Wesentlichen ein Wrapper für Bilder, die mit dem HEVC Main 4:4:4 16 Still Picture-Profil mit bis zu 14 Bit pro Sample codiert wurden, obwohl es eine abgekürzte Header-Syntax verwendet und explizite Unterstützung für Exif , ICC-Profile und XMP- Metadaten hinzufügt .

Patentlizenzbedingungen

Lizenzbedingungen und Gebühren für HEVC-Patente im Vergleich zu seinen Hauptkonkurrenten:

Video - Format	Lizenzgeber	Codec- Lizenzgebühren	Codec- Gebührenbefreiungen	Codec- Lizenzgebühr pro Jahr	Inhalt Vertriebsgebühr
HEVC	MPEG LA	▪ 0,20 USD pro Einheit	▪ Erste 100.000 Einheiten pro   Jahr	▪ 25 Millionen US-Dollar	▪ 0 US-Dollar
	HEVC Advance	Region 1 : ▪ 0,40 USD (Mobilfunk) ▪ 1,20 USD (4K TV) ▪ 0,20-0,80 USD (sonstige) Region 2 : ▪ 0,20 USD (Mobilfunk) ▪ 0,60 USD (4K TV) ▪ 0,20-0,40 USD (sonstige)	▪ 25.000 US-Dollar pro Jahr ▪ Die meisten Software-HEVC-   Implementierungen   werden   nach dem ersten Verkauf   an Verbrauchergeräte verteilt	▪ 40 Millionen US-Dollar	Physischer Vertrieb : ▪ 0,0225 USD pro Disc/Titel (Region 1) ▪ 0,01125 USD pro Disc/Titel (Region 2) Nicht-physischer Vertrieb : ▪ 0 USD
	Technicolor	maßgeschneiderte Vereinbarungen			▪ 0 US-Dollar
	Velos Media	?			▪ Vermutlich Gebühren erheben
	andere (AT&T, Microsoft, Motorola, Nokia, Cisco, ...)	?
AVC	MPEG LA	Codecs für Endbenutzer und OEM für PC, die nicht Teil des PC-Betriebssystems sind : ▪ 0,20 US-Dollar: 100.000+ Einheiten/Jahr ▪ 0,10 US-Dollar: 5 Mio. + Einheiten/Jahr Marken-OEM-Codecs für PC-Betriebssysteme : ▪ 0,20 US-Dollar: 100.000+ Einheiten/Jahr ▪ 0,10 US-Dollar: 5 Mio. Einheiten/Jahr	Codecs für Endbenutzer und OEM für PC, aber nicht Teil des PC-Betriebssystems : ▪ Erste 100.000 Einheiten pro   Jahr Marken-OEM-Codecs für PC-Betriebssysteme : ▪ Erste 100.000 Einheiten pro   Jahr	Codecs für Endbenutzer und OEM für PC, die nicht Teil des PC-Betriebssystems sind : ▪ 9,75 Millionen US-Dollar   (für den Zeitraum 2017-20) OEM-Markencodecs für PC-Betriebssysteme : ▪ 9,75 Millionen US-Dollar   (für den Zeitraum 2017-20)	Freies Fernsehen : ▪ einmalig 2.500 USD pro Übertragungscodierer oder ▪ 2.500 bis 10.000 USD Jahresgebühr Internet Broadcast : ▪ 0 USD Bezahltes Abonnentenmodell : ▪   0 USD/Jahr: 0.000...100.000 Abonnenten ▪ 25.000 USD/Jahr: 100.000... 250.000 Abonnenten ▪ 50.000 USD/Jahr: 250.000...500.000 Abonnenten ▪ 75.000 USD/Jahr: 500.000...1 Mio. Abonnenten ▪ 100.000 USD/Jahr: 1 Mio.+ Abonnenten Bezahlt nach Titelmodell : ▪ 0...12 Min: keine Lizenzgebühr ▪ 12+ Min : niedriger als 2 % oder 0,02 USD/Titel Maximale jährliche Content Related Royalty : ▪ 8,125 Millionen USD 0000000 0 0 0
	andere (Nokia, Qualcomm, Broadcomm, Blackberry, Texas Instruments, MIT)	?
AV1	Allianz für offene Medien	▪ 0 US-Dollar	N / A		▪ 0 US-Dollar
Daala	Mozilla & Xiph.org	▪ 0 US-Dollar	N / A		▪ 0 US-Dollar
VP9	Google	▪ 0 US-Dollar	N / A		▪ 0 US-Dollar

Bereitstellung für kostenlose Software

Wie beim Vorgänger AVC müssen Software-Distributoren, die HEVC in Produkten implementieren, einen Preis pro verteilter Kopie zahlen. Während dieses Lizenzmodell für kostenpflichtige Software unproblematisch ist, ist es ein Hindernis für die meisten freien und quelloffenen Software , die frei vertreibbar sein soll. Nach Meinung von MulticoreWare , dem Entwickler von x265 , ist die Ermöglichung gebührenfreier Software-Encoder und -Decoder im Interesse der Beschleunigung der HEVC-Einführung. HEVC Advance hat eine Ausnahme gemacht, die ausdrücklich auf die Lizenzgebühren für reine Software-Implementierungen (sowohl Decoder als auch Encoder) verzichtet, wenn sie nicht mit Hardware gebündelt sind. Die freigestellte Software ist jedoch nicht frei von Lizenzpflichten anderer Patentinhaber (zB Mitglieder des MPEG LA Pools).

Während das Hindernis für freie Software beispielsweise in Fernsehsendern kein Problem darstellt, macht dieses Problem in Kombination mit der Aussicht auf eine zukünftige kollektive Bindung an das Format mehrere Organisationen wie Mozilla (siehe OpenH264 ) und die Free Software Foundation Europe misstrauisch lizenzpflichtige Formate für die Internetnutzung. Konkurrierende Formate für die Internetnutzung (VP9 und AV1) sollen diese Bedenken gebührenfrei ausräumen (sofern keine Patentrechte Dritter geltend gemacht werden).

^i  : Unabhängig davon, wie die Software von den Software-Autoren lizenziert wird (sieheSoftware-Lizenzierung), bleibt ihre Nutzung, wenn sie patentiert ist, an die Rechte der Patentinhaber gebunden, es sei denn, die Nutzung der Patente wurde durch eine Lizenz genehmigt.

Vielseitige Videocodierung

Im Oktober 2015 bildeten MPEG und VCEG das Joint Video Exploration Team (JVET), um verfügbare Kompressionstechnologien zu bewerten und die Anforderungen für einen Videokompressionsstandard der nächsten Generation zu untersuchen. Der neue Algorithmus sollte eine 30-50% bessere Kompressionsrate bei gleicher Wahrnehmungsqualität haben, mit Unterstützung für verlustfreie und subjektiv verlustfreie Kompression. Es sollte auch YCbCr 4:4:4, 4:2:2 und 4:2:0 mit 10 bis 16 Bit pro Komponente, BT.2100 Wide Color Gamut und High Dynamic Range (HDR) von mehr als 16 Blenden (mit Spitzenhelligkeit von 1000, 4000 und 10000 nits), Hilfskanäle (für Tiefe, Transparenz usw.), variable und fraktionierte Bildraten von 0 bis 120 Hz, skalierbare Videocodierung für zeitliche (Bildrate), räumliche (Auflösung), SNR , Farbraum- und Dynamikbereichsunterschiede, Stereo-/Multiview-Codierung, Panoramaformate und Standbildcodierung. Es wird eine Codierungskomplexität erwartet, die zehnmal höher ist als die von HEVC. JVET veröffentlichte im Oktober 2017 einen abschließenden „Call for Proposals“, wobei der erste Arbeitsentwurf des Standards Versatile Video Coding (VVC) im April 2018 veröffentlicht wurde. Der VVC-Standard wurde am 6. Juli 2020 fertiggestellt.

Siehe auch

• UHDTV – digitale Fernsehformate mit Auflösungen von 4K / 2160p (3840×2160) und 8K / 4320p (7680×4320)
  • Empf. 2020 – ITU-R-Empfehlung für UHDTV mit Standard-Dynamikumfang
  • Empf. 2100 – ITU-R-Empfehlung für HDTV und UHDTV mit hohem Dynamikumfang
• Bilddateiformate basierend auf HEVC
  • Better Portable Graphics – ein Dateiformat für Bilder basierend auf HEVC
  • High Efficiency Image File Format – ein Dateiformat für Bilder und Bildsequenzen basierend auf HEVC
• Vergleich von Videocodecs
• Liste der Open-Source-Codecs
  • x265 – eine Open-Source-Softwareimplementierung von HEVC
• Liste der Multimedia-Codecs (Audio/Video)
  • H.264/MPEG-4 AVC – der Videostandard-Vorgänger von HEVC
  • AV1 – ein offenes Format, das von der Alliance for Open Media als Nachfolger von VP9 und Konkurrent von HEVC entwickelt wurde
  • VP9 – ein offenes Format, das von Google als Konkurrent von HEVC entwickelt wurde
  • Daala – ein offenes Format, das von der Mozilla Foundation und der Xiph.Org Foundation als Konkurrent von HEVC entwickelt wird
  • Dirac (Videokompressionsformat) – ein offenes Format, das von der BBC Research & Development als Konkurrent von HEVC entwickelt wird
  • Thor (Videocodec) – ein offenes Format, das von Cisco als Konkurrent von HEVC entwickelt wird
• LCEVC – differenzielle Overlays, die die Leistung verbessern können

Verweise

Literaturverzeichnis

• GJ Sullivan ; J.-R. Ohm; W J. Han; T. Wiegand (Dezember 2012). "Übersicht über den High Efficiency Video Coding (HEVC) Standard" . IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology . IEEE . 22 (12): 1649–1668. doi : 10.1109/TCSVT.2012.2221191 .
• "H.265: Hocheffiziente Videocodierung" . ITU. 2015-07-09 . Abgerufen 2015-08-02 .
• J.-R. Ohm; GJ Sullivan; H. Schwarz; TK-Bräune; T. Wiegand (Dezember 2012). „Vergleich der Codierungseffizienz von Videocodierungsstandards – einschließlich High Efficiency Video Coding (HEVC)“ (PDF) . IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology . IEEE . 22 (12) . Abgerufen am 22.09.2012 .
• Philippe Hanhart; Martin Rerabek; Francesca De Simone; Touradj Ebrahimi (2012-08-13). "Subjektive Qualitätsbewertung des kommenden HEVC-Videokompressionsstandards" (PDF) . cole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) . Abgerufen 2012-11-08 .

Verwandte Folien: Philippe Hanhart; Martin Rerabek; Francesca De Simone; Touradj Ebrahimi (2012-08-15). "Subjektive Qualitätsbewertung des kommenden HEVC-Videokomprimierungsstandards" . slideshare.com . Abgerufen 2012-11-08 .

• Vivienne Sze; Madhukar Budagavi; GJ Sullivan (2014). "High Efficiency Video Coding (HEVC): Algorithmen und Architekturen" . Integrierte Schaltungen und Systeme . Integrierte Schaltungen und Systeme. Springer . doi : 10.1007/978-3-319-06895-4 . ISBN 978-3-319-06894-7.

Verwandte Folien: Vivienne Sze; Madhukar Budagavi (2014-06-01). "Design und Implementierung von Videocodiersystemen der nächsten Generation (H.265/HEVC-Tutorial)" (PDF) . IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS).

• Gerhard Tech; Ying Chen; Karsten Müller; Jens-Rainer Ohm; Anthony Vetro; Ye-Kui Wang (Januar 2016). "Übersicht über die Multiview- und 3D-Erweiterungen von High Efficiency Video Coding" (PDF) . IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology . IEEE . 26 (1): 35–49. doi : 10.1109/TCSVT.2015.2477935 . S2CID  750942 .

Externe Links

• HEVC-Website des Fraunhofer Heinrich-Hertz-Instituts
• ITU-Webseite für Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC)
• Veröffentlichungen der Moving Picture Experts Group (MPEG) zu HEVC
• ITU-T-Empfehlung H.265: Hocheffiziente Videocodierung