A H.264 AVC “jobb” mint a H265 HEVC ? Milyen körülmények között lehet a H.264 jobb a H.265-nél?

Milyen körülmények között lehet a H.264 jobb a H.265-nél?

Az újabb videotömörítési szabványok általában teljesítménybeli előnyöket kínálnak a meglévőkhöz képest. A H.265 HEVC például közismerten 40%-kal hatékonyabb, mint a H.264, aminek ára a 10x nagyobb komplexitás.

Egy NETINT-ügyfél megfigyelése szerint bizonyos körülmények között a H.264 AVC felülmúlhatja a H.265 HEVC-t. A következő PSNR-teszt, amely a nyílt forráskódú libx265 és libx264 kódolókat használja azonos tesztvideók kódolásához, jól szemlélteti ezt.

1. ábra PSNR összehasonlítás az x265 és az x264 között

A kvantálási paraméter (QP)=27, a H.265 bitrátáját és a H.264 bitrátája hasonló (9,66 Mbps vs. 9,96 Mbps), de a H.265 kódolt videó PSNR értéke alacsonyabb (40,19 vs. 41,8). Miért van ez?

Az eredeti képhez képest a H.265 képből hiányoznak az apró részletek.

2. ábra – A WinMerge segítségével a H.264 (balra) és a H.265 első képkockájának összehasonlítása.Center), eredeti(jobbra)

A következő összehasonlítás az x264 és az x265 videokódolásának különbségeit szemlélteti.

3. ábra – Eredeti kép – vegye figyelembe a fehér négyzettel kiemelt fekete pixel jelenlétét

4. ábra – x264-gyel tömörítve, vegye figyelembe, hogy a pixel még mindig jelen van

5. ábra – x265-tel tömörítve, a pixel hiányzik.

Fixált QP=27 mellett az x265 kódolás eltávolított egyes pixeleket, amelyek nem befolyásolták a szubjektív vizuális teljesítményt, de az eredeti képhez képest jelentősen csökkentették a PSNR teljesítményt.

H.265 16×16, 32×32 vagy 64×64 blokkot használ. A H264 4×4 vagy 8×8 blokkot használ. A H.264 kódolásnak van némi előnye az apró részletek megőrzésében, amelyek vizuálisan nem feltétlenül észlelhetők, de a PSNR-tesztekben mérhetők.

Minden videotömörítési algoritmust úgy terveztek, hogy megőrizze az értelmes részleteket, amelyekre az emberi szem érzékeny (a gépi tanulás tömörítési algoritmusai úton vannak!). A természetellenes képek esetében, beleértve a rögzítés vagy a feldolgozás során bevezetett vizuális leleteket vagy zajt, a H.265 nem biztos, hogy jobban megőrzi e képek vizuális részleteit, mint a H.264.

Egy szélsőséges példa a H.265 és a H.264 relatív teljesítményére. természetellenes képek esetében egy tiszta fehér zajos kép.

6. ábra – 512×512-es fehér zajos videó

Ezekkel a parancsokkal teszteltük az x264 és x265 esetében, valamint az összes i-kocka kikényszerítésével:

ffmpeg -i .\images\noise-%03d.png -c:v libx264 -x264-params frame-threads=4:keyint=1:ref=1:no-open-gop=1:weightp=0:weightb=0:cutree=0:rc-lookahead=0:bframes=0:scenecut=0:b-adapt=0:repeat-headers=1:qp=27 -pix_fmt yuv420p noise264alli.264.

ffmpeg -i .\images\noise-%03d.png -c:v libx265 -x265-params frame-threads=4:keyint=1:ref=1:no-open-gop=1:weightp=0:weightb=0:cutree=0:rc-lookahead=0:bframes=0:scenecut=0:b-adapt=0:repeat-headers=1:qp=27 -pix_fmt yuv420p noise265alli.265

7. ábra – Fehér zajos videó kódolva x264 és x265 segítségével, a PSNR és a fájlméret összehasonlítása

Fixált QP=27 mellett az x264 PSNR értéke 35.87dB és az x265 PSNR 23,02dB. Az x264 12 dB-lel jobb PSNR-teljesítményt nyújt az x265-höz képest ennél a véletlenszerű zajos képnél!

A kisebb transzformációs mátrix (4×4) előnyeit kihasználva a H.264 jobban megőrizhet több részletet, mint a H265 nagyobb mátrixa (16×16 vagy nagyobb).

A több magas frekvenciájú részletet tartalmazó képek esetében, amelyek szóródási zajt vagy tömörítési leleteket tartalmaznak (például szúnyogzaj), a H.264 magasabb SNR-t mutat, mint a H.265 azonos QP mellett.

Ebből a kísérletből megérthetjük a PSNR teszt, mint objektív minőségvizsgálat korlátait is, amely nem következetesen igazodik a ténylegesen érzékelt vizuális minőséghez. Az újabb vizuális minőségértékelési módszerek, mint az SSIM, MS-SSIM, VMAF pontosabban igazodnak az emberi vizuális rendszerhez, és pontosabb értékelést jelentenek a vizuális minőségről.

Az ügyfél eredeti észrevételeire válaszolva egyetértett azzal, hogy a bemeneti videó erősen tömörített, és nem alkalmas arra, hogy ilyen értékelésre használják.

Kérem, olvassa el a NETINT weboldalát a szubjektívebb tesztek összehasonlításáról: Szubjektív HEVC átkódolási minőség