کدک HEVC چیست و چگونه کار می‌کند؟

این روز‌ها بازار خرید و فروش گیرنده‌های دیجیتال HEVC داغ شده و صبحت‌ها درخصوص پخش شبکه‌های صداوسیما بااین کدک HEVC زیاد شده است. در این مقاله به توضیح ساده نحوه عملکرد فرمت ویدیویی کدگذاری پربازده یا HEVC/H.265 می‌پردازیم و از دلایل اهمیت آن در صنعت فناوری رسانه می‌گوییم. در ادامه همراه ما باشید.

 

کدک HEVC چیست و چگونه کار می‌کند؟

این روز‌ها بازار خرید و فروش گیرنده‌های دیجیتال HEVC داغ شده و صبحت‌ها درخصوص پخش شبکه‌های صداوسیما بااین کدک HEVC زیاد شده است. در این مقاله به توضیح ساده نحوه عملکرد فرمت ویدیویی کدگذاری پربازده یا HEVC/H.265 می‌پردازیم و از دلایل اهمیت آن در صنعت فناوری رسانه می‌گوییم. در ادامه همراه ما باشید.

استفاده از تلوزیون‌های با ابعاد بزرگ و FULL HD روزبه‌روز در حال گسترش است و میل به تماشای شبکه‌ها با کیفیت HD افزایش می‌یابند؛ اما پخش شبکه‌های تلویزیونی باکیفیت HD بر بستر برودکست فضای زیادی اشغال می‌کند و این نگرانی را برای توسعه شبکه‌های اچ‌دی برای مسئولان فنی صداوسیما ایجاد می‌کند.

 خوشبختانه توسعه یک فناوری درحال تغییر این وضعیت است. این فناوری با نام کدگذاری ویدیویی پربازده یا HEVC/H.265 شناخته می‌شود.

البته این فناوری هنوز آن‌طور که باید فراگیر نشده؛ اما به‌تدریج در حال شناخته شدن است.

 

نحوه‌ عملکرد این فناوری چگونه است و چرا تا این حد در مورد ویدیوهای ۴K اهمیت دارد؟

وقتی از طریق گیرنده یا تلویزیون دیجیتال به تماشای شبکه‌های تلویزیونی می‌پردازید، حجم دیتای این شبکه مشابه نسخه‌ خامی نیست که در اتاق پخش(رژی) وجود دارد. برای این که حجم شبکه‌های تلویزیونی متناسب با ظرفیت فرستنده‌ها باشد، باید ویدیو را فشرده کرد‌. کدگذاری پیشرفته‌ ویدیو یا AVC/H.264، در حال حاضر متداول‌ترین استاندارد فشرده‌سازی است و از طریق روش‌های مختلف، حجم فایل‌های ویدیویی را کاهش می‌دهد.

کدگذاری پیشرفته‌ ویدیو، در هر فریم به دنبال نقاطی می‌گردد که تقریباً همرنگ هستند. برای مثال در عکس زیر، بیشتر بخش‌های قسمت بالای عکس که به آسمان مربوط می‌شود، آبی‌رنگ است. الگوریتم فشرده‌سازی، تصویر را به بخش‌هایی که به آن ماکروبلاک گفته می‌شود، تقسیم می‌کند و به جای اینکه رنگ هر پیکسل را جداگانه ذخیره کند، رنگ همه‌ بخش‌های بالایی عکس را آبی در نظر می‌گیرد. این کار نسبت به ذخیره‌سازی رنگ تک‌تک پیکسل‌های یک فریم بسیار کارآمدتر است و حجم نهایی فایل را کاهش می‌دهد. به این روش، فشرده‌سازی درون فریمی می‌گویند. درواقع در این شیوه، فشرده‌سازی اطلاعات بر اساس هر فریم صورت می‌گیرد. 

hevc

کدک H264 همچنین از روش فشرده‌سازی بین فریمی هم استفاده می‌کند. الگوریتم فشرده‌سازی در این روش، با بررسی چندین فریم، به متحرک یا ثابت بودن بخش‌های مختلف فریم‌ها پی ‌می‌برد. کدک H264 همچنین از روش فشرده‌سازی بین فریمی هم استفاده می‌کند. الگوریتم فشرده‌سازی در این روش، با بررسی چندین فریم، به متحرک یا ثابت بودن بخش‌های مختلف فریم‌ها پی ‌می‌برد. این‌ها تنها مثال بسیار ساده برای توضیح شیوه عملکرد AVC/H.264 بودند. هدف اصلی فناوری AVC/H.264 کاهش حجم فایل‌ها بدون قربانی کردن کیفیت نهایی تصویر است. باید توجه داشت که هر فایل ویدیویی با فشرده‌سازی بیش از حد، دچار کاهش کیفیت می‌شود و هرچه الگوریتم‌های فشرده‌سازی هوشمندانه‌تر طراحی شده باشند؛ امکان فشرده‌سازی فایل‌ها تا جای ممکن مقدور می‌شود.

 

  • *فشرده‌سازی کارآمد ویدیوها به وسیله HEVC/H.265

کدگذاری ویدیویی پربازده که با عنوان HEVC یا H.265 هم شناخته می‌شود، الگوریتم‌های پیش از خود را تکامل بخشیده است. این روش برای فشرده‌سازی کارآمد‌تر ویدیوها، بسیاری از شیوه‌های AVC/H.264 را به شکل بهینه‌تر استفاده می‌کند. برای مثال هنگامی که AVC در فریم‌های متعدد به دنبال تغییرات می‌گردد، این ماکروبلاک‌ها با شکل‌ها و اندازه‌ مختلف، حداکثر می‌توانند تا سقف ۱۶ در ۱۶ پیکسل باشند؛ اما در HEVC اندازه‌ این بخش‌ها تا ۶۴ در ۶۴ پیکسل افزایش یافته است. با این شیوه الگوریتم تعداد بخش‌های کمتری را ذخیره می‌سازد و این باعث کاهش اندازه‌ ویدیوی نهایی می‌شود. 

hevc2

توضیحات ارائه‌شده تنها بخشی از عملکرد HEVC را تشریح می‌کنند؛ با بیان این مقدمات اگر بخواهیم به نتیجه خروجی این الگوریتم نگاهی داشته باشیم، باید گفت که HEVC قابلیت کاهش حجم فایل‌ها تا دو برابر بیشتر از AVC و حفظ کیفیت تصویر در همان حد را دارد. این موضوع به‌خصوص در مورد ویدیوهای ۴K، از اهمیت بالایی برخوردار است؛ زیرا با استاندارد AVC حجم این ویدیوها بسیار زیاد می‌شود HEVC باعث می‌شود مشکل کمبود فضای فرستنده‌های تلویزیونی برای پخش شبکه‌های HD را تا حد زیادی حل شود.

درحال حاضر در استان‌های تهران، اصفهان ،شهرستان میانه استان آذربایجان شرقی و شهرستان‌های کرمان، شبکه‌های امید، ایرانکالا، شما، سهHD و تماشا HD بصورت HEVC پخش می‌شوند و قرار است در شهرستان‌های بیشتری نیز پخش شود. تکنولوژی امری پایان ناپذیر است، باید قدم به قدم همراه آن حرکت کرد وگرنه خیلی از آن عقب خواهیم افتاد.

مخاطبان شبکه‌های تلویزیونی، برای دریافت شبکه‌های HEVC، به گیرنده‌های دیجیتالی جدید DVBT2 HEVC نیاز دارند تا نه‌تنها از پخش ویدیوهای HEVC خود؛ بلکه از پخش شبکه‌های تلویزیونی بصورت HEVC نیز پشتیبانی کند.

­­­­­­

پخش کننده‌هایی که از کدک HEVC x256 پشتیبانی می‌کنند:

  • K-Lite Codec Pack
  • KMPlayer
  • VLC Player
  • POT Player

 

 

HEVC با حفظ کیفیت تصویر، امکان کاهش حجم فایل‌ها تا دو برابر بیشتر از AVC را دارد

بسیاری از کامپیوترها و برنامه‌ها می‌توانند اقدام به پخش ویدیوهای HEVC کنند؛ اما فرایند پخش بدون وجود شتاب‌دهنده سخت‌افزاری ممکن است با وقفه‌های پی‌در‌پی یا سرعت پایین مواجه شود. درنتیجه بدون داشتن یک کارت گرافیک و نرم‌افزار پخش‌کننده ویدیویی که از رمزگشایی سخت‌افزاری HEVC پشتیبانی کند، این فناوری کارایی چندانی برای کاربران ندارد. 

این موضوع برای دستگاه‌های مخصوص پخش ویدیوی 4K مانند آنچه در Xbox One به کار رفته است مشکلی ایجاد نمی‌کند؛ زیرا همه‌ این دستگاه‌ها با در نظر گرفتن استاندارد HEVC ساخته شده‌اند. اما زمانی که صحبت از پخش ویدیوی HEVC در کامپیوتر می‌شود موضوع کمی پیچیده‌تر است. زیرا کامپیوتر کاربر برای رمزگشایی سخت‌افزاری این ویدیوها، به یکی از سخت‌افزارهای زیر نیاز دارد: 

  • نسل ششم پردازنده‌های اینتل اسکای‌لیک یا مدل‌های جدیدتر
  • نسل ششم پردازنده‌های AMD کاریزو یا مدل‌های جدیدتر
  • NVIDIA GeForce GTX 950, 960 یا مدل‌های جدیدتر
  • AMD Radeon R9 Fury, R9 Fury X, R9 Nano یا مدل‌های جدیدتر

 

علاوه بر این‌ها، کاربران برای پخش فایل‌های HEVC، به سیستم‌عامل و نرم‌افزار پخش‌کننده ویدیویی نیاز دارند تا نه‌تنها از پخش ویدیوهای HEVC ؛ بلکه از فناوری رمزگشایی سخت‌افزاری HEVC هم پشتیبانی کند. بسیاری از پخش‌کنندهای ویدیویی هنوز در حال افزودن قابلیت پشتیبانی از رمزگشایی سخت‌افزاری HEVC به نرم‌افزارهای خود هستند و برخی از آن‌ها فقط با تراشه‌های خاصی از لیست بالا کار می‌کنند.