Представлен видеокодек нового поколения H.266/VVC

Разработчики из немецкого института Фраунгофера — основные создатели аудио- и видеокодеков MPEG-1, H.264, H.265 и других — вчера представили видеокодек нового поколения H.266/Versatile Video Coding (VVC). Стандарт совместно разработан рабочими группами MPEG (ISO/IEC JTC 1) и VCEG (ITU-T) при участии Apple, Ericsson, Intel, Huawei, Microsoft, Qualcomm и Sony.

Созданный в 2012 году, H.265/HEVC для своего времени стал настоящим прорывом. В момент начала разработки (в 2007-м) была поставлена задача уменьшить битрейт вдвое. Сейчас поддержка этого кодека на аппаратном уровне реализована всеми производителями процессоров. И хотя поддержка H.265/HEVC ещё не стала мейнстримом, пришло время сделать следующий шаг.

Новый видеокодек H.266/VVC ставит перед собой ту же задачу, что и предшественник: сократить битрейт на 50% благодаря более эффективному сжатию.


На популярном торрент-трекере совсем немного раздач со сжатием H.265/HEVC

Как подробно описано в 500-страничной спецификации, кодек разработан с нуля для использования в потоковой передаче 4K и 8K. Это позволит сократить трафик в сетях стационарной и мобильной связи при сохранении качества видео высокой чёткости. Особенно актуально это для сотовых сетей, где частотный спектр ограничен и сейчас не позволяет всем желающим одновременно смотреть видео 4К или 8К.

Например, предыдущий стандарт H.265/HEVC требует около 10 ГБ для передачи 90-минутного UHD-видео. С помощью новой технологии при таком же качестве потребуется всего 5 ГБ.

Повышение эффективности сжатия достигается за счёт значительного усложнения алгоритмов, что приводит к увеличению требований к вычислительным ресурсам (до 10 раз при кодировании и до 2 раз при декодировании по сравнению с H.265). Насчёт усложнения алгоритмов см. ниже схему типового кодера HEVC, относительно простую и понятную по сравнению с VVC.


Схема типового кодера HEVC. Иллюстрация: Википедия

«Посвятив этому стандарту почти три года, мы гордимся тем, что сыграли важную роль в разработке H.266/VVC. Благодаря квантовому скачку в эффективности кодирования в H.266/VVC потребление видео будет ещё больше увеличиваться во всём мире, — сказал Бенджамин Броссс, руководитель отдела систем видеокодирования Fraunhofer HHI. — Кроме того, улучшенная универсальность H.266/VVC делает его использование привлекательным для более широкого спектра применений, связанных с передачей и хранением видео».

H.266 представляет собой то, что Институт называет вершиной, по крайней мере, четырёх поколений международных стандартов кодирования видео. Он поддерживает видео 8K, а также видео высокого динамического диапазона и панорамное видео 360°.

Предыдущие кодеки, H.265/HEVC и H.264/AVC, сейчас обрабатывают приблизительно 90% глобального объёма видео. В то же время сжатые видеоданные составляют 80% мирового интернет-трафика. Получается, что две трети всего трафика в интернете (0,9*0,8=0,72) сжимается кодеками из института Фраунгофера.

Стандарты H.264 и H.265, разработанные при существенном участии Fraunhofer HHI, остаются активными в более чем 10 млрд конечных устройств. Кодеки награждены тремя инженерными премиями «Эмми» за значительный вклад в развитие телевизионных технологий.

Конечно, потребуется ещё несколько лет, прежде чем устройства и платформы, ориентированные на потребителя, поддержали H.266 на аппаратном и программном уровне. Для сравнения, стандарт H.265 был полностью завершён и официально принят в январе 2013 года, но был включён в iOS 11 только в 2017 году.

Apple, хотя и давний пользователь стандартов MPEG4, выступила в поддержку альтернативных свободных кодеков в 2018 году.

Для H.266/VVC планируется создать единую и прозрачную модель лицензирования, основанную на принципе FRAND (fair, reasonable, non-discriminatory, то есть справедливую, разумную и недискриминирующую), для использования стандартных основных патентов, относящихся к H.266/VVC. С этой целью создан форум Media Coding Industry Forum (MC-IF). В дополнение к обществу Фраунгофера он включает в себя более 30 компаний и организаций. Ранее патенты выдавала организация Moving Picture Experts Group (MPEG).

В настоящее время разрабатываются новые микросхемы, необходимые для использования H.266/VVC, например, в мобильных устройствах.

Осенью 2020 года будет опубликовано первое программное обеспечение для кодирования и декодирования видео с поддержкой H.266/VVC.

К сожалению, свободные видеокодеки, избавленные бремени лицензирования и+ патентов, на несколько лет отстают в развитии от разработок института Фраунгофера. Например, Google продвигает использование открытых и свободных от лицензирования видеокодеков VP8 и VP9 в контейнере WebM вместо H.264 и H.265/HEVC, соответственно, но альтернативы H.266 пока не существует.

Другой свободный формат AV1 по эффективности сжатия обгоняет HEVC в среднем на 17% (на высоких битрейтах на 30-43%).