0488 214 54587/24 ÇÖZÜM MERKEZİ

H.265 Kayıt Platformu

H.265 (HEVC) Dosya Sıkıştırma Teknolojisi ile Tanışın

  Hiç şüphesiz ki 2016 yılında bilişim dünyasını etikeleyecek en göze çarpan yeniliklerden biri H.265 teknolojisidir. Artan yüksek çözünürlüklü fotoğraf kaliteleri, Ekran ve Medya oynatıcılar, Videoların kalitelerinin artması, çok büyük bir depolama hacmi oluşturmaktaydı. Böyle büyük bir verinin network üzerinden transferi ise network şişmeleri yapmakta ve aktarımı çok uzun zamanlar almaktaydı. 4K Ekranları kullanmaya başladık, telefonlarımızda bile  4K Videolar çekmeye başladık. Veri hacimleri arttığından dolayı mevcut harddisklerin kapasite değerleri yetersiz kalmaya başladı. Bir çoğunu değiştirmek zorunda kalabiliriz.

     H.265 'in Video Survillance, güvenlik sektörüne faydalarına geçmeden önce, bu dosya sıkıştırma codec'i farkları nelerdir? Gelişimini detaylı olarak inceleyelim.

      Bilindiği üzere MJPEG Formatı bütün fotoğrafları tek tek işleyen bir yapıya sahipti, Daha sonra gelişerek Divx olarakta bilinen MPEG4 Sistemler çıktı. MPEG4 ‘ün algoritması ise farklı fotoğraflar seçip işleme esasına dayalıydı. En son olarak ve günümüzdede kullandığımız H.264 Sıkıştırma formatı ise 1 Adet Renkli Resim alıp diğer kareleri  siyah beyaz alıp işleyen bir alt yapıya sahipti.

   H.264 resmi piksel piksel işlem yaparken, H.265 Teknolojisi; Piksellerdeki benzer alanları etki alanı alarak bir bütün halinde işler. Bu yöntemle H.264 ‘e nazaran daha verimli bir tasarruf sağlar.

H265/HEVC Son derece esnek bir bölümle yapısıyla karşımıza çıkıyor,ilk olarak resmi dikdörtgen veya kare dilimlere ayırıyor. Her video veya resim karesi

dilimlere ayrıldıktan sonra bu dilimler 64x64 piksel'ekadar ulaşabilen Coding Tree Units (kodlama ağaç uniteleri)'lere bölünür. Coding Tree unit (CTU) kodlamanın

temel birimidir, daha önceki standartlarda (mpeg-2,h264/avc) bunları macroblok yapısı olarak gözlemliyorduk.

Bir Coding Tree unit (CTU) oldukça fazla bilinen Quadtree (dörtlü ağaç) yapısına benzer bir şekilde Coding Units (kodlama unitesi)'lere bölünür.Coding Unit (CU)'ler

ise Inter Veya Intra Prediction (tahminleme)'a dönüşür.Aşağıdaki şekilde bu yapıyı daha iyi anlayabiliriz.

  

        Prediciton (Tahminleme)

     Herbir Coding unit (CU)  Inta veya Inter Prediction kullanılarak tahmin edilen bir veya birden fazla Prediction (tahminleme) unitesine bölünür.

  • Intra Prediction (Resim içi Tahminleme): Her bir prediction unit (PU) aynı resimdeki komşu görüntü verilerinden tahminleme yapar. DC Prediction
  • (Ortalama değer alma),Planar Prediction ( Düz yüzeyi PU'ya ayarlama)ve directional Prediction (Komşu data'dan tahmin etme) yöntemlerini kullanır.
  • Aşağıdaki şekilde H264/AVC ve H265/HEVC 'de kullanılan Intra yapısının farklarını görebilirsiniz

 

  • Inter Prediction ( Resimler arası Tahminleme) : Her bir Prediction unit (PU) Bir veya birden fazla referans resminden aldığı görüntü verilerinden
  • (Görünen resmin öncesindeki ve sonrasındaki resimler) Motion Compenation (Hareket Dengeleme) yöntemini kullanarak tahminleme yapar.
  • Aşağıdaki resimde Inter Prediction Quadtree yapısını görebilirsiniz.

 

 

        Transform and Quantization ( Dönüşüm ve Sayısal değerlendirme)

     H264/AVC daha öncede belirttiğim gibi temel kodlama yapısı olarak 16x16 piksel'e kadar ulaşan macroblock yapısını kullanıyor,H265/HEVC ise sıralı olarak

Coding Unit (CU),Prediction Unit (PU) ve bu bölümde inceleyceğimiz Transform Unit (TU) yapılarını kullanıyor. Transform Unit (TU) Transform ve Quantization

( Dönüşüm ve Sayısal değerleme) için temel birimdir.Transform Unit (TU) 4x4,8x8,16x16 ve 32x32 piksellik bloklara sahip. Aşağıdaki şekilde Coding Unit (CU) ,

Prediction Unit (PU) ve Trasnfom Unit (TU)'in birbirleri arasındaki ilişkiyi görebilirsiniz.

 

     H265/HEVC Residual Quadtree ((RST),Artık Dörtlü Ağaç) yapısından faydalanarak, Tahminleme den sonra kalan herhangi bir artık veriyi

Discrete Cosine Transform ((DCT),Ayrık Kosinus Dönüşümü) veya Discrete Sine Transform ((DST),Ayrık Sinus Dönüşümü)'a dayalı Block Transform

(Blok Dönüşüm) kullanılarak dönüştürülür.

        Entropy Coding ( Entropy kodlaması)

     Kodlanmış bir H265/HEVC Bitstream( Bit Akışı) sayısal dönüşüm kat sayıları,tahmin bilgisi(Tahmin modları ve hareket vektörleri) , bölünmüş bilgi ve diğer

Headet datalardan (başlık verileri) oluşur. Tüm bu elementler Context Adaptive Binary Arithmetic Coding (CABAC) kullanarak kodlanır. CABAC her sembol için

olasılık modelini güncelleyerek yuksek bit oranlarında başarılı bir sıkıştırma olanağı sağlar. Aşağıdaki şekilde CABAC yönteminin blok şemasını görebilirsiniz.

 

     H265/HEVC kodlaması yukarıda anlattığım akışları kullanarak oluşmaktadır. Şimide H265/HEVC'nin diğer özelliklerini inceleyelim.

Mode and Motion Vector Prediction (Mod ve Hareket Vektörü tahmini): H265/HEVC önceki kodlanmış unitelerin modlarına dayalı olarak çok yönlü tahmin

ve mod bilgisini birleştirir.

Deblocking Filter ( Bloklamayı azaltma filtresi): Trasnform Unit (TU) veya Prediction Unit (PU) sınırlarında Luma ve Chroma örneklerine bir filtre uygulanır

( Bu sınırlar 8x8'lik ızgaralar halinde sıralanır).Bu filtrenin gücü H265/HEVC bit akışında işaretlenmiş içerik öğeleri tarafından kontrol edilir.Deblocking filtresi kayıplı

kodlama işlemi tarafından oluşan Block/Unit kenarlarındaki bloklaşmayı engellemek için tasarlanmıştır. Sample Adaptive Offset ( Örnek dengeli ayarlama): Kodu çözülmüş video karelerinin ayarlanmasını
sağlayan, pürüzsüz  bölgeler ve nesnelerin kenar görünümünüarttıran isteğe bağlı bir filtredir. Sample adaptive Offset(SAO) filtre H265/HEVC bit akışında işaretlenebilen look-up tablolarını kullanan non-linear
(doğrusal olmayan) bir filtredir.

Parallel Processing ( Paralel işlem) : H265/HEVC Paralel işleme yeteneğine sahip decoderlar (çözücüler) için yararlı olan bir kaç özellik içerir. Bunlara sırayala göz atacak olursak 

  • Tiles ; Büyük ölçüde bağımsız olarak çözülebilen dikdörtgen bölgelerdir.
  • Wavefront Parallel Processing (WPP): Codin Tree Unit (CTU)'in yeni sırasının sadece bir önceki sıranın iki CTU'su çözüldükten sonra çözülebileceğini garantiye alan bir kodlama modudur.

Profiles,Levels and Tiers (profiller,seviyeler ve Aşamalar): Çözücü tarafından desteklenmesi gereken mevcut H265/HEVC kodlama araçlarının alt kümesi bir profil tanımlar. Seviye ve aşama kombinasyonu
resim boyutu açısından maksimum çözücü işlem kabiliyetlerini, saniyede kodlanmış örnekleri,bit-rate 'i ve buffering 'i belirler. Son olarak H265/HEVC'nin diğer kodlama tekniklerine göre kazancını incelediğimizde
bir önce ki kodlama tekniği olan H264/AVC'ye göre uygulamalar açısından %35-%40 arasında kazanç sağladığı gözlemliyebiliyoruz bunu aşağıdaki şekillerde daha iyi görebiliriz.

 

 


 

© 2015 Worldlan Bilişim Teknolojileri
www.worldlanbilisim.com.tr