H.266 / VVC

Η συνεχώς αυξανόμενη παραγωγή video με Ultra HD ανάλυση δημιουργεί ανάλογες ανάγκες για μεγαλύτερα μεγέθη αποθηκευτικού χώρου, μεγαλύτερη κατανάλωση δεδομένων, αλλά και ταχύτερες ευρυζωνικές συνδέσεις. Το γεγονός αυτό οδήγησε το γερμανικό Ινστιτούτο Fraunhofer Heinrich Hertz σε μια μακροχρόνια έρευνα για την ανάπτυξη ενός νέου προτύπου κωδικοποίησης video.

Η συνεχώς αυξανόμενη παραγωγή video με Ultra HD ανάλυση δημιουργεί ανάλογες ανάγκες για μεγαλύτερα μεγέθη αποθηκευτικού χώρου, μεγαλύτερη κατανάλωση δεδομένων, αλλά και ταχύτερες ευρυζωνικές συνδέσεις. Το γεγονός αυτό οδήγησε το γερμανικό Ινστιτούτο Fraunhofer Heinrich Hertz σε μια μακροχρόνια έρευνα για την ανάπτυξη ενός νέου προτύπου κωδικοποίησης video. Το νέο αυτό πρότυπο ανακοινώθηκε επίσημα στις 6 Ιουλίου με την ονομασία H.266/VVC και σε σχέση με τον προηγούμενο codec H.265/HEVC εξασφαλίζει μείωση του καταλαμβανόμενου όγκου και του απαιτούμενου bitrate των video κατά 50%, χωρίς να υπάρχει απώλεια στην ποιότητά τους.

Αφού αφιέρωσε αρκετά χρόνια στην έρευνα και την ανάπτυξή του σε συνεργασία με περισσότερες από 30 άλλες εταιρείες, στις οποίες συμπεριλαμβάνονται οι Apple, Ericson, Intel, Huawei, Microsoft, Qualcomm και Sony, το Fraunhofer HHI (Heinrich Hertz Institute) ανακοίνωσε την επίσημη κυκλοφορία του νέου παγκόσμιου προτύπου κωδικοποίησης video H.266/VVC, που αποτελεί συντόμευση του Versatile Video Coding (Ευέλικτη Κωδικοποίηση Video). Οι αναγνώστες της ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΤΗΛΕΟΡΑΣΗΣ είναι αρκετά εξοικειωμένοι με τους κωδικοποιητές video, καθώς μέσα από τα άρθρα του το περιοδικό έχει αναφερθεί αμέτρητες φορές στα H.264/AVC και H.265/HEVC, τα οποία αποτελούν τις προηγούμενες μορφές συμπίεσης video που έχουν υιοθετηθεί ευρέως από μεγάλο μέρος του κλάδου. Σε αντίθεση με αυτούς τους δύο προηγούμενους κωδικοποιητές, το H.266/VVC σχεδιάστηκε από την αρχή με στόχο να είναι εξαιρετικά αποδοτικό για αναλύσεις 4K και άνω.

Χαρακτηριστικά

Τα χαρακτηριστικά του H.266/VVC περιλαμβάνουν:

• 50% μεγαλύτερο επίπεδο απόδοσης κωδικοποίησης έναντι του H.265/HEVC.
• Υποστήριξη για αναλύσεις HD, Ultra HD, 8K και μεγαλύτερες (12K/14K).
• Υποστήριξη HDR/10bit.
• Υποστήριξη video 360°.

Το νέο πρότυπο κωδικοποίησης video H.266/VVC προσφέρει βελτιωμένη συμπίεση, η οποία μειώνει τις απαιτήσεις δεδομένων του bit rate περίπου κατά 50% σε σχέση με το προηγούμενο πρότυπο H.265/HEVC (High Efficiency Video Coding), χωρίς να κάνει συμβιβασμούς στην ποιότητα της εικόνας. Με άλλα λόγια, το H.266/VVC προσφέρει ταχύτερη μετάδοση video χωρίς να γίνεται αντιληπτή καμία οπτική διαφορά στην ποιότητά του. Συνολικά, το H.266/VVC παρέχει αποτελεσματική μετάδοση και αποθήκευση όλων των αναλύσεων video, από SD σε HD έως 4K και 8K, ενώ υποστηρίζει HDR (High Dynamic Range) video και video 360 μοιρών. Σε όλα αυτά θα πρέπει βέβαια να λαμβάνουμε υπόψη μας ότι ο νέος κωδικοποιητής δημιουργήθηκε στη βάση του για περιεχόμενο υπέρ-υψηλής ευκρίνειας (4K/8K) και video 360°, οπότε τα κέρδη για τις χαμηλότερες αναλύσεις θα είναι μικρότερα.

Τι θα προσφέρει;

Σήμερα, τα συμπιεσμένα δεδομένα βίντεο αποτελούν το 80% της παγκόσμιας κίνησης στο διαδίκτυο. Το H.266/VVC αντιπροσωπεύει το κορυφαίο έργο τουλάχιστον τεσσάρων γενεών διεθνών προτύπων κωδικοποίησης video. Τα προηγούμενα πρότυπα H.264/AVC (Advanced Video Coding) και H.265/HEVC, στην ανάπτυξη των οποίων είχε σημαντική συνεισφορά το Fraunhofer HHI, παραμένουν ενεργά σε περισσότερες από 10 δισεκατομμύρια τελικές συσκευές και επεξεργάζονται πάνω από το 90% του συνολικού παγκόσμιου όγκου αποσπασμάτων video. Και τα δύο προηγούμενα πρότυπα αναγνωρίστηκαν επίσης με τη συλλογή τριών βραβείων Emmy Engineering Awards για τη σημαντική συμβολή τους στην πρόοδο της τηλεοπτικής τεχνολογίας.

Μέσω της μείωσης των απαιτήσεων δεδομένων, το H.266/VVC καθιστά τη μετάδοση video πιο αποτελεσματική. Στην πράξη, αυτό σημαίνει ότι οι χρήστες θα μπορούν να κάνουν με περισσότερη άνεση video streaming σε δίκτυα πιο αργών κυψελοειδών συνδέσεων (κινητής τηλεφωνίας), καταναλώνοντας όμως λιγότερα δεδομένα. Για παράδειγμα, το προηγούμενο πρότυπο H.265/HEVC απαιτεί περίπου 10 Gigabytes δεδομένων για μετάδοση video Ultra HD διάρκειας 90 λεπτών. Πλέον, με τη νέα αυτή τεχνολογία απαιτούνται μόνο 5 Gigabytes δεδομένων για την επίτευξη της ίδιας ποιότητας εικόνας. Επειδή το H.266/VVC αναπτύχθηκε με γνώμονα το video με περιεχόμενο υψηλής ανάλυσης, το νέο πρότυπο είναι ιδιαίτερα ωφέλιμο για video streaming με περιεχόμενο 4K ή 8K σε τηλεοράσεις επίπεδης οθόνης. Επιπλέον, το H.266/VVC είναι ιδανικό για όλους τους τύπους κινούμενων εικόνων, από πανοραμικές φωτογραφίες 360 μοιρών υψηλής ανάλυσης, έως περιεχόμενο κοινής χρήσης οθόνης. Ταυτόχρονα, θα υποστηρίζει όλα τα format από 480p και άνω.

Με την εφαρμογή της χρήσης του, το VVC θα μπορούσε να επιτύχει μια έντονη μείωση της ροής δεδομένων από δημοφιλείς διεθνείς υπηρεσίες, όπως το Amazon Prime Video, το Hulu και το Netflix. Το video streaming καταλαμβάνει το μεγαλύτερο μέρος από το παγκόσμιο εύρος ζώνης του διαδικτύου, κάτι που έγινε έντονα εμφανές στην εποχή του COVID-19. Όπως είναι γνωστό, μετά την αύξηση της επισκεψιμότητας κατά τη διάρκεια του lockdown λόγω της πανδημίας, υπηρεσίες όπως το Netflix και το YouTube συμφώνησαν να μειώσουν τα προεπιλεγμένα ποσοστά ροής, ώστε να αφαιρέσουν την πίεση στην υποδομή του παγκόσμιου ιστού. Ταυτόχρονα, οι υπηρεσίες streaming θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν το VVC για να προσφέρουν υψηλότερη ποιότητα 4K HDR χωρίς αύξηση του εύρους ζώνης, δεδομένης της πιο αποτελεσματικής συμπίεσης. Η χρήση του νέου κωδικοποιητή θα καταστεί επίσης απολύτως απαραίτητη όταν το 8Κ video (που απαιτεί τετραπλάσιο bandwidth σε σύγκριση με το 4K)  γίνει κυρίαρχη ροή.

Αδειοδότηση και δικαιώματα

Θα πρέπει να λάβουμε υπόψη μας το γεγονός ότι το H.264/AVC εξακολουθεί να έχει τεράστια παρουσία, παρόλο που η πρώτη έκδοση του προτύπου H.265/HEVC επικυρώθηκε τον Ιανουάριο του 2013, οπότε πιθανότατα θα χρειαστεί λίγος χρόνος για την υιοθέτηση του H.266/VVC σε ευρέως διαδεδομένο επίπεδο. Επιπλέον, παρά τις μεγάλες βελτιώσεις που φέρνει το H.266/VVC, υπάρχουν ορισμένα ζητήματα που πρέπει να ξεπεραστούν προτού υιοθετηθεί ευρύτατα η εφαρμογή του. Όπως συμβαίνει και με τον προκάτοχό του H.265/HEVC, το νέο πρότυπο δε θα είναι ανοιχτό, αλλά κλειστό. Αυτό σημαίνει ότι για να ενσωματωθεί σε υλικό και να χρησιμοποιηθεί σε λογισμικό, θα πρέπει να πληρωθούν οι απαραίτητες άδειες χρήσης του. Έτσι, αποφασίστηκε η δημιουργία ενός ομοιόμορφου και διαφανούς μοντέλου αδειοδότησης που θα βασίζεται στην αρχή FRAND, δηλαδή Fair Reasonable And Non-Discriminatory (Δίκαιο Λογικό και Χωρίς Διακρίσεις), ώστε να αποφευχθούν τα προβλήματα που αντιμετώπισε η αδειοδότηση του H.265 την προηγούμενη δεκαετία. Για το σκοπό αυτό, ιδρύθηκε το φόρουμ βιομηχανίας κωδικοποίησης πολυμέσων MC-IF (Media Coding – Industry Forum), στο οποίο πλέον μαζί με την ομάδα Fraunhofer συμμετέχουν συνολικά 34 εταιρείες και οργανισμοί. Αξίζει βέβαια να σημειωθεί εδώ ότι υπάρχει και το AV1, ένας άλλος κωδικοποιητής που είναι λιγότερος εντυπωσιακός σε σχέση με το H.266/VVC, αλλά προσφέρει περίπου 25% βελτίωση σε σχέση με το H.265/HEVC και δε συνοδεύεται από δικαιώματα εκμετάλλευσης, ενώ χρησιμοποιείται από τα Netflix, Firefox και Chrome.

Τι δηλώνει το Fraunhofer HHI;

Αναφερόμενος στο νέο κωδικοποιητή, ο επικεφαλής της ομάδας συστημάτων κωδικοποίησης video του Fraunhofer HHI και εκδότης των +500 σελίδων των τυπικών προδιαγραφών του H.266/VVC, Benjamin Bross, δήλωσε σχετικά: «Αφού αφιερώσαμε σχεδόν τρία χρόνια σε αυτό το πρότυπο, είμαστε περήφανοι που διαδραματίσαμε καθοριστικό ρόλο στην ανάπτυξη του H.266/VVC. Λόγω του κβαντικού άλματος στην απόδοση κωδικοποίησης που προσφέρει το H.266/VVC, η χρήση video θα αυξηθεί περαιτέρω παγκοσμίως. Επιπλέον, η αυξημένη ευελιξία του H.266/VVC καθιστά τη χρήση του πιο ελκυστική για ένα ευρύτερο φάσμα εφαρμογών που σχετίζονται με τη μετάδοση και την αποθήκευση video». Επίσης, ο επικεφαλής της ομάδας κωδικοποίησης εικόνας και video του Fraunhofer HHI, Dr Detlev Marpe, αναφερόμενος στη συμβολή της εταιρίας τόνισε χαρακτηριστικά: «Αν θεωρήσετε ότι το Fraunhofer HHI έπαιξε ήδη βασικό ρόλο στην ανάπτυξη των προηγούμενων προτύπων κωδικοποίησης video H.264/AVC και H.265/HEVC, τότε είμαστε ευτυχείς για το γεγονός ότι πάνω από το 50% των bits στο Διαδίκτυο βασίζεται σε τεχνολογία του Fraunhofer HHI».

Η εταιρία δηλώνει ότι ο σχεδιασμός των νέων chip που απαιτούνται για τη χρήση του H.266/VVC, όπως αυτά των mobile συσκευών, έχει ήδη ξεκινήσει και βρίσκεται σε εξέλιξη. Σύμφωνα με τον επικεφαλής της ομάδας επικοινωνιών πολυμέσων του Fraunhofer HHI, Dr Thomas Schierl, το ερχόμενο φθινόπωρο η εταιρεία θα κυκλοφορήσει το πρώτο λογισμικό (τόσο για τον κωδικοποιητή, όσο και για τον αποκωδικοποιητή) που υποστηρίζει το H.266/VVC.

Κλείνοντας, να αναφέρουμε ότι ένα πράγμα που ακόμα δεν έχει γίνει γνωστό είναι το μέγεθος της υπολογιστικής ισχύος που απαιτείται για την κωδικοποίηση video με τη χρήση του H.266/VVC, όμως ούτε το H.265/HEVC, ούτε και το AV1 είναι ιδιαίτερα εύκολα στη χρήση χωρίς ισχυρό hardware. Πάντως, οι αρχικές δοκιμές δείχνουν ότι το H.266/VVC είναι παντού από τέσσερις έως και δέκα φορές πιο πολύπλοκο για κωδικοποίηση σε σύγκριση με το H.265/HEVC.

{gallery}32288{/gallery}