H.264 y H.265 - AVC y HEVC - ¿Cuál es la diferencia?

H.265 y H.264 son los estándares de codificación de video originales establecidos por el grupo de expertos en codificación de video del Sector de Normalización de Telecomunicaciones de la UIT (UIT-T).

Con el rápido desarrollo de la tecnología de videovigilancia, el estándar actual H.264 (MPEG-4 / AVC) ha dejado de cumplir con los requisitos de codificación de video para ofrecer una mayor resolución de imagen. En un futuro no muy lejano, los equipos de video 4K UHD y 8K UHD se convertirán inevitablemente en el estándar, como actualmente lo es Full HD. H.265 ha entrado en el mercado como el estándar de compresión de video de próxima generación y se está introduciendo gradualmente en productos de vigilancia IP de alta definición, como cámaras IP HD, NVRs.

• ¿Qué es H.264 (MPEG-4 AVC)?
  • Resolución de video H.264
• ¿Qué es H.265 (HEVC)?
• H.265 vs H.264
• Soporte H.265 en protocolos

¿Qué es H.264 (MPEG-4 AVC)?

H.264, también conocido como MPEG-4 AVC (Advanced Video Codec), es un estándar de compresión de video desarrollado en 2003 y un formato ampliamente utilizado para la grabación, compresión y distribución de video de alta fidelidad. H.264 es conocido por ser el códec estándar para discos Blu-ray. Todos los reproductores de Blu-ray deben poder decodificar H.264. La gran mayoría de los grabadores de vídeo (DVR) modernos utilizan h.264 como códec principal.

En su momento, el desarrollo del códec H.264 fue un verdadero avance tecnologico, porque colocó a las personas involucradas en la televisión, las cámaras IP y las conferencias telefónicas en la misma mesa y dio origen a un estándar que, en general y por un periodo de tiempo prolongado, fue suficiente para todos.

Resolución de video H.264

H.264 solo reconoce resoluciones de hasta 2048 x 2048

Las resoluciones y las relaciones de ancho y alto comúnmente admitidas incluyen:

• 854 x 480 (16:9 480p)
• 1280 x 720 (16:9 720p)
• 1920 x 1080 (16:9 1080p)
• 640 x 480 (4:3 480p)
• 1280 x 1024 (5:4)
• 1920 x 1440 (4:3)

La decisión de Apple de utilizar H.264 ha contribuido en cierta medida a la popularización de esta codificación. Este estándar también ha ingresado a millones de hogares, con cientos de millones de iPads y iPhones, y se ha convertido en el estandar absoluto en codificación de imágenes con más del 80% de participación de mercado.

En comparación con los estándares de codificación anteriores, H.264 puede producir una mayor calidad de imagen a una tasa de bits más baja, razón por la cual ha sido adoptado por la mayoria de las personas. H.264 también se utiliza ampliamente en la transmisión de multimedia en red y en diversas industrias de televisión terrestre de alta definición, televisión por satélite, radiodifusión y otras industrias.

Inicialmente, los problemas de la introducción masiva del códec H.264 se debieron al hecho de que la decodificación de video HD en tiempo real requería una gran potencia, para aquellos tiempos, de la parte de hardware de la tecnología informática. La situación se normalizó con la entrada al mercado de los procesadores AMD e Intel multinúcleo, cuando se volvieron mas accesibles para el usuario común.

¿Qué es H.265 (HEVC)?

El estándar H.265 o HEVC (Codificación de video de alta eficiencia), desarrollado en 2012, se basa en su predecesor, el estándar de codificación de video H.264, conservando algunas tecnologías y mejorando otras. H.265 utiliza técnicas avanzadas para mejorar la relación entre el codestream, la calidad de codificación, el retardo y la complejidad del algoritmo para lograr una configuración óptima.

H.265 admite formatos de fotogramas de hasta 8K (UHDTV) con una resolución de 8192 × 4320 píxeles

Las mejoras de H.265 sobre H.264 incluyen:

• mayor eficiencia de compresión,
• mayor confiabilidad
• la capacidad de recuperarse de errores
• disminución de la latencia en tiempo real
• tiempo de adquisición de canal reducido y latencia de acceso aleatorio, y complejidad reducida.

La arquitectura de codificación H.265/HEVC es aproximadamente similar a H.264/AVC e incluye principalmente:

• predicción interna
• predicción externa
• Transformación
• Cuantificación
• filtro de desbloqueo,
• codificación de entropía y otros módulos.

Sin embargo, en la arquitectura de codificación HEVC, todo se divide en tres bloques principales:

1. unidad de codificación (CU)
2. unidad de predicción (PU)
3. unidad de conversión (TU)

H.265 vs H.264

La diferencia entre H.264 y H.265 radica principalmente en el ancho de banda de transmisión y los requisitos de almacenamiento. H.265, gracias a la optimización del algoritmo H264, puede realizar la transmisión de imágenes digitales de definición estándar a una velocidad inferior a 1 Mbps. H.265 puede realizar una transmisión de audio y video convencional de alta definición de 720P (resolución 1280 x 720) a una velocidad de transmisión de 1 ~ 2 Mbps. H.265 está diseñado para ofrecer video de red de mayor calidad con ancho de banda limitado, y solo la mitad del ancho de banda de H.264 se puede usar para reproducir video de la misma calidad. El estándar H.265 también admite video de ultra alta definición 4K (4096 × 2160) y 8K (8192 × 4320).

La arquitectura de codificación H.265/HEVC es muy similar a H.264/AVC. Incluye principalmente intra predicción, inter predicción, transformación, cuantificación, filtro de desbloqueo, codificación de entropía y otros módulos. Sin embargo, en la arquitectura de codificación HEVC, todo se divide en tres bloques básicos: una unidad de codificación (CU), una unidad de predicción (unidad de predicción, PU) y una unidad de transformación (unidad de transformación, TU).

En comparación con H.264/AVC, H.265/HEVC proporciona diversas herramientas para reducir la tasa de bits. En cuanto a la unidad de codificación, el tamaño de cada macrobloque (MB) en H.264 es un 16x16 píxeles fijo, y la unidad de codificación H.265 se puede seleccionar desde el 8x8 más pequeño hasta el 64x64 más grande. Al mismo tiempo, el modo de predicción intra H.265 admite 33 direcciones (H.264 solo admite 8) y proporciona mejores métodos de procesamiento de compensación de movimiento y predicción vectorial.

La prueba de comparación de calidad muestra que con la misma calidad de imagen en comparación con H.264, el tamaño del video codificado con H.265 se reducirá en aproximadamente un 39%-44%. Cuando la tasa de bits cae entre un 51% y un 74%, la calidad del video codificado en H.265 puede ser la misma o mejor que la del video codificado en H.264, que es significativamente mejor que la relación señal/ruido esperada (PSNR).

Comparación de códecs H.264 y H.265

Soporte H.265 en protocolos

HLS ha sido compatible con H.265 durante mucho tiempo. El formato H.265 es compatible con el protocolo MPEG-TS. En el protocolo RTSP, se admite H.265. Hay empaquetado tanto en SDP como en RTP.