High-Efficiency Video Coding (HEVC)

Qu’est-ce que High-Efficiency Video Coding (HEVC) ?

Jusqu'à récemment, H.264 (également appelé AVC) était le codec préféré pour optimiser la qualité et réduire la taille des fichiers. Le passage à la norme H.265 (ou HEVC) nécessite plus de puissance de calcul que la norme H.264, mais est considérablement plus efficace et offre une qualité vidéo améliorée à des débits inférieurs.

Le codec vidéo HEVC / H.265 a atteint un point critique avec des conséquences mondiales lors de la conférence Apple WWDC (Worldwide Developers Conference) 2017, au cours de laquelle la société a déclaré que le codec HEVC était son « codec vidéo de nouvelle génération ». Grâce à cet engagement envers HEVC, et la prise en charge actuelle de l’encodage vidéo HEVC par la plupart des chipsets mobiles au moment de l'annonce, les fournisseurs de vidéo ont compris que le codec HEVC était devenu le nouveau standard de compression vidéo pour le streaming vidéo.

HEVC comparé à AVC : quels sont les avantages du codec HEVC ?

De l’annonce d’Apple : « En un mot, efficacité. Et surtout, l’efficacité d’encodage. HEVC est environ 40 % plus efficace qu’AVC. Cela signifie que votre utilisateur verra le démarrage avec une qualité décente 40 % plus rapidement et, lorsque le lecteur s’adaptera complètement, il verra un contenu 40 % plus esthétique. Nous rendons HEVC largement disponible. Sur nos appareils les plus récents, le support pour HEVC est intégré dans le matériel. Même sur les appareils plus anciens qui ne prennent pas en charge ce matériel, nous allons quand même déployer un codec logiciel HEVC. Donc, HEVC va être à beaucoup d'endroits différents. »

Les réponses à l’analyse comparative de chaque entreprise de HEVC comparé à AVC se résume en deux avantages fondamentaux offerts par le codec HEVC :

  • HEVC est environ deux fois plus efficace que AVC
  • HEVC permet le 4K et une plage dynamique élevée

En utilisant le codec HEVC, vous obtenez une qualité vidéo supérieure avec la même bande passante qu’AVC, ou vous pouvez offrir la même qualité pour la moitié de la bande passante qu’avec AVC.

HEVC comparé à H.264 comparé à MPEG-2 : Comparaison des trois codecs

En résumé, le codec HEVC fournit les outils nécessaires pour transmettre la plus petite quantité d'informations nécessaire pour un niveau de qualité vidéo donné. Voici une comparaison des codecs MPEG-2, H.264 et HEVC par composant.

Composant MPEG-2 H.264 HEVC/H.265
Général Encodé avec détection prédictive, résiduelle, transformée, avec entropie et compensation de mouvement Mêmes bases que MPEG-2 Mêmes bases que MPEG-2
Prédiction intra DC seulement Multidirection, multizones, 9 modes intra pour 4x4, 9 pour 8x8, 4 pour 16x16 35 modes de prédiction intra, tailles de prédiction 32x32, 16x16, 8x8 et 4x4
Types d'images codées I, B, P I, B, P, SI, SP I, P, B
Transformation 8x8 DCT Transformation « Integer » semblable à DCT 8x8 et 4x4 Transformation « Integer » semblable à DCT 32x32, 16x16, 8x8 et 4x4
Blocs d’estimation de mouvement 16x16 16x16, 16x8, 8x16, 8x8, 8x4, 4x8, 4x4

64x64 et le partitionnement hiérarchique quadtree à 32x32, 16x16, 8x8. Chaque taille peut être partitionnée jusqu'à 8 manières, et n'a pas besoin d'être un carré.
Code d'entropie Tables multiples VLC Codage binaire arithmétique adaptatif au contexte (CABAC) et tables VLC adaptables au contexte (CAVLC) Codage binaire arithmétique adaptatif au contexte (CABAC)
Distance d’image pour prédiction 1 image passée et future de référence Jusqu'à 16 images de référence passées et/ou futures, y compris des références à long terme Jusqu'à 15 images de référence passées et/ou futures, y compris des références à long terme
Estimation de mouvement fractionnaire Interpolation bilinéaire ½ pixel Filtre 6 prises ½ pixel, interpolation linéaire ¼ pixel Filtre 8 prises ¼ pixel
Filtre en boucle Aucun Filtre de déblocage adaptatif Filtre de déblocage adaptatif et exemple de filtre de décalage adaptatif
Encodé avec détection prédictive, résiduelle, transformée, avec entropie et compensation de mouvement
Encodé avec détection prédictive, résiduelle, transformée, avec entropie et compensation de mouvement
Encodé avec détection prédictive, résiduelle, transformée, avec entropie et compensation de mouvement
Encodé avec détection prédictive, résiduelle, transformée, avec entropie et compensation de mouvement
Encodé avec détection prédictive, résiduelle, transformée, avec entropie et compensation de mouvement
Multidirection, multizones, 9 modes intra pour 4x4, 9 pour 8x8, 4 pour 16x16
Multidirection, multizones, 9 modes intra pour 4x4, 9 pour 8x8, 4 pour 16x16
Multidirection, multizones, 9 modes intra pour 4x4, 9 pour 8x8, 4 pour 16x16
Transformation « Integer » semblable à DCT 8x8 et 4x4
16x16, 16x8, 8x16, 8x8, 8x4, 4x8, 4x4
16x16, 16x8, 8x16, 8x8, 8x4, 4x8, 4x4
Multidirection, multizones, 9 modes intra pour 4x4, 9 pour 8x8, 4 pour 16x16
Multidirection, multizones, 9 modes intra pour 4x4, 9 pour 8x8, 4 pour 16x16
Transformation « Integer » semblable à DCT 8x8 et 4x4
Mêmes bases que MPEG-2
64x64 et le partitionnement hiérarchique quadtree à 32x32, 16x16, 8x8. Chaque taille peut être partitionnée jusqu'à 8 manières, et n'a pas besoin d'être un carré.
64x64 et le partitionnement hiérarchique quadtree à 32x32, 16x16, 8x8. Chaque taille peut être partitionnée jusqu'à 8 manières, et n'a pas besoin d'être un carré.
Filtre de déblocage adaptatif et exemple de filtre de décalage adaptatif
Filtre de déblocage adaptatif et exemple de filtre de décalage adaptatif

Comparaison des codecs MPEG-2, H.264 et HEVC

Comment le codec HEVC affecte-t-il les bibliothèques de contenu vidéo ?

Avec les sociétés de médias et de divertissement qui organisent et construisent de grandes bibliothèques de contenu à un rythme accéléré, le codec HEVC peut générer d'importantes économies de débit. Les entreprises sont de plus en plus sollicitées par l’infrastructure de stockage et elles s’efforcent de répondre à la demande des consommateurs multi-écrans. Avec la division de la taille des fichiers par deux grâce codec HEVC, vous économisez sur les coûts de stockage au lieu de doubler la capacité de stockage.

Quels sont les avantages en termes de débit proposés par le codec HEVC ?

Il existe plusieurs cas dans lesquels l'amélioration du rapport qualité/débit de HEVC aura une incidence sur le secteur. Étant donné que la distribution vidéo de haute qualité consomme une énorme capacité de réseau, ces gains d'efficacité présentent les avantages suivants :

  • Déploiement de davantage de chaînes sur les réseaux par satellite, par câble et IPTV
  • Réduction des coûts de distribution vidéo gérée et non gérée
  • Portée accrue pour les opérateurs de téléphonie mobile et IPTV soumis à une bande passante limitée
  • Amélioration de la qualité de l'expérience des services OTT pour correspondre à la diffusion traditionnelle

Comment le codec HEVC améliore-t-il le streaming mobile et les formats Ultra HD 4K et 8K ?

Sur le marché du streaming mobile, le codec HEVC offre une réduction du débit de 30 à 50 % pour atteindre une qualité comparable à H.264, ce qui se traduit par des économies de coûts de transmission vidéo sur les réseaux.

En supposant qu'un appareil puisse décoder HEVC, les opérateurs mobiles n'ont pas besoin de fournir autant de données pour un niveau de qualité donné, ce qui permet de réduire les coûts et d'obtenir une lecture vidéo plus fiable.

HEVC se conforme également à la tendance vers la vidéo haute résolution Ultra HD 4K et 8K sur le marché grand public, car seuls les codecs HEVC et les nouveaux codecs sont largement pris en charge par les téléviseurs 4K.

Bref, en règle générale, HEVC devrait fournir la même qualité vidéo que H.264 à un débit équivalent à la moitié du débit, bien que cela varie en fonction du type de contenu.

Pour un flux 1080p, par exemple, un éditeur peut réduire le débit de données de 8 Mbits/s à 4 Mbits/s sans perte de qualité. Cette réduction du débit peut avoir un impact significatif sur les coûts du cache périphérique car la taille du fichier est désormais réduite lorsque la vidéo est livrée aux utilisateurs finaux.

Et dans certains scénarios, comme la diffusion sur une tablette haute résolution par 4G, cela peut permettre au spectateur de regarder un stream 1080p plutôt qu'un stream 720p, améliorant ainsi la qualité globale de l'expérience de visionnage.

Les entreprises de télévision payante et de câblodistribution dotées d'infrastructures de décodeurs peuvent-elles utiliser HEVC ?

Pour la télévision payante et le câble utilisant une infrastructure traditionnelle, telle que les anciens décodeurs qui ne peuvent pas être mis à niveau, la mise en place de HEVC est un défi. Cependant, certaines de ces entreprises divisent leur fourniture de contenu et, pour les activités OTT de leur entreprise, les solutions HEVC sont beaucoup plus faciles à créer et à mettre en œuvre.

Puis-je mélanger les codecs H.264 et HEVC dans un stream à plusieurs débits ?

La réponse à cette question dépend en grande partie de la capacité du dispositif de visualisation à passer de manière transparente du H.264 au H.265 en cours de stream. Au début de l’adoption du codec HEVC, la plupart des périphériques choisissaient l’un ou l’autre, et le mélange de H.264 et de H.265 dans le même stream multi-débit était assez rare. Mais comme H.264 et H.265 s’intègrent dans les mêmes mécanismes de transport, le mélange des deux codecs n’est pas un problème.

Quand le codec HEVC est-il devenu standardisé ?

À l’instar de la norme H.264, HEVC est le fruit d’un effort conjoint du ITU-T’s Video Coding Experts Group et le ISO/IEC Moving Picture Experts Group (MPEG), qui ont établi la première version de la norme de codec HEVC en 2013.

L'UIT-T facilite la création et l'adoption de normes de télécommunications et l'ISO/CEI gère les normes pour les industries électroniques.

  • Conçu pour faire évoluer la compression vidéo, nous pouvons résumer les avantages du codec HEVC en quatre points :
  • Réduit le débit binaire moyen de 50 % pour une qualité vidéo fixe par rapport à H.264
  • Fournit une vidéo de qualité supérieure au même débit
  • Définit une syntaxe standard pour simplifier la mise en œuvre et maximiser l'interopérabilité
  • Reste convivial pour le réseau, c'est-à-dire enveloppé dans des flux de transport MPEG

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