کدگذاری تصویری پربازده

کدگذاری ویدیویی پربازده (به انگلیسی: High Efficiency Video Coding) که با نام‌های اچ.۲۶۵ () و اِم‌پگ-اچ نسخه۲ () نیز شناخته می‌شود، یک استاندارد جهانی برای فشرده‌سازی تصاویر متحرک (Video) می‌باشد که به‌عنوان جانشین استاندارد H.264/ام‌پگ-۴ AVC توسعه یافت. این استاندارد به‌صورت مشترک توسط گروه کارشناسان تصویر متحرک (MPEG) وابسته به سازمان بین‌المللی استانداردسازی (ایزو) و کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیک (آی‌ای‌سی)، و نیز گروه کارشناسان کدگذاری ویدیو (VCEG) زیر نظر ITU-T ویرایش شده‌است.  

دو گروه یادشده «تیم همکاری اشتراکی برای کدگذاری ویدیو» ( – JCT-VC) را برای گسترش HEVC تشکیل دادند. نخستین نسخهٔ استاندارد در ماه جون ۲۰۱۳ منتشر شد و از آن زمان چندین نسخهٔ تکمیلی و توسعه‌ای برای کاربردهای خاص مانند دامنهٔ رنگ گسترده (RExt)، مقیاس‌پذیری (SHVC) و محتوای نمایشگر (SCC) به آن افزوده شده‌است.

 هدف و مزایا 
HEVC برای دستیابی به فشرده‌سازی بسیار کاراتر از استانداردهای پیشین طراحی شده‌است. هدف اصلی آن کاهش حدود ۵۰٪ از نرخ بیت موردنیاز در مقایسه با H.264 برای حفظ کیفیت تصویری مشابه است. این استاندارد از وضوح‌های بسیار پایین (QCIF) تا وضوح‌های بسیار بالا مانند ‎۴K‎ و ‎۸K‎ (تلویزیون وضوح بسیار بالا) پشتیبانی می‌کند و برای طیف گسترده‌ای از کاربردها از جمله پخش زنده‌تلویزیونی و اینترنتی، ذخیره‌سازی داده‌ها و ویدیوهای موبایلی به کار می‌رود.

 ساختار و ویژگی‌ها 
HEVC ویدیو را به واحد درختی کدگذاری (CTU) تا اندازهٔ ۶۴×۶۴ پیکسل تقسیم می‌کند. هر CTU می‌تواند به بلوک‌های کوچکتری (CU, PU, TU) شکسته شود تا مناطق تصویر با پیچیدگی متفاوت بهینه فشرده شوند.  
ویژگی‌های فنی مهم HEVC عبارتند از:
 پیش‌بینی داخل‌فریمی (Intra) با ۳۵ حالت مختلف زاویه‌ای؛  
 پیش‌بینی بین‌فریمی (Inter) با دقت بردار حرکتی زیرپیکسلی؛  
 تبدیل و کوانتایز با اندازه‌های متغیر از ۴×۴ تا ۳۲×۳۲؛  
 رمزنگاری آمار تطبیقی دودویی (CABAC) بهبود یافته؛  
 فیلتر حلقه‌ای (Loop Filter) برای حذف اثر بلوک‌ها و بهبود یکنواختی تصویر؛  
 پشتیبانی از عمق رنگ بالاتر (۱۰ تا ۱۲ بیت در هر مؤلفه) و گستره رنگی BT.2020 در پروفایل‌های توسعه‌ای.

 مشخصه‌ها و سطح‌ها 
استاندارد HEVC دارای چندین پروفایل (Profile)، تیر (Tier) و سطح (Level) است که محدودیت‌ها و قابلیت‌های جریان بیت را مشخص می‌کنند.  
پروفایل‌های رایج شامل:
 Main (۸ بیت، 4:2:0)
 Main 10 (۱۰ بیت)
 Main Still Picture
 Main 4:2:2 10 و Main 4:4:4 12 برای کاربردهای حرفه‌ای  
سطح‌ها (Levels) از ۱ تا ۶٫۲ تعریف شده‌اند و هر سطح محدودیت‌هایی در اندازهٔ تصویر، نرخ نمونه‌برداری و نرخ بیت دارد.

 افزونه‌ها 
چندین افزونه (Extension) رسمی برای HEVC تعریف شده‌است:
 RExt (Range Extensions) – پشتیبانی از رنگ‌های 4:2:2 و 4:4:4 و عمق رنگ بالاتر؛  
 SHVC (Scalable HEVC) – مقیاس‌پذیری فضایی و کیفی؛  
 SCC (Screen Content Coding) – بهینه‌سازی برای محتوای گرافیکی و صفحه‌نمایش؛  
 3D-HEVC و MV-HEVC برای کاربردهای سه‌بعدی و چندنمایی.

 کاربردها 
اچ‌ای‌وی‌سی در بسیاری از سرویس‌های پخش ویدیوی آنلاین (مانند نتفلیکس و یوتیوب)، پخش تلویزیونی دیجیتال، دیسک بلوری نسل جدید و دوربین‌های دیجیتال به کار می‌رود.  
در حوزهٔ شبکه و ویدیوکنفرانس، HEVC امکان ارسال ویدیو با کیفیت بالا در پهنای باند محدود را فراهم کرده‌است. همچنین در سیستم‌های واقعیت مجازی و ویدیوی ۳۶۰ درجه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 چالش‌ها 
پیچیدگی محاسباتی بالا در رمزگذاری، مجوزهای چندگانهٔ پتنت (MPEG LA، HEVC Advance، Velos Media) و نیاز به پشتیبانی سخت‌افزاری از جمله موانع اصلی در گسترش سریع‌تر HEVC نسبت به استانداردهای پیشین بوده‌اند. با این‌حال، پشتیبانی گستردهٔ سخت‌افزاری در تراشه‌های مدرن باعث افزایش استفاده از آن شده‌است.

 منابع 

 پیوند به بیرون 

 صفحه رسمی HEVC در مؤسسه Fraunhofer HHI
 hevc.info
 سامانهٔ اسناد JCT-VC
 معرفی فنی HEVC در Vcodex.com
 H265.net (آرشیو)

رده:استانداردهای آی‌ئی‌سی
رده:استانداردهای ایزو
رده:الگوریتم‌های فشرده‌سازی با اتلاف
رده:تلویزیون وضوح بالا
رده:فشرده‌سازی ویدئویی
رده:قالب پرونده‌های رایانه‌ای
رده:کدک‌های ویدئو
رده:گروه کارشناسان تصویر متحرک
رده:پیشنهادهای بخش استانداردسازی مخابرات اتحادیه بین‌المللی مخابرات
رده:قالب‌های پرونده‌های گرافیکی
رده:تلفن تصویری