أتش 264
أتش 264 (H.264) وهو عبارة عن معيار لضغط بيانات الصوت والصورة وهو يعدل إم بي إي جي 4 إي في سي (MPEG-4 AVC) أو الجزء العاشر (MPEG-4 part 10). وإن أتش 264 وإم بي إي جي 4 الجزء العاشر يتم الحفاظ عليهما ليبقيان متشابهين في التركيبة التقنية. وتم تسليم آخر مسودة من النسخ الأولى لهذا المعيار في شهر مارس سنة 2003.
نشأته
يعد معيار الفيديو AVC/H.264 من معايير أسرة H.26x التي حددها ITU-T. ويعتبر تطويره عملا مشترك بين الفريقين MPEG و VCEG اللذان ينتميان إلى المنظمتين ISO وITU-T بالترتيب. ولقد قام هذان الفريقان في السابق بعمل مشترك يتمثل في المعيار MPEG-2 أو H.262. و يسمى هذا المعيار في بعض الأحيان JVT (فريق الفيديو المشترك) نسبة للفرقة التي قامت بتطويره. و في إطار MPEG اُختير الرمز AVC (ترميز الفيديو المتقدم) قياسا على الترميز AAC للمعيار السمعي MPEG-2 جزء 7 الذي سُمّي كذلك لتمييزه عن التّرميز السمعي الشّهير MPEG-2 جزء 3 (MP3 ).
أهداف وتطبيقات
في الأصل، أطلقت ITU-T المشروع H.26L في سنة 1998 من أجل إيجاد تصميم جديدة للترميز يسمح باكتساب كفاءة لا تقل عن نسبة الضعف (2) مقارنة بالمعايير السابقة (MPEG-2، H.263 و MPEG-4 الجزء2). هذا بالإضافة إلى إنشاء واجهة بسيطة لبرنامج الترميز تسمح يتكيفه مع بروتوكولات النقل المختلفة. وقد تم تطوير برنامج الترميز بالحرص على محموليته على مختلف المنصات بتكلفة معقولة، ومعنى هذا، الأخذ بعين الاعتبار التقدم في صناعة أشباه الموصلات من ناحية التصميم والأساليب.
في سنة 2001، كان المشروع H.26L قد حقق أهدافه من حيث نسبة الضغط كما بينته الاختبارات الذاتية للجودة التي أجرتها MPEG. وفي هذا الوقت قررت ITU- T و MPEG إنشاء فريق الفيديو المشترك (JVT) من أجل توحيد الترميز معا وتكييفه مع الاحتياجات المختلفة للصناعة (الهاتف المرئي، تقنية التدفق، التلفزيون، الهاتف النقال ). في الواقع، التطبيقات المستهدفة من قبل ITU- T تشمل التدفق المنخفض (الهاتف المرئي، الهاتف النقال)، و من أجل هذه التطبيقات تم تحسين H.26L، في حين أراد أعضاء MPEG التكيف مع التطبيقات الأخرى (التلفزيون، HD). أضيفت أدوات حسابية مثل خاصية التداخل وتم العمل على تخفيض التعقيد.
وبهذا يكون الترميز H.264/AVC مناسب لمجموعة واسعة من الشبكات والأنظمة (على سبيل المثال : للبث التلفزيوني، وتخزين HD DVD و Blue-Ray ، و تدفق RTP / IP ، و أنظمة هاتفية خاصة بITU -T) .
بعد الإصدار الأول من المعيار، وضعت JVT بعض التمديدات، والمعروفة باسم (Fidelity Range Extensions, FRExt). وتهدف هذه الملحقات لدعم دقة أكبرلعملية التكميم (إضافة ترميز 10 بت و 12 بت)، و تعريف أفضل للتلون (إضافة هياكل التكميم 4:2:2 و 4:4:4) وتسعى لتطبيقات مهنية (ستوديو) . كما تم اتخاذ العديد من الميزات الأخرى من أجل تحسين النوعية الذاتية في الشكل العالي الوضوح HD (بإضافة التحويل 8 × 8 بالإضافة إلى التحويل 4 × 4 الموجود أصلا، إضافة مصفوفات تكميم) أو من أجل تلبية احتياجات محددة (ترميزبدون ضياع، دعم فضاءات آخر للتلون) .
تم الانتهاء من أعمال FRExt في شهر يوليو من سنة 2004. منذ نهاية تطوير النسخة الأصلية من المعيار في شهر مايو من سنة 2003، وقد نشرت JVT أربعة إصدارات التي وافق عليها الاتحاد الدولي للاتصالات UIT-T و MPEG، متمثلة ب FRExt إضافة إلى تصحيحات.
مميزاته
يتألف AVC/H.264 الكثير من التقنيات الجديدة التي سمحت بضغط الفيديو بأكبر فعالية مقارنة بالترميزات السابقة (H.261, MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 Part 2/ASP) ووفرت أكثر مرونة للتطبيقات في عدد كبير من بيئات شبكة الاتصال. تتضمن هذه الميزات الرئيسية:
التنبؤ بين إطارات الفيديو أو التنبؤ الزمني (Inter-frame prediction).
تقنيات تقدير وتعويض الحركة يمكن أن تُؤدى باستخدام صور مرجعية متعددة مشفرة سابقا. اختيار الصورة المرجعية يحدث على مستوى الجزء من الصورة الذي يسمى ماكروقطعة (macroblock) و الأجزاء الفرعية وهي القطع. وهذا يسمح باستخدام حتى 4 مراجع مختلفة لنفس الماكرو قطع. هذه الميزة بالذات عادة ما تسمح بتحسينات متواضعة، ولكن في أنواع معينة من المشاهد، مثل المشاهد ذات الومضات السريعة والمتكررة أو في مشاهد متكررة الظهور، فإنه حقا يقلل التدفق بنسبة كبيرة. يمكن لتقنية تعويض الحركة استخدام 7 أحجام مختلفة من قطع الصورة (16×16، 16×8، 8×16, 8×8, 8×4، 4×8، 4×4) و هذا يسمح بتجزئة دقيقة جداً للمناطق المتحركة. وتستخدم كذلك تقنية تعويض الحركة بدقة ربع-البكسل (بالنسبة لعينات الإستضواء) و ثمن-البكسل (بالنسبة لعينات التلون)، و هذا يسمح بوصف دقيق جداً لمناطق الحركة.
إن تقنية التعويض الترجيحي للحركة باستخدام معاملات أوزان وتحولات الانسحاب التي تتيح للترميز بالحصول على تنبؤات تتكيف مع تغيير الإستضواء والتلون في المشهد الحالي. هذه المساهمة في التشفير مُكسبة خاصة بالنسبة للمشاهد مع التحولات المضافة خلال التركيب (ومضات، تأثير التلاشي ).
التنبؤ الداخلي أو التنبؤ المكاني (Intra-prédiction ) من أجل التنبأ الداخلي للقطعة يتم إستغلال القطع المجاورة.
تكيَيف التحويلات المنفصلة
استخدام تحويل الجيب التمام المنفصل الصحيح (Integer DCT) على القطع 4 × 4 بكسل. وبالنسبة لملحقات FRExt تحويل أضافي للقطع 8 × 8.
تحويل هادامار مطبق في المناطق المتجانسة للصورة (في حالة ترميز القطع بالأسلوب 16×16) أي على المعاملات (الإستضواء والتلون) ذات التردد المنخفض (DC) و هذا للحصول على ضغط أكبر.
الترميز الانتروبي المتوفرفي معيار H.264
كاباك باللغة الانجليزية (CABAC:Context-adaptive binary arithmetic coding): هو عبارة عن ترميز حسابي وتقنية متطورة ومعقدة للترميز الانتروبي الذي يقدم نتائج ممتازة من حيث الضغط (غير متوفر في الترميز في شكله الأساسي والممتد).
في.ال.سي (VLC) وهو يشمل (CAVLC:Context-adaptive variable-length coding): هو عبارة عن نوع ترميزمتكيف من نوع هوفمان (Huffman) متغيرة الطول و (exponentiel-Golomb: Exp-Golomb).
الترشيح المضاد لأثر القطع (deblocking filter) والذي يظهر أثناء عملية الترميز عند معالجة القطع 4×4.
أسلوبين للتداخل خلال ترمييز الصوره
الترمييز التكيفي للصورة إطار- حقل (PicAFF) يتم الترميز بطريقة تقدمية (إطار واحد) أو باستخدام التداخل (حقلين)، و الترمييز التكيفي للقطع إطار- حقل (MBAFF) يتم بنفس مبدأ الترميز السابق (PicAFF) لكن على مستوى القطع 16×16 ويختلف إتجاه الترميز قليلا في حالة استعمال تداخل حقلين، حجم كل واحد منهما 16×8 ، حيث يتم ترميز سطر من كل حقل في نفس الوقت.
المراجع
areq.net
التصانيف
ترميز فيديو معايير الأيزو العلوم التطبيقية