چرا HEVC H.265 برای فیلم‌های 4K خیلی مهم است؟

این فناوری که به‌اختصار HEVC هم نامیده می‌شود هنوز نتوانسته جای خود را به‌خوبی باز کند اما این اتفاق در حال رخ دادن است. بلوری‌های 4K UHD از HEVC استفاده می‌کنند. از طرف دیگر، VLC 3.0 امکان تماشای فیلم‌های HEVC و 4K بر روی پی‌سی را ممکن کرده است. حتی، آیفون هم می‌تواند فیلم‌های ضبط شده را در مود HEVC ذخیره کند تا فضای کمتری اشغال شود. اما، این استاندارد چگونه کار می‌کند و چرا تا این حد برای فیلم‌های 4K اهمیت دارد؟

استاندارد فعلی: AVC/H.264

وقتی دیسک بلوری، ویدیوی یوتیوبی یا یک فیلم آیتونزی تماشا می‌کنید متوجه می‌شوید که کیفیت آن مشابه ویدیوی خام اصلی که از اتاق ویرایش بیرون می‌آید نیست. در واقع، دست‌اندرکاران تهیه این‌گونه محتوا مجبور به فشرده‌سازی فیلم اصلی هستند چون باید بتوانند آن‌را روی دیسک بلوری رایت کنند یا این‌که باید به‌قدری کوچک باشد تا به‌راحتی دانلود شود.

کدینگ ویدیوی پیشرفته که به‌نام AVC یا H.264 هم شناخته می‌شود بهترین استاندارد در دسترس برای استفاده وسیع جهت فشرده‌سازی فیلم است. این استاندارد از چندین روش برای کاهش انداره فایل مربوط به فیلم ضبط شده استفاده می‌کند.

به‌عنوان مثال، در یک فریم به‌دنبال نواحی می‌گردد که عمدتا رنگ مشابه هم دارند. یعنی الگوریتم فشرده‌سازی آن به‌شکلی است که تصویر را به‌قطعات ریز به‌نام "‌ماکروبلاک" (Macroblock) تقسیم می‌کند. در نتیجه سیستم به‌جای به‌خاطر داشتن رنگ هر پیکسل، تمام قطعات مربوط به‌آسمان را با یک رنگ می‌شناسد. این راه بسیار کارآمدتر از روش ذخیره رنگ هر پیکسل به‌طور مجزا است و به‌این ترتیب اندازه فایل فریم انتهایی کاهش می‌یابد. به‌این کار Intra-Frame compression گفته می‌شود و در آن داده هر فریم به‌تنهایی فشرده می‌شود.

AVC هم از سیستم Intra-Frame compression استفاده می‌کند. به‌این ترتیب که به فریم‌های مختلف نگاه می‌کند و بخش‌های در حال تغییر و ثابت آن را مشخص می‌کند. بنابراین، الگوریتم فشرده‌سازی یک فریم را به‌تکه‌های ماکروبلاک مشابه تقسیم می‌کند و بعد از مشخص نمودن تکه‌هایی که در طول 100 فریم تغییر نمی‌کنند، به‌جای 100 بار ذخیره‌سازی تمام تصویر آن‌ها را دوباره نمایش می‌دهد. این فرآیند به‌طور قابل توجهی موجب کاهش اندازه فیلم می‌شود.

در واقع، ایده کلی بالابردن کارایی فایل ویدیویی بدون قربانی کردن کیفیت آن است.

استاندارد HEVC/H.265 در فشرده‌سازی فیلم‌ها کارایی بیشتری دارد و بهترین گزینه برای فرمت 4K است.

کدینگ ویدیویی با کارایی بالا که HEVC یا H.265 هم نامیده می‌شود گام بزرگ بعدی در این تحول بزرگ است. در این استاندارد از روش‌های متعددی که در AVC/H.264 به‌کار گرفته شده بود استفاده می‌شود تا کارایی فشرده‌سازی ویدیو را بالاتر هم ببرد.

به‌طور مثال، وقتی AVC در فریم‌های متفاوت به‌دنبال تغییرات است، تکه‌های ماکروبلاک می‌توانند از نظر شکل و اندازه تفاوت‌های اندکی با هم داشته باشند. حداکثر این تفاوت 16x16 پیکسل است. اما، در HEVC اندازه این تکه‌ها 64x64 است که بسیار بزرگ‌تر از 16x16 است و در نتیجه، الگوریتم تکه‌های بیشتری را به‌خاطر می‌سپرد و در نهایت اندازه کلی ویدیو کاهش پیدا می‌کند.

البته، موارد دیگری هم در HEVC وجود دارد، اما نکته فوق بزرگ‌ترین بهینه‌سازی صورت گرفته است و HEVC می‌تواند فیلم‌ها را با حفظ کیفیت، دو برابر AVC فشرده کند. این کاهش اندازه برای فرمتی مانند 4K اهمیت زیادی دارد چون اندازه آن با AVC فوق‌العاده زیاد است. اما، HEVC باعث می‌شود تا فیلم‌های 4K ساده‌تر استریم، دانلود یا بر روی هارد ریپ شوند.

نکته: HEVC بدون رمزگشایی شتاب‌دهنده سخت‌افراری سرعت پایینی دارد

از سال 2013 به‌بعد، HEVC به‌عنوان استاندارد تأیید  شده مطرح شد. اما چرا از این استاندارد برای تمام فیلم‌ها استفاده نمی‌کنیم؟

الگوریتم‌های فشرده‌سازی مورد اشاره پیچیدگی زیادی دارند و سخت‌افزار برای پخش ویدیو به محاسبات ریاضی زیادی نیاز دارد. یک کامپیوتر با دو روش اصلی می‌تواند یک فیلم را رمزگشایی کند: رمزگشایی نرم‌افزاری که در آن از پردازنده کامپیوتر برای انجام عملیات ریاضی استفاده می‌شود یا رمزگشایی سخت‌افزاری که در آن بار اصلی روی دوش کارت گرافیک یا چیپ گرافیکی مجتمع روی پردازنده است. کارایی کارت گرافیک خیلی بیشتر است. اما یک نکته مهم در این بین وجود دارد: کارت گرافیک موردنظر باید از کدک فیلمی که می‌خواهید پخش کنید پشتیبانی کند.

بنابراین، با این‌که خیلی از پی‌سی‌ها و برنامه‌ها هستند که می‌توانند فیلم HEVC را پخش کنند اما اگر فاقد رمزگشایی سخت‌افزاری باشند سرعت آن‌ها بسیار پایین است. در نتیجه، تا زمانی‌که کارت گرافیک و پخش‌کننده‌ای که هر دو از رمزگشایی سخت‌افزاری HEVC پشتیبانی کنند نداشته باشید HEVC به‌تنهایی فایده نخواهد داشت.

البته، دستگاه‌های پلی‌بک مانند پخش‌کننده‌های بلوری 4K، مانند آنچه که در ایکس‌باکس وان طراحی شده از ابتدا این مسئله را مدنظر داشتند و مشکلی از بابت پشتیبانی HEVC ندارند. اما، وقتی صحبت از پخش فیلم‌های HEVC روی پی‌سی به‌میان می‌آید شرایط فرق می‌کند. کامپیوتری که برای این منظور استفاده می‌کنید برای این‌که قادر به رمزگشایی سخت‌افزاری ویدیوی HEVC باشد باید یکی از قطعات زیر را داشته باشد:

پردازنده اینتل نسل 6 اسکای‌لیک یا جدیدتر

پردازنده AMD نسل 6 کاریزو یا APUهای جدیدتر

کارت گرافیک انویدیا Geforce GTX 950, 960 یا جدیدتر

کارت گرافیک AMD Radeon R9 Fury, R9 Fury X, R9 Nano یا جدیدتر

علاوه بر این، نیاز به‌ سیستم‌عامل و پخش‌کننده‌ای دارید که نه فقط از فیلم HEVC بلکه از رمزگشایی سخت‌افزاری HEVC هم پشتیبانی کند. اما، خیلی از پخش‌کننده‌ها هنوز در حال اضافه کردن پشتیبانی از رمزگشایی سخت‌افزاری HEVC هستند. در حال حاضر، VLC 3.0 و پلکس مدیا سرور 1.10 از برخی نسخه‌های رمزگشایی سخت‌افزار HEVC پشتیبانی می‌کنند. البته، ممکن است برای پخش بی‌نقص فیلم‌تان نیاز به فعال‌سازی شتابدهی سخت‌افزاری داشته باشید.

مطمئنا با گذشت زمان، کامپیوترهای بیشتری برای پشتیبانی از تمام انواع ویدیوها عرضه می‌شوند. همین قضیه برای نرم‌افزارها هم وجود دارد. شاید خیلی زود شاهد فراگیر شدن آن‌ها باشیم. تا آن زمان، چاره‌ای جز ذخیره فیلم‌های 4K در قالب AVC/H.264 با اندازه‌های خیلی بزرگ ندارید. اما هر چه میزان پشتیبانی از HEVC/H.265 گسترده‌تر شود فیلم‌های ویدیویی بهتر می‌شوند.