H.265
H.265, ou « MPEG-4 HEVC » (High Efficiency Video Coding), est une norme de codage vidéo ISO/CEI 23008-2 et UIT-T H.265, publiée le 13 avril 2013. Elle est développée conjointement par les groupes Video Coding Experts Group (VCEG) et Moving Picture Experts Group et doit succéder au H.264 (ISO/CEI 14496-10 et UIT-T H.264). Ses applications concernent aussi bien la compression des vidéos en très haute définition (2K, 4K, 8K…) que la diminution du débit de transmission sur les réseaux pour les vidéos en définition standard avec des applications pour la vidéo sur mobile et pour l'extension de l'éligibilité aux services audiovisuels (TV, VoD...) des abonnés aux réseaux fixes (ADSL…).
Objectifs
Le HEVC a pour but d'améliorer significativement la compression vidéo par rapport à son prédécesseur le MPEG-4 AVC. En effet, l'objectif est de réduire le débit nécessaire de moitié, à qualité équivalente. Ces progrès nécessitent l'utilisation d'algorithmes plus complexes, bien que le bond en complexité ait été limité tout au long de la normalisation.
La norme HEVC sera utilisée pour la prochaine génération de système de compression. Bien que le mode principal de codage vidéo soit le mode progressif, le mode vidéo entrelacé pourra également être utilisé. Le HEVC supporte toutes les définitions usuelles. Il prévoit également le support de cadences d'images plus élevées, pouvant atteindre 100, 120 ou 150 images par seconde.
Profils
La norme HEVC définit trois profils : le profil principal « Main profile », avec des vidéos encodées en 8 bits 4:2:0, le profil « Main 10 », garantissant une profondeur de couleur de 10 bits, et le profil « Main Still Picture ». Le profil Main Still Picture permet le codage d'une seule image fixe en utilisant les mêmes contraintes que le profil Main profile. En tant que sous-ensemble du profil Main profile, le profil Main Still Picture offre une profondeur de couleur sur 8 bits avec une colorimétrie échantillonnée en 4:2:0.
Le profil principal « Main profile »
Le profil principal permet une profondeur de couleur de 8 bits par échantillon avec sous-échantillonnage de la chrominance 4:2:0, qui est le type le plus commun de la vidéo avec des appareils grand public.
Le profil « Main 10 »
Le Main 10 permet une profondeur de couleur de 8 bits à 10 bits par échantillon avec sous-échantillonnage chroma 4:2:0.
Le profil « Main Still Picture »
Le profil Main Still Picture est destiné, comme son nom l'indique, à une image fixe. Une comparaison des performances de la compression d'image a été faite en janvier 2013 en utilisant l'encodeur HEVC HM 8.0rc2:
| Réduction par rapport à | ||||
|---|---|---|---|---|
| JPEG | JPEG 2000 | JPEG XR | WebP | |
| HEVC-MSP | de -43,0 % à -56 % | de -20,26 % à -30,96 % | de -43,10 % à -61,63 % | -31,0 % |
Les profils d'extensions standard
En novembre 2013, seize profils supplémentaires ont été ajoutés: Main 12, Main 4:2:2 10, Main 4:2:2 12, Main 4:4:4, Main 4:4:4 10, Main 4:4:4 12, Monochrome 12, Monochrome 16, Main 12 Intra, Main 4:2:2 10 Intra, Main 4:2:2 12 Intra, Main 4:4:4 Intra, Main 4:4:4 10 Intra, Main 4:4:4 12 Intra, Monochrome 12 Intra et Monochrome 16 Intra.
Performances
Le HEVC a été évalué en qualité subjective lors de la normalisation. Il offre un gain en compression de l'ordre de 50 % en 720p et de 60 % en 1080p par rapport au AVC, dans une configuration similaire pour une qualité équivalente.
L'utilisation de la compression HEVC pour des images fixes a permis d'obtenir des réductions de taille importante pour les images compressées en comparaison d'autres solutions : de -20,26 % à -30,96 % face à JPEG 2000, de -43,10 % à -61,63 % face à JPEG XR, -31,0 % face à WebP, de -43,0 % à -56 % face à JPEG. Cette étude ayant été menée en janvier 2013, en utilisant l'encodeur HEVC HM 8.0rc2, l'encodeur Kakadu version 6.0 pour JPEG 2000, et enfin, l'encodeur IJG version 6b pour JPEG[1], [2], [3].
Brevets
Le 26 juin 2012, MPEG LA a annoncé qu'ils allaient commencer à faire une licence pour couvrir les brevets HEVC[4]. En réaction à la politique de licence est créée l'Alliance for Open Media, qui vise à créer un codec libre de droit[5],[6].
Historique
Le développement de cette norme de codage vidéo s'est effectué à partir de 2004 conjointement au sein de l'UIT-T Q.6/SG16 Video Coding Experts Group (VCEG) ainsi que l'ISO/CEI Moving Picture Experts Group (MPEG).
Elle porte le nom formel de HEVC, à l'UIT elle prend le numéro de H.265, tandis qu'à MPEG elle se nomme MPEG-H partie 2 ou encore ISO/CEI 23008-2.
En juillet 2012, le HEVC passe à l'état de brouillon (DIS, Draft International Standard)[7].
La norme est approuvée et finalisée (FDIS, Final Draft International Standard) en janvier 2013, sous le nom H.265/HEVC (ISO/IEC 23008-2)[8] par l'Union internationale des télécommunications (ITU). Selon le communiqué de presse, le standard ITU-T H.265 / ISO/IEC 23008-2 HEVC offrira une solution flexible, fiable et robuste. Il est ainsi désigné comme le standard de la prochaine décennie à la fois pour l’accès aux contenus vidéo HD et pour l’ultra haute définition. Le communiqué ITU précise que les sociétés ATEME, Broadcom, Cyberlink, Ericsson, Fraunhofer HHI, Mitsubishi et NHK ont déjà présenté des implémentations de HEVC.
Projet 4EVER
En France, le projet de recherche collaborative 4EVER, financé par les pouvoirs publics, a été lancé en 2012 pour une durée de 3 ans. Il a pour objectif d’améliorer la qualité d'expérience audiovisuelle en :
- généralisant l'accès aux contenus HD en toute situation (populations éloignées, mobilité),
- introduisant l'Ultra Haute-Définition (UHD) à la maison et pour les événementiels au cinéma,
- prouvant que HEVC est la technologie qui permettra d'atteindre les 2 points précédents.
Ce projet de recherche est mené par les sociétés ATEME, Highlands Technologies Solutions, France Télévisions, Globecast, Orange, Teamcast, Technicolor, et les universitaires Télécom ParisTech et l'IETR-INSA.
Notes et références
- Jani Lainema et Kemal Ugur, « On HEVC still picture coding performance », ISO/IEC, JCT-VC, (lire en ligne, consulté le )
- T. Nguyen et D. Marpe, « Performance Comparison of HM 6.0 with Existing Still Image Compression Schemes Using a Test Set of Popular Still Images », ISO/IEC, JCT-VC, (lire en ligne, consulté le )
- Philippe Hanhart, Martin Rerabek, Pavel Korshunov et Touradj Ebrahimi, « AhG4: Subjective evaluation of HEVC intra coding for still image compression », ISO/IEC, JCT-VC, (lire en ligne, consulté le )
- MPEG LA, « MPEG LA Announces Call for Patents Essential to High Efficiency Video Coding (HEVC) » [PDF],
- http://www.hdfever.fr/2015/09/02/alliance-for-open-media-un-codec-pour-detroner-le-hevc/
- http://www.theregister.co.uk/2015/09/01/alliance_for_open_media/
- MPEG, « HEVC near completion », sur MPEG,
- Pierre Dandumont, « Le H.265/HEVC a été approuvé », sur Tom's Hardware, (consulté le )
Annexes
Articles connexes
- x265 bibliothèque logicielle libre d'encodage et décodage du standard H.265/HEVC.
- VP9, un codec vidéo libre concurrent développé par Google.
