H.264/AVC en AVCHD

h264-avc-teaser

H.264/AVC en AVCHD

Het is al weer ruimt dertien jaar geleden dat MPEG-2, met de officiële naam ITU-T H.262, op de markt werd geïntroduceerd om video te kunnen encoderen voor digitale televisie over satelliet en kabel. Omdat bij het encoderen naar MPEG-2 voornamelijk alleen de verschillen tussen frames worden geregistreerd, betekende dat een enorme reductie van de bestandsgrootte. Door de kleinere bestanden was er minder bandbreedte vereist en konden er meer televisiekanalen over de kabel of satelliet worden verstuurd. Daarnaast waren deze ‘kleine’ bestanden uitermate geschikt om video op dvd te branden. Niemand kon meer om MPEG-2 heen en dat allemaal in een tijd dat de videobewerkingssoftware nog niet in staat was om MPEG-2 te bewerken.

De tekortkomingen van MPEG-2 kwamen aan het licht naarmate er meer video werd gekeken op mobiele apparatuur en de vraag naar high definition video groter werd. De MPEG-2-bestanden bleken te groot en daardoor niet geschikt voor mobiel gebruik of voor uitzending van full HD (1920 x 1080). De MPEG-encodering moest efficiënter. Twee partijen waren al met de ontwikkeling van een mogelijke opvolger van MPEG-2 aan de gang. De Video Coding Experts Group (VCEG) van de International Telecommunication Union (ITU) werkte aan H.264 en de Moving Picture Experts Group (MPEG) van de International Organisation for Standardization en de International Electronical Commision (ISO/IEC) werkte aan MPEG-4 Part 10 of MPEG-4 AVC (Advanced Video Coding).

Beide partijen sloegen de handen ineen en in mei 2003 was de eerste versie van de nieuwe video-codec klaar. Om de samenwerking te benadrukken kreeg deze codec de naam H.264/AVC, maar het staat ook bekend onder de namen MPEG-4 Part 10 en MPEG-4 AVC of simpelweg H.264.

Belangrijkste doel van H.264/AVC was een codec af te leveren die in staat zou zijn goede video te encoderen met lagere bitrates dan voorgaande standaarden en met een betere kwaliteit. H.264/AVC gebruikt de helft van het aantal bitrates in vergelijking met mpeg-2 en H.263 om tot dezelfde kwaliteit te komen. De werking van de codec is niet radicaal verandert. Daarnaast kan de nieuwe codec zowel bij lage als hoge bandbreedtes worden gebruikt zodat het hiermee geschikt is voor mobiele apparatuur en high definition televisie-uitzendingen.

De H.264/AVC codec was nog niet af. Na de eerste versie werden er direct extensies ontwikkeld om de codec nog beter te maken. Deze Fidelity Range Extensions (FRExt) zorgde onder meer voor een verhoogde bitdiepte en kleurinformatie, ondersteuning van verschillende kleurruimtes en een efficiëntere lossless codering van de I-frames. In september 2004 werd de laatste hand gelegd aan de codec die vervolgens massaal door de industrie werd omarmd.

De h.264/AVC kent tientallen nieuwe technieken om video efficiënter te kunnen encoderen. Zo kan H.264/AVC gebruik maken van zestien referentie frames om een videoframe te encoderen. Bij MPEG-2 was dit maximaal twee frames als er gebruik werkt gemaakt van Bidirectional frames (B-frames). Referentie frames worden opgebouwd door te kijken naar andere Intra-frames (I-frames) of Predictive frames (P-frames). Door de verschillen nauwkeuriger in beeld te brengen is een enorme reductie van de omvang te bewerkstelligen met een betere kwaliteit.

Daarnaast kan er nu gebruik worden gemaakt van Variable Block Size Motion Compensation (VBSMC). Bewegingen in oudere codecs van het ene frame naar het andere werden berekend aan de hand van blokken van 16 x 16. Een kleine verandering in het beeld betekende gelijk het opnieuw encoderen van het hele blok. Door VBSMC  kunnen bij het encoderen blokken worden gekozen van 16 x 16 tot 4 x 4 om bewegingen in het beeld zo precies mogelijk te segmenteren. In tegenstelling tot bij MPEG-2 kunnen nu ook de B-frames op deze manier worden geëncodeerd. Dit levert weer de nodige reductie op met een betere kwaliteit.

 

Profiles

Evenals MPEG-2 maakt H.264/AVC bij het encoderen gebruik van Profiles en Levels. Ieder Profile heeft zijn eigen eigenschappen die noodzakelijk zijn om de video geschikt te maken voor een bepaalde dienst. Er zijn zeven Profiles maar daarvan zult er in de praktijk drie gebruiken. Het Baseline Profile (BP) voor videoconferencing en mobiele applicaties, het Extended Profile (XP)
voor het streamen van video en het High Profile (HiP) voor televisie uitzendingen en opslag op Blu-ray disks.

h264-avc-encoder-profile

Ieder profiel is vervolgens weer opgebouwd uit levels. De levels bepalen ondermeer de maximale bitrate en resolutie. Om HD-video te encoderen kiest u voor de High Profile met als level 4.2 waardoor de maximale bitrate komt op 50 Mbit/s en de maximale resolutie op 1920 x 1080. Een overzicht van alle Profiles en Levels vindt u op http://en.wikipedia.org/wiki/H.264.

 

AVCHD

De kwaliteit van de nieuwe H.264/AVC codec zorgde er snel voor dat deze codec de standaard werd voor video op mobiele telefoons en voor high definition video op Blu-ray disks. Omdat H.264/AVC alleen een video-codec is ontstonden er al snel nieuwe containerformaten die zowel video als audio streams bevatten. Bekende containerformaten voor H.264/AVC zijn .AVI, .MP4, .MKV en natuurlijk .MTS en .M2TS.

Die laatste twee containers worden gebruik voor het opslaan van video in AVCHD-formaat. Dit formaat werd in 2006 door Sony en Panasonic ontwikkeld om HD-video te kunnen opslaan met HD-camera’s. AVCHD gebruikt de H.264/AVC codec om video te encoderen en slaat audio op in ongecomprimeerd 7.1 PCM of als gecomprimeerd AC-3 5.1. Daarnaast ondersteunt AVCHD ook ondertiteling in 8 bit kleuren, menunavigatie en slideshows die kunnen worden voorzien van achtergrond geluid.

Alle data wordt opgeslagen in een MPEG-2 transport stream met de naam BDAV. Zowel het formaat als de structuur van AVCHD is afgeleid van Blu-ray. Daarom kunnen AVCHD-bestanden gebrand op een dvd op een blu-ray-speler worden afgespeeld.

AVCHD ondersteunt veel resoluties en aspect ratios. Inmiddels ondersteunen alle nieuwe hd-camera’s de hoogste resolutie van 1920 x 1080 met een aspect ratio van 16 : 9. De bitrate ligt gemiddeld rond de 17 Mbit waardoor het ook kan worden opgeslagen op flashgeheugen of dvd.

Een voordeel van AVCHD is dat u direct naar een bepaald punt in de opname kunt springen. Ook het overzetten van AVCHD-bestanden naar de computer gaat een stuk sneller met een maximale snelheid van 30 MB per seconde via usb.

Nadeel van AVCHD is dat door de strenge compressie er een zware computer nodig is om met de bestanden te kunnen werken. Veel programma’s kunnen AVCHD-bestanden afspelen maar het bewerken gaat nog lang niet zo soepel. Het is vooralsnog slimmer om bestanden eerst te converteren naar een ouder formaat, zoals avi of MPEG-2, zodat de bewerking vlotjes verloopt.

 

H.264/AVC gecodeerde bestanden afspelen

Voor het bekijken van bestanden die zijn geëncodeerd met de H.264/AVC codec moet u eerst de H.264/AVC decoder installeren. Sommige programma’s zoals Quicktime en Nero Showtime hebben standaard een decoder voor het afspelen van MP4-bestanden. Voor de AVCHD-bestanden MTS en M2TS hebt u een aparte decoder nodig. Hebt u een HD-camera, dan kunt u met de bijgeleverde software deze bestanden bekijken. Wilt u uw bestanden kunnen bekijken met Windows Media Player dan kunt u voor minder dan zes euro op coreavc.com de zeer goede CoreAVC decoder downloaden om AVCHD-bestanden te kunnen bekijken.

h264-avc-coreavc-decoder

 

Zelf encoderen met H.264/AVC

Zelf videobestanden encoderen met de H.264/AVC codec kan gratis met het programma Super dat u kunt downloaden op erightsoft.net/super.html. Super maakt gebruik van de directshow filters Ffmpeg, Mencoder en X264 om H.264/AVC bestanden te encoderen. Deze filters zijn al ingebouwd dus u kunt direct aan de slag.

h264-avc-encoder-super-groot

 

AVCHD-bestanden omzetten

Voor het bewerken van H.264/AVC geëncodeerde bestanden is een zeer snelle computer noodzakelijk. En dan nog gaat het vaak met horten en stoten. Beter is het om AVCHD-bestanden te converteren naar AVI of MPEG-2. Om uw AVCHD-bestanden naar AVI om te zetten kunt u VoltaicHD gebruiken. Dit kost € 25,- en is te downloaden op Shedworx.com. Deze bestanden kunt u daarna bijvoorbeeld bewerken in Windows Movie Maker.

h264-avc-avchd-to-avi

Voor het omzetten naar MPEG-2 kunt u voor € 40,- AVCHD-Upshift gebruiken dat u kunt downloaden op newbluefx.com. Het voordeel van het converteren naar MPEG-2 is dat de bestandsomvang niet al te groot wordt. De MPEG-2-bestanden kunnen een maximale bitrate krijgen van 60 Mbit/s.

h264-avc-avchd-upshift-groot

HD video sharing sites
AVCHD afspelen in Media Player
Spring naar toolbar