Antes de falarmos sobre o H.265+ é preciso compreender o que ele é.
E ele é um CODEC. Mas afinal de contas o que é um CODEC ?
CODEC
O termo CODEC é um acrônimo de COdificador e DECodificador. Um codificador é um software que transforma uma informação em um código específico e o decodificador é o software que faz o processo inverso, retornando o código na informação inicial. Um CODEC faz o papel dos dois.
A imagem acima mostra de forma simples as fases do trabalho de um Codec.
São exemplos de informações codificadas:
– Arquivos compactados;
– Arquivos de áudio;
– Arquivos de vídeo;
– Arquivos criptografados;
Normalmente o que recebemos é a informação codificada em um “container”. Container é o nome dado à arquivos que tem mais de um tipo de informação codificada.
São exemplos de arquivos container:
– Arquivos de Filmes (AVI, MP4, MKV, etc)
Embora seja, na prática, uma das principais aplicações de um CODEC a compactação da informação não é sempre um objetivo. Arquivos criptografados são, na maioria das vezes, muito maiores em tamanho que a informação decodificada.
CODECs são primordialmente aplicados na área de mídia para compactar tais informações. Estes apresentam uma perda na qualidade da informação e normalmente esta perda é decorrente da necessidade de produzir arquivos menores e mais rápidos de decodificar.
O H.265
A High Efficiency Video Coding ou traduzindo, Codificação de Vídeo de Alta Eficiência, também conhecida como H.265 é a tecnologia de compressão de vídeo que substitui o conhecido H.264/MPEG-4.
Estabelecida nas normas técnicas ITU-T H.265 e ISO / IEC 23008-2 MPEG-H de 2013, sua principal característica é a maior capacidade de compactação com preservação de qualidade, que por consequência permite a transmissão de vídeos de maior resolução consumindo muito menos banda e ocupando muito menos espaço de armazenamento.
Como seus antecessores o H.265 trabalha dividindo cada frame em partes menores conhecidas como blocos. O H.264 tem os macroblocos sendo sempre simétricos começando em 4×4 pixels e crescendo de forma igual até o tamanho máximo de 16×16 pixels. No H.265 a diferença é que estes blocos são bem maiores que seus predecessores, podendo chegar a 64 x 64 pixels e recebem o nome de LCU (Largest Coding Unit) ou CTU (Coding-Tree Unit).
Estas LCU (Grandes Unidades de Codificação) podem ser subdivididas e organizadas em unidades menores que em ordem hierárquica são as UC (Unidades de Codificação), PU (Unidades de Precição) e TU (Unidades de Transformação). Cada uma delas com suas regras de tamanho e ação, sendo que o tamanho mínimo de codificação ainda permaneceu um bloco de 4×4 pixels. Neste aspecto o grande avanço é que estas unidades menores podem ser assimétricas, ou seja não estão atreladas à forma de um quadrado como no H.264.
Outra alteração que trouxe um grande avanço foi a mudança da predição, maneira pela qual se mantêm pixels próximos em uma escala de tons semelhantes. No H.264 eram 9 os modos (direções) e no H.265 este número saltou para 35 modos.
Isto tudo aliado ao aperfeiçoamento de outras técnicas como o Codificador de Entropia, o processamento paralelo e a utilização de técnicas de ordenação de codificação permite uma redução considerável nos dados necessários para a reconstrução da imagem, pois o decodificador é capaz de “prever” o dado que “falta” e remontar a imagem.
Desempenho
O primeiro passo para podermos avaliar o desempenho de um Codec é termos a correta noção de qual é nosso ponto de partida. E o ponto de partida do H.265 é a imagem capturada. E embora seja empregado em imagens de diversas resoluções, o H.265 foi desenvolvido com foco especial em imagens de alta resolução como o Full HD (1920 × 1080) e as resoluções do UHDTV: 4K (3840 × 2160) e 8K (7680 × 4320).
Cabe aqui um esclarecimento. A resolução usada em codificações com perda de dados, caso do H.265, conhecida como 4K é o dobro da resolução 2K, mais popularmente conhecida como Full HD que recebe este nome pelo fato de ter 2 MP (Megapixels). Entretanto há o 4K de 4096 × 2160 pixels. Este formato é usado na industria cinematográfica, aonde a proporcionalidade é diferente da usual das TVs e monitores (16:9), mas ainda sim guarda similaridade em MP com o 4K.
O alerta é para que não haja enganos. Apesar de a resolução 4K ter o dobro dos valores apresentados na sua “irmã menor” (2K – Full HD), o tamanho é 4 vezes maior. Então uma imagem em Full HD tem 2 MP e uma imagem em 4K tem 8 MP aproximadamente. ((VxH)/1.000.000)
Testes de desempenho realizados por laboratórios especializados determinaram que a compressão alcançada pelo H.265 em comparação ao H.264 é :
- 52% superior em 480p
- 56% superior em 720p
- 62% superior em 1080p
- 64% superior em 4K
Nós realizamos testes de gravação utilizando câmeras Hikvision com o Codec H.265+. Este codec, segundo a Hikvision, foi otimizado para sistemas de monitoramento. E nossos resultados foram extraordinários.
No primeiro teste pudemos perceber o máximo resultado da implementação de blocos maiores e melhor predição, pois o ambiente aonde foi realizado o teste apresentava pouca alterações das imagens e uma grande área das mesmas era em tons monocromáticos (branco). Filmagens na resolução Full HD em 30 fps resultaram em 970 MB de dados armazenados para cada 24 horas de gravação, ou seja apenas 2,10% do previsto para o H.264. Claro que um resultado tão espantoso provocou um novo teste sob as mesmas condições e que felizmente apresentou resultados muito semelhantes.
Nosso segundo teste foi feito somente com a alteração do ambiente. De uma sala quase sem movimentação para um ambiente externo (rua) muito movimentado. Neste contexto obtivemos os resultados muito próximos preconizados pelo fabricante do dispositivo para o Codec H.265+. Tendo sido armazenados 16,2 GB, em média, para cada 24 horas de gravação. Uma economia de aproximadamente 64% do previsto para o H.264.
Conclusão
O Codec H.265 comprova ser o que há de mais moderno no mercado para a compressão de vídeo produzindo resultados surpreendentes. O custo de armazenamento de imagens é drasticamente reduzido com a utilização de equipamentos que implementem tal codificação. Em um exemplo prático o armazenamento de filmagens em Full HD com 30 fps em um sistema de 16 câmeras consumiria nada menos que 22 TB de espaço se feita em H.264, forçando a aquisição de pelo menos dois discos Skyhawk de 14 TB da Seagate ao custo de mais de R$ 7.000,00 aproximadamente. A mesma situação atendida pelo Codec H.265+ consumiria um único disco de 8 TB ao custo de R$ 1.800,00 aproximadamente. Uma economia que somente em gasto com armazenamento é de mais de 74%.
O mais importante é ressaltar que a economia não se limita ao armazenamento. Em equipamentos IP que utilizam tal tecnologia a redução de tráfego na rede é igualmente extraordinária. Claro que também é melhorado o desempenho dos equipamentos e reduzido o custo com implementação de redes com maiores capacidades. A razão de consumo de banda do H.265+ para o H.264 é de 1 para 3 respectivamente. Enquanto 16 câmeras IP, Full HD em 30 fps consumiriam uma banda aproximada de 33,3 Mbits, o mesmo conjunto usando o H.264 consumiria nada menos que 91,5 Mbits aproximadamente. Para uma rede 10/100 Mbits é a diferença entre operar tranquilamente sem muito esforço e trabalhar sempre no limite.
Para os interessados em aprender mais detalhadamente como funcionam Codecs de vídeo, especialmente o H.265, sugerimos iniciar pelas documentação oficial. Entretanto há muito material explicativo em vídeo e documentos publicados na internet.
Tecnicamente não há motivo que não seja a indisponibilidade de equipamento que justifique o não uso deste Codec H.265. Mais rápido, com maior qualidade, ocupando menor banda e espaço de armazenamento é, até que venha seu sucessor, o que há de melhor qualidade, mais produtivo e mais econômico.