H.264/MPEG-4 AVC

H.264 o MPEG-4 parte 10 es una norma que define un códec de vídeo de alta compresión, desarrollada conjuntamente por el ITU-T Video Coding Experts Group (VCEG) y el ISO/IEC Moving Picture Experts Group (MPEG). La intención del proyecto H.264/AVC fue la de crear un estándar capaz de proporcionar una buena calidad de imagen con tasas binarias notablemente inferiores a los estándares previos (MPEG-2, H.263 o MPEG-4 parte 2), además de no incrementar la complejidad de su diseño.

Para garantizar un ágil desarrollo de la misma, la ITU-T y la ISO/IEC acordaron unirse para desarrollar conjuntamente la siguiente generación de códecs de vídeo. El Joint Video Team (JVT) estaba formado por expertos del VCEG y MPEG y nació en diciembre de 2001 con el objetivo de completar el desarrollo técnico del estándar hacia 2003. La ITU-T planeó adoptar el estándar bajo el nombre de ITU-T H.264 e ISO/IEC bajo el nombre de MPEG-4 Parte 10 Códec de Vídeo Avanzado (AVC) y de aquí surgió el nombre híbrido de H.264/MPEG-4 AVC. Para empezar a programar el código del nuevo estándar adoptaron las siguientes premisas:

  • La estructura DCT + Compensación de Movimiento de las versiones anteriores era superior a otros estándares y por esto no había ninguna necesidad de hacer cambios fundamentales en la estructura.
  • Algunas formas de codificación de vídeo que habían sido excluidas en el pasado debido a su complejidad y su alto coste de implementación se volverían a examinar para su inclusión puesto que la tecnología VLSI había sufrido un adelanto considerable y una bajada de costes de implementación.
  • Para permitir una libertad máxima en la codificación y evitar restricciones que comprometan la eficiencia, no se contempla mantener la compatibilidad con normas anteriores.

Características

El uso inicial del MPEG-4 AVC estuvo enfocado hacia el vídeo de baja calidad para videoconferencia y aplicaciones por Internet, basado en 8 bits/muestra y con un muestreo ortogonal de 4:2:0. Esto no daba salida al uso de este códec en ambientes profesionales que exigen resoluciones más elevadas, necesitan más de 8 bits/muestra y un muestreo de 4:4:4 o 4:2:2, funciones para la mezcla de escenas, tasas binarias más elevadas, poder representar algunas partes de video sin pérdidas y utilizar el sistema de color por componentes RGB. Por este motivo surgió la necesidad de programar unas extensiones que soportasen esta demanda. Tras un año de trabajo intenso surgieron las “extensiones de gama de fidelidad” ( FRExt) que incluían:

  • Sustento de un tamaño de transformada adaptativo.
  • Sustento de una cuantificación con matrices escaladas.
  • Sustento de una representación eficiente sin pérdidas de regiones específicas.

Este conjunto de extensiones denominadas de "perfil alto" son:

  • La extensión High que admite 4:2:0 hasta 8 bits/muestra.
  • La extensión High-10 que admite 4:2:0 hasta 10 bits/muestra.
  • La extensión High 4:2:2 que admite hasta 4:2:2 y 10 bits/muestra.
  • La extensión High 4:4:4 que admite hasta 4:4:4 y 12 bits/muestra y la codificación de regiones sin pérdidas.

A continuación podemos ver una tabla con más especificaciones sobre estos perfiles en contraste con el perfil original:

Original High High 10 High 4:2:2 High 4:4:4
slices I y P
slices B NO
slices SI y SP NO NO NO NO NO
imágenes de referencia múltiples
filtro "deblocking"
codificación CAVLC
codificación CABAC NO
ordenación flexible de macrobloques (FMO) NO NO NO NO
ordenación arbitraria de slices (ASO) NO NO NO NO
slices redundantes (RS) NO NO NO NO
partición de datos (DP) NO NO NO NO NO
codificación entrelazada NO
formato 4:2:0
formato monocromo (4:0:0) NO
formato 4:2:2 NO NO NO
formato 4:4:4 NO NO NO NO
8 Bits/píxel
9 y 10 Bits/píxel NO NO
11 y 12 Bits/píxel NO NO NO NO
transformada 8x8 NO
matrices de cuantificación NO
cuantificación Cb y Cr separadas NO
codificación sin pérdidas NO NO NO NO
Original High High 10 High 4:2:2 High 4:4:4
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