HEIF a HEVC: vysvětlena budoucnost multimediálních souborů

Skočit do:

• Co jsou HEIF a HEVC?
• Kde tyto formáty najdeme?
• Proč používat HEIF nebo HEVC?

Co jsou HEIF a HEVC?

Nejprve musíme rozlišit dva pojmy:

• HEIF: je formát souboru obrázku kontejneru, který obsahuje další důležitá data.

• HEVC: Jedná se o vysoce účinný kompresní standard obvykle používaný pro video a také nazývaný H.265.

První termín označuje digitální kontejner, do kterého lze ukládat fotografie a další data s různými příponami, například JPG, ale nejenom. Druhý termín se týká systému kódování videa, jehož výsledek může být uložen v různých digitálních kontejnerech, jako je například MOV nebo dokonce HEIF, jak je uvedeno výše. Zmatený? Pojďme si to ujasnit.

HEIF

Zkratka High Efficiency Image File Format, HEIF je formát používaný k tomu, aby obsahoval jeden nebo více obrázků. Soubory využívající tento formát mohou zároveň hostovat vysoce kvalitní obrázky komprimované kodekem HEVC (o kterém si povíme později) a další informace související s těmito obrázky také jiného typu.

HEIF může efektivně obsahovat některé transformace obrázků, jako například:

• Otočení obrazu o 90, 180 nebo 270 stupňů.
• Ořízněte obrázek s určitým obdélníkem.
• Překrývání libovolného počtu příchozích obrázků v pořadí a pozicích uvedených v okně plátna zdrojového obrázku.

Tyto operace jsou uloženy uvnitř kontejneru jako pokyny, které má snímač provést. To znamená, že původní snímek se na konci operace nezmění (zachová záběr, nepřepíše se změnami) ani znovu zkomprimuje, čímž se zabrání ztrátě kvality.

• Nejlepší aplikace pro Android pro úpravu fotografií

HEIF zavádí také rámec pro další nedestruktivní editační operace, které lze objasnit externími specifikacemi. Jakmile jsou tyto operace aplikovány, výsledek je znám jako odvozený obrázek.

V tomto konkrétním kontejneru HEIF lze nalézt následující datové typy:

• Obrázky: Individuální s vlastnostmi a náhledy.

• Odvozené obrázky: Tento typ nedestruktivní úpravy umožňuje softwaru pro prohlížení obrázků aplikovat sadu instrukcí “za běhu” bez zničení zdrojového obrázku, jak je popsáno výše.

• Sekvence snímků: více snímků, které sdílejí určité vlastnosti, jako je doba fotografování na blízko, jejich vlastnosti a jejich miniatury. Tento formát se používá hlavně pro sériové expozice nebo filmové animace.

• Pomocné obrazové objekty: Tato data nejsou přímo viditelná při prohlížení souboru a mohou představovat alfa roviny nebo hloubkové mapy.

• Metadata: Další informace, jako jsou EXIF, XMP nebo podobná data.

Některé možné příklady použití kontejnerů HEIF:

• Vysoce kvalitní obrazový soubor a jeho náhled ve formátu JPG nižší kvality.
• Více obrazových souborů na sérii fotografií, takže jsou všechny uloženy ve stejném balíčku.
• Více obrazových souborů s různou ohniskovou vzdáleností.
• Více obrazových souborů s různou expozicí.
• Soubor obrázku a video pořízené současně (přečtěte si Motion Photos od Google Pixel 2 a Live Photos od iOS).

HEVC

Také známý jako H.265 je nástupcem dnes již všeobecně používaného AVC/H.264. Jedná se o vysoce účinný kompresní standard, který podporuje rozlišení až 8192 x 4320 a 8K UHD. HEVC byl navržen s cílem snížit přenosovou rychlost ve videu při zachování stejné kvality za cenu větší výpočetní náročnosti. Tento kodek se také používá ke kompresi obrázků uvnitř kontejnerů HEIF popsaných výše.

Jak se již stalo v kodeku H.264, HEVC řídí snímky toku obrazu při hledání oblastí, kde jsou redundantní, a to jak v rámci stejného obrazu, tak v rámci po sobě jdoucích snímků. Tyto nadbytečné oblasti jsou pak namísto jednotlivých pixelů nahrazeny popisem samotné oblasti, aby zabíraly méně místa v paměti.

Klíčové změny pro HEVC zahrnují rozšíření oblastí srovnání modelů a rozdílů v kódování z 16×16 pixelů na 64×64 pixelů, zlepšení segmentace s proměnnou velikostí, lepší intra-forecast ve stejném snímku, lepší predikce pohybového vektoru a fúze pohybových oblastí, lepší pohyb kompenzační filtrování a další krok filtrace nazvaný adaptivní filtrování offsetu vzorku.

Podrobnější analýzu tématu a metody komprese a kódování naleznete na tento odkaz.

První ochutnávka kodeku HEVC pochází z roku 2012, kdy Qualcomm během MWC ukázal tablet vybavený dvoujádrovým SoC Snapdragon S4 schopným přehrávat stejné video zakódované v H.264 a H.265 vedle sebe. Video v HEVC již vykazovalo 50% snížení přenosové rychlosti při stejné kvalitě.

V roce 2014 byl poprvé uveden kodek na spotřebitelských mobilních zařízeních díky společnosti Apple, která používala standard pro videohovory FaceTime přes datovou síť přes iPhone 6 a iPhone 6 Plus.

První mobilní SoC se specifickým hardwarem určeným pro dekódování HEVC dorazil v roce 2015 od společnosti Nvidia, která na svém Tegra X1 používala dekodér podobný tomu, který byl o několik měsíců dříve vložen do grafických karet řady GeForce 900.

Kde tyto formáty najdeme?

Soubory HEIF a HEVC lze nalézt na některých nejmodernějších zařízeních. Apple například zavedl podporu pro tento typ souborů na iOS 11, takže můžete pořizovat fotografie a nahrávat videa ve vysoce účinných formátech na iPhone 7 a novějších (přehrávání je podporováno až do iPhone 5S, ale s omezeními). Tyto soubory samozřejmě umí přehrávat i některé iPady s iOS 11 a Macy aktualizované na MacOS High Sierra.

Apple používá pro obrázky příponu .heic (.heics pro sekvence obrázků), ale podporuje přehrávání souborů .heifs (.heifs pro sekvence obrázků) vytvořených třetími stranami. Nahraná videa jsou ukládána zařízeními Apple ve formátu .mov jako normální videa, ale stále jsou kódována pomocí kodeku HEVC/H.265.

Ve světě Androidu přišla oficiální podpora pro tyto formáty v různých časech: HEVC je podporován od Android Lollipop, zatímco HEIF byl představen teprve nedávno s Androidem P (dostupný v prvním náhledu pro vývojáře), i když aplikace Google Pixel Camera první nebo druhá generace stále nemá možnost související s jejich využitím.

Samsung umožňuje nahrávat video soubory s kódováním HEVC na nové Galaxy S9 a S9+ i v případě, že nemají formát HEIF pro ukládání fotografií. Zdá se, že Xiaomi Mi MIX 2S bude mít i kodeky HEVC pro videa.

Kontejnery HEIF lze také použít na webových stránkách podle standardu HTML 5.2 za účelem uložení různých verzí stejné fotografie a ponechání na prohlížeči, aby se rozhodl, kterou nahrát a použít podle různých situací.

Proč používat HEIF a HEVC?

Hlavním důvodem, proč bychom se měli povzbuzovat k používání těchto nových formátů souborů obrázků a videí, je to, že jsou efektivnější. Jak víme, na chytrých telefonech není dostupného místa nikdy dost a díky těmto formátům je možné uložit stejný počet souborů ve stejné kvalitě, ale na méně místa nebo stejný počet souborů ve vyšší kvalitě, ale zabírající stejné množství Paměť.

Podle standardu HEIF je možné do těchto souborů uložit dvakrát více informací než do souboru JPG stejné velikosti a ještě vyšší kvality. Říci, že výsledek je působivý, je podcenění.

Kromě toho mohou soubory HEIF/HEIC (a všechny odvozeniny) obsahovat informace o transformacích zdrojového obrazu, aniž by došlo ke změně originálu. To vám umožní upravovat fotografie na zařízení, uložit výsledek a vrátit zpět nebo provést další změny později a na jiném zařízení, aniž by to ovlivnilo kvalitu původního obrázku.

Například u souboru JPG není možné později proces úprav zvrátit a kvalita obrazu se zhoršuje s každým uložením kvůli neustálému přepínání pomocí kompresního algoritmu JPG.

Stejná účinnost platí pro videa kódovaná pomocí HEVC (H.265): tento video kodek je schopen nabídnout dvojnásobnou kompresi při stejné úrovni kvality než soubor kódovaný AVC (H.264) nebo podstatné zvýšení kvality při stejné bitová rychlost. Praktické využití představených vylepšení vyžaduje více energie během kódování a komprese, ale mnohem menší výpočetní výkon během dekomprese a přehrávání.

Pochopíte, že každý megabajt je životně důležitý u smartphonů, které mají 32 GB vnitřní paměti nebo méně, a tyto nové formáty slibují pořídit mnohem více fotografií a nahrát mnohem více videí, než dojde místo.

Používáte již HEVC nebo HEIF? Co si myslíte o těchto formátech?