O que é HEVC? O sucessor do MPEG4 explicado

Como o streaming de internet e os canais em HD de repente se tornaram populares? A resposta é mpeg4 (H.264), que é uma técnica usada para compactar vídeo. O sucessor do mpeg4 está quase aqui! Estamos à beira de mais um avanço com o HEVC (H.265) que não apenas possibilitará a transmissão e o streaming em 4K (e 8K), mas também levará o streaming de vídeo móvel para o próximo nível. Neste artigo, explicamos o que é HEVC e por que ele é o futuro.

Todo o vídeo que entra na sua TV – canais de TV, streaming online, Blu-ray, DVD – foi compactado de alguma forma

Como funciona a compactação de vídeo

Todos nós já ouvimos falar de mpeg (mp3, mpeg4 etc.) de uma forma ou de outra. Mpeg é a abreviação de “Moving Picture Experts Group” e é uma tecnologia de compressão. Como os arquivos de vídeo tirados diretamente de uma câmera ou estúdio podem ocupar muitos, muitos gigabytes - até terabytes (1 terabyte = 1024 gigabytes) - é necessário compactar o vídeo para transmiti-lo para sua TV, Smart TV, web player ou smartphone/tablet.

Então, a compressão é necessária, mas como isso funciona? Simplificando, um sistema de compressão analisa um fluxo de imagens (que compõe um vídeo) e procura por áreas onde pode reduzir os dados. Por exemplo, imagine que você tem uma cena de filme de 2 minutos; apenas dois atores sentados em um banco conversando. Nesse cenário, um sistema de compactação examinaria o plano de fundo e diria; “hey, nada está atualizando aqui, então não é necessário atualizar esta parte da imagem constantemente”. Apenas as partes do vídeo que realmente mudam serão atualizadas.

Isso é obviamente uma simplificação, e a tecnologia de compressão é muito mais sofisticada do que isso. Durante cenas de ação de alta velocidade ou esportes, é necessária uma análise muito mais avançada para compactar o vídeo, e é por isso que às vezes você vê artefatos de imagem e problemas de cor durante o movimento rápido. Por exemplo, algumas das partes mais difíceis de compactar de um vídeo são água corrente e confetes. Muitas vezes, a taxa de bits variável é usada como método para dedicar mais dados a partes do filme com ação ou movimento rápido e menos dados a cenas menos intensas do filme, dependendo do meio (DVD, Blu-ray, canal de TV etc.) .

A história da compressão

A compressão não é um conceito novo. Na era do mpeg tudo começou com o mpeg1 que só teve um breve período de adoção e uso na Ásia quando os filmes eram vendidos em VCDs (video CDs). O primeiro avanço real veio com o mpeg2 (ou H.262), que marcou o início da era do vídeo digital. O Mpeg2 foi rapidamente adotado em várias aplicações; Canais de TV, DVDs e muito mais. Foi um marco importante. Em muitos países, o mpeg2 ainda é amplamente usado para canais de TV de resolução padrão hoje.

Quando o vídeo HD (alta definição) surgiu, as emissoras e os membros da indústria reconheceram a necessidade de um padrão de compactação mais novo e mais eficaz, pois o mpeg2 era incapaz de lidar com os dados necessários. O Mpeg3 foi desenvolvido como uma extensão do mpeg2, mas mais tarde foi implementado no mpeg2 como um “perfil” que as emissoras de TV e outras empresas de vídeo poderiam aproveitar. Mas a indústria rapidamente percebeu que era necessário um padrão de compressão HD ainda mais eficaz.

Mpeg4 foi desenvolvido e ainda é amplamente utilizado hoje. O Mpeg4 não apenas permitiu que as redes de canais de TV adotassem a qualidade HD, mas também foi o avanço para o streaming de vídeo pela Internet. O Mpeg4 permitiu que os estúdios comprimissem o vídeo de uma forma que tornasse viável a distribuição de vídeo através de conexões de internet relativamente lentas. Durante o regime mpeg4 muitos “perfis” diferentes foram desenvolvidos, sendo o H.264 o mais famoso. Assim como o mpeg3 foi implementado como um perfil de alto nível no mpeg2 que as empresas podem aproveitar, existem muitos perfis diferentes no mpeg4 – alguns mais eficazes que outros.

O H.264 é o mais usado e é a versão “oficial” – também usada em Blu-rays – que vem completa com taxas de licenciamento, mas alternativas gratuitas como “x264” também foram desenvolvidas.

Agora estamos entrando em uma nova era com resolução 4K e 8K ainda maior, e agora? Qual é o próximo? O Mpeg4 H.264 pode teoricamente suportar 4K, assim como o MPEG2 pode teoricamente suportar HD, mas não pode acomodar os requisitos de dados relativamente altos a um grau satisfatório e não foi otimizado para isso. É aqui que o HEVC / H.265 entra em cena (literalmente).

HEVC (High Efficiency Video Coding) – ou H.265 – é a resposta. HEVC é o sucessor do mpeg4. Assim como os provedores de TV tiveram que adotar o mpeg4 e H.264 para entrar na era de vídeo HD e web, o HEVC permitirá que eles entrem na era 4K e, talvez tão importante, nos impulsionar para a era do vídeo móvel real (via redes 3G e 4G) .

HEVC é o futuro da compressão

O HEVC foi aprovado pela ITU (The International Telecommunications Union) em janeiro de 2013 e possui capacidades impressionantes. Vamos dar uma olhada nos detalhes.

Diz-se que o HEVC é duas vezes mais eficaz que o H.264, o que significa que você pode basicamente fazer um filme de 2 horas em resolução 1080p e reduzir pela metade o tamanho do arquivo sem perda na qualidade da imagem. Se o filme ocupou 10 GB ao usar o H.264, ele ocupará apenas cerca de 5 GB com o H.265 sem perda visual na qualidade da imagem – ou assim se afirma.

Observe como o H.265 usa apenas metade da taxa de bits (610 kbps) em comparação com o H.264 (1183 kbps).

Isso é interessante por vários motivos. Muitos provedores de TV têm apenas uma capacidade de dados limitada em seus canais de TV, portanto, o HEVC permitirá que eles transportem mais canais de TV ou melhorem a taxa de bits (qualidade da imagem) nos canais de TV existentes. Você pode adivinhar o que a maioria deles fará. Para provedores de internet TV, como Netflix ou YouTube, as perspectivas são ainda maiores. Eles não têm as mesmas limitações, pois os canais de internet são enormes (e estão em constante expansão), para que possam aumentar seu catálogo de conteúdo da maneira que quiserem. O HEVC permitirá que eles melhorem a qualidade da imagem em alta qualidade e transmitam conteúdo para você em melhor qualidade, mesmo por meio de uma conexão de Internet lenta

Mas isso não é tudo. Como mencionado na primeira seção, o mpeg4 tornou viável a distribuição em HD, e o HEVC tornará 4K e talvez até 8K viável. Este não é apenas um sonho, é real e acontecerá relativamente em breve. O HEVC permitirá que players como Netflix, Google, Amazon e Apple transmitam conteúdo 4K pela Internet. Ele também permitirá que você transmita conteúdo Full HD para seu tablet ou smartphone. Com certeza, streaming Full HD para dispositivos móveis também é possível com H.264, mas o H.265 tornará isso viável. O HEVC pode, teoricamente, ajudar a levar a indústria de TV ainda mais longe com suporte para resolução 4K em até 300 quadros por segundo ou resolução 8K em até 120 quadros por segundo.

O H.265 é muito mais sofisticado em sua compactação do que o H.264 – mas também requer mais poder da CPU para decodificar.

No momento, existem três perfis no padrão HEVC, mas mais serão adicionados no futuro. O perfil 'Principal' suporta cores de 8 bits, o perfil 'Principal 10' suporta cores de 10 bits e o perfil 'Main Still Picture' destina-se à compressão de fotografia estática. Perfis futuros incluirão suporte a cores de 12 bits em croma 4:2:2 ou 4:4:4, bem como 3D.

A concorrência - Google VP8 e VP9

Nos últimos anos, o Google lançou sua própria tecnologia de compressão de vídeo VP (adquirida em 2010). O VP8 é a alternativa direta ao H.264, mas não obteve ampla adoção devido a vários motivos. Por exemplo, a Apple optou por adotar o H.264 e, portanto, recusou-se a implementar o suporte para VP8 em seus dispositivos iOS e Safari no Mac. Da mesma forma, a Microsoft se recusou a implementar suporte para VP8 no Internet Explorer.

Outro motivo foi que o VP8 estava atrasado para a festa e as empresas já haviam começado a adotar o H.264. A certa altura, o Google anunciou que abandonaria o suporte para H.264 no navegador Chrome, assim como os outros haviam feito com o VP8, mas o Google nunca deu esse passo.

Agora vem o HEVC, e o Google tem um concorrente chamado VP9. Desta vez, em um ponto muito anterior na fase de adoção, o Google espera que o VP9 seja amplamente adotado, pois se compara de maneira bastante igual ao HEVC. O VP9 já está embutido no navegador Chrome, mas a mesma luta de poder acontecerá – só que desta vez a Apple tem ainda mais dispositivos iOS nas mãos dos consumidores.

A Apple já indicou que planeja oferecer suporte ao HEVC (e, portanto, não ao VP9). A Microsoft ainda não se posicionou sobre o assunto, mas o padrão já parece se repetir. A maioria dos fabricantes de TV e provedores de serviços de TV também planejam oferecer suporte ao HEVC. Não espere que o VP9 decole. Ficaríamos surpresos se isso acontecesse. Portanto, quando você estiver comprando novos dispositivos nos próximos anos, provavelmente o HEVC é o que você deseja procurar em vez do VP9 como o recurso obrigatório.