تفاوت h264 و h265 چیست؟

H.264 در مقابل H.265: انقلابی در فشرده سازی ویدئو – یک تحلیل جامع

در عصر دیجیتال، که محتوای ویدئویی حاکم بلامنازع پهنای باند اینترنت است، فشردهسازی کارآمد ویدئو نه تنها یک مزیت، بلکه یک ضرورت مطلق است. بدون فشردهسازی، پخش یک فیلم ساده 4K نیز به پهنای باندی غیرقابل تصور نیاز داشت و ذخیرهسازی آن صدها گیگابایت فضای ارزشمند را اشغال میکرد. در قلب این تحول، دو استاندارد کلیدی قرار دارند: H.264 (یا AVC) و H.265 (یا HEVC). این مقاله به صورت عمیق و دقیق به بررسی تفاوتهای فنی، مزایا، معایب و کاربردهای این دو کدک محبوب میپردازد.

فصل اول: مبانی فشردهسازی ویدئو؛ چرا به آن نیاز داریم؟

پیش از پرداختن به تفاوتها، درک مفهوم فشردهسازی حیاتی است. یک جریان ویدئویی خام (Raw) از دنبالهای از فریمهای تصویری تشکیل شده که هر کدام حاوی میلیونها پیکسل هستند. برای مثال، یک ویدئوی 1080p با نرخ 30 فریم بر ثانیه، حجم داده خیرهکنندهای تولید میکند. وظیفه یک کدک (Encoder/Decoder) این است که این حجم عظیم داده را با حذف اطلاعات اضافی و غیرضروری، بدون افت محسوس کیفیت، کاهش دهد.

استراتژیهای اصلی فشردهسازی عبارتند از:

1. حذف افزونگی فضایی: در یک تصویر، پیکسلهای مجاور اغلب شبیه به هم هستند (مثلاً یک آسمان آبی). کدک به جای ذکر رنگ هر پیکسل، ناحیه یکسان را به عنوان یک بلوک توصیف میکند.

2. حذف افزونگی زمانی: بین فریمهای متوالی، اکثر صحنه تغییر چندانی نمیکند. کدک به جای ذکر کل فریم جدید، تنها تغییرات بین فریمها را ذخیره میکند.

3. فشردهسازی Lossy: حذف اطلاعاتی که چشم انسان به سختی قادر به تشخیص آنهاست (مانند جزئیات بسیار ریز یا تفاوتهای رنگ نامحسوس).

H.264 و H.265 هر دو از این استراتژیها استفاده میکنند، اما نحوه و کارایی اجرای آنها تفاوت بنیادی دارد.

فصل دوم: H.264 (AVC): استانداردی که جهان را متحول کرد

H.264 یا Advanced Video Coding (AVC) که در سال 2003 معرفی شد، جانشین بسیار کارآمدی برای استانداردهای قبلی مانند MPEG-2 بود. این کدک به دلیل تعادل عالی بین کارایی فشردهسازی، کیفیت تصویر و پیچیدگی محاسباتی، به یک استاندارد جهانی تبدیل شد.

ویژگیهای کلیدی H.264:

• بلوکهای ماکرو (Macroblocks): واحد اصلی پردازش در H.264، بلوکهای ماکرویی هستند که اندازه آنها میتواند از 4×4 تا 16×16 پیکسل متغیر باشد. کدک این بلوکها را برای یافتن الگوهای تکراری و افزونگی، تحلیل میکند.

• پیشبینی فریم (Intra-Frame Prediction): برای فشردهسازی درون یک فریم (I-Frame).

• جبران حرکت (Motion Estimation & Compensation): برای فشردهسازی بین فریمها (P-Frames و B-Frames)، کدک بخشهایی از فریمهای قبلی و بعدی را برای یافتن بلوکهای مشابه جستجو میکند و به جای ذخیره کل بلوک، تنها “بردار حرکت” آن را ذخیره مینماید.

• تبدیل عددی: از تبدیل صحیحی شبیه به تبدیل کسینوسی گسسته (DCT) برای تبدیل دادههای پیکسلی به “ضرایب فرکانسی” استفاده میکند که فشردهسازی بهتری را ممکن میسازد.

H.264 پایه و اساس پخش ویدئوی آنلاین (YouTube، Netflix)، ویدئوهای تلفن همراه، کنفرانسهای ویدیویی (Skype، Zoom) و سیستمهای نظارت تصویری

HEVC چیست ؟

HEVC مخفف High Efficiency Video Codeing    به معنای رمز نگاری ویدیو با کارایی و بهره بری بالا ست . به عبارتی همان  فشرده سازی H265  می باشد که نسبت به ورژن قبلی (H264)  در ضبط  تصاویر و فشرده سازی نقش بسزایی دارد

 یعنی در انتقال تصاویر با حفظ  کیفیت پهنای باند را 40 تا 50 درصد کاهش میدهید .در کل H265   برای پخش تصاویر با رزولیشن بالا و ضوح تصویر وهمچنین ضبط تصاویر با حجم های پایین را مورد هدف قرار داده است .

فرمت H264

H264 یا AVC که به عنوان کد گذاری پیشرفته ویدیوها نام گذاری شده است و در حال حاضر یکی از رایج ترین فرمت های فشرده سازی است که طیف وسیعی از سیستم های پخش وضبط تصاویر را پوشش میدهد  H264 روشی هست برای فشرده سازی فیلم که حرکت در تصاویر را رمز گذاری می کند و آن را با اجسام که در تصویر ثابت هستند مقایسه می کند و این موضوع باعث می شود که این فرمت فشرده سازی روش خوبی برای ضبط سیستم های نظارت تصویری باشد این فرمت فشرده سازی نیز نسبت به ورژن قدیمی (MPEG-2)تا حدود 50 درصد در استفاده از پهنای باند صرفه جویی می کند

نمودار زیر مقدار فشرده سازی نسبت به رزولوشن های مختلف را نشان می دهد که چه مقداری از پهنای باند در فرمت فشرده سازی H265  نسبت به H264  را کاهش  پیدا می کند .

تفاوت فشرده سازی های  H265وh264  در چیست ؟

هر دو فشرده سازی  با مقایسه قسمت های مختلف تصویر کار می کند تا مواردی که در تصویر حرکتی ندارند و  ثابت هستند را به اطلاعات کوچکی از تصویر  تبدیل کنند  همه فرم های ثابت یا محل های بدن حرکت یک فرم با حجم ناچیری در رکوردرها ضبط می شوند .تقریبا هر دو فرمت فشرده سازی  همانند یک دیگر هسنتد با این تفاوت که درفشرده سازیH264   بلوک های که در یک فرم رمز گذاری میشوند نهایتا ابعاد 16 در 16 دارند اما در فشرده سازی H265  این ابعاد از 4 در 4 تا 64 در 64 متغیر است .به خاطر کد گذاری ابعاد بزرگر این بلوک هاست که حجم به میزان قایل توجهی کاهش پیدا می کند .یعنی بلوک های بزرک تر که حرکت های کمتری دارند به کم شدن حجم و یهنای باند بیشتر کمک می کنند .  دوربین H265+ اپلینکس و دوربین H265 اپلینکس

به  دیگر مزیت های  h265 نسبت به H264 می توان :

• کاهش میانگین ۵۰ درصدی پهنای باند
• پشتیبانی از رزولوشن های بالاتر تا 8K
• پشتیبانی از میزان فرم ریت بالاتر .طوری که در H264   تا 59.94 و در H265 تا 300 فرم بر ثانیه است