H.264, MPEG-4 AVC, MPEG-4 Part 10 – was ist das?

Nach vermehrten Fragen möchte ich heute etwas Licht in den Codec-Dschungel bringen. Heute der Buchstabe mit den 3 Zahlen.

Was ist H.264?

H.264 ist ein Videokompressionsschema und wurde von der Motion Picture Experts Group (MPEG) als Hauptcodec im MPEG-4 Format für den Austausch von digitalen Mediendateien gewählt.

Zuweilen wird H.264 aufgrund seiner Zugehörigkeit zur MPEG-4 Spezifikation auch „MPEG-4 Part 10“ oder „MPEG-4 AVC“ (MPEG´s Advanced Video Coding) gennant.

H.264 wurde aus folgenden Gründen entwickelt:
– MPEG-2 und ältere Videocodecs sind relativ ineffizient
– PCs werden immer leistungsstärker
– Durch die wachsende Beliebtheit von HD Videomaterial müssen grössere Datenmengen verarbeitet und gespeichert werden

Was kann H.264 besser als MPEG-2?

MPEG-2 ist ein reines Videoformat, das vor allem bei der Enkodierung von Videos auf DVD, Internetstreams und für digitales TV benutzt wird. MPEG-4 hingegen ist ein allgemeineres Medienformat, das unter anderem H.264 umfasst. Durch  

1. höhere Videoqualität bei gleicher Bitrate (siehe folgendes Schaubild)
2. höhere Auflösung und
3. geringeren Speicherbedarf

wird H.264 zu einer echten Alternative zu MPEG-2.

Welche Herausforderungen stellt H.264 an PCs?

Vergleichen wir zunächst, wie MPEG-2 und H.264 Videos dekodieren.

MPEG-2 geht folgendermassen vor:
Komprimierte Daten >> Umgekehrte Entropie > Inverse Transformation > Bewegungskompensation >> Nachbearbeitung und Darstellung

Bei H.264 kommt ein weiteres Element hinzu:
Komprimierte Daten >> Umgekehrte Entropie > Inverse Transformation > Bewegungskompensation > Deblocking >> Nachbearbeitung und Darstellung

Was ist nun dieses Deblocking? Wikipedia beschreibt Deblocking folgendermaßen:  „Während sich die bisherigen MPEG-Codecs ausschließlich auf eine optionale, externe Nachbearbeitung/Filterung (engl. „postprocessing“) verlassen, ist ein Deblocking-Filter integraler Bestandteil von H.264 (…). Referenzen auf bereits dekodierte Frames beziehen sich ebenfalls auf die bereits gefilterten Bilder. Damit erreicht man eine sehr hohe wahrgenommene Bildqualität.“

H.264 stellt also durch seine Beschaffenheit hohe Ansprüche an den PC – dieser muss vor allem eins sein: Leistungsstark, um mit der zusätzlichen Last bei der Komprimierung und beim Deblocking zurechtzukommen.

Kommt die CPU damit alleine nicht zurecht, lässt sich die Last auf die GPU, soweit vorhanden, auslagern. (Mehr zu GPUs in einem älteren Artikel).

Im Gegenzug bietet H.264 dafür wesentlich bessere Videoqualität und eine höhere Auflösung bei gleicher Bitrate wie MPEG-2.