H.265 در برابر H.264؛ نگاهی به برتری‌ های استاندارد جدید فشرده‌ سازی ویدئو (قسمت سوم)

H.265 در مقابل H.264؛ نگاهی به بهتری‌ های استاندارد تازه فشرده‌ سازی ویدئو (قسمت سوم)

قسمت‌های قبل سری مطالب:

اگر از نمونه مردم خوش شانسی باشید که کارت گرافیکی بر مبنای معماری مکسول انویدیا از سری جی‌فورس ۹۰۰ (GeForce 900) یا نمونه‌های بالاتر در دست دارند، میتوانید با بهره برداری از قدرت پردازشی کارت گرافیک فایل‌های ویدئویی خود را به وسیله استاندارد HEVC فشرده کنید. فشرده سازی به این شیوه، نسبتا سریع‌تر از فشرده سازی با بهره برداری از CPU به وسیله نرم‌افزار هندبریک (Handbrake) است.

همزمان با اینکه بازده فشرده سازی با بهره برداری از کارت گرافیک به طرز چشمگیری بهتر از شیوه‌های متداول است، با اینحال کیفیت فایل‌های مبدل شده به این شیوه در مقایسه با هندبریک اندکی پایین‌تر خواهد بود. به طرز خلاصه می‌توان گفت در بیت‌ریت‌های برابر، انکودر انویدیا با اسم NVENC کیفیت پایین‌تری از هندبریک معرفی می‌کند. پیشتر به مقایسه‌ی کیفیت ویدئوهای فشرده شده به این دو شیوه خواهیم پرداخت. این مقایسه‌ها نشان می‌دهند که لحظه فشرده‌سازی به وسیله انکودر انویدیا شدیدا کمتر خواهد بود.

با این وجود، اگر قصد فشرده‌سازی ویدئوهای خود با بهره برداری از انکودر انویدیا را دارید، باید برنامه‌ای با اسم StaxRip را دانلود و نصب کنید. در این مقاله از ورژن‌ی ۱.۳.۱.۷ beta این نرم‌افزار استفاده شده است.

  • رابط کاربری استکس‌ریپ درمقایسه با نرم‌افزار هندبریک بسیار دارای اختلاف است. قبل از هرچیز باید فایل مورد نظر خود را درون نرم‌افزار بکِشید (دِرَگ کنید) و سپس در پنجره‌ای که باز می‌شود روی گزینه‌ی اتوماتیک کلیک کنید.
  • حال در قسمت Target مکانی که قصد ذخیره‌ی فایل فشرده شده را دارید انتخاب کنید. بقیه‌ی تنظیمات خوب است روی پیش‌فرض باقی بمانند.
  • تنظیمات انکودر انویدیا

    یکی از مواردی که نیاز به تغییر دارد، انکودر مورد بهره برداری است. روی x264 کلیک کرده و آن را به Nvidia H.265 تغییر دهید.

تنظیمات انکودر انویدیا

  • سپس روی Encoder Options در پایین قسمت Nvidia H.265 کلیک کرده و Mode را به CQP تغییر دهید. بقیه‌ی مقادیر را بدون تغییر باقی بگذارید.

نرم افزار فشرده سازی ویدئو انویدیا

  • اگر دوست دارید آزادی رفتار بیشتری در تنظیمات داشته باشید، به جای CQP گزینه‌ی VBR را انتخاب کنید. با گزینش این گزینه میتوانید بیت‌ریت دلخواه خود را برای ویدئو انتخاب کرده و سپس با چندین بار فشرده سازی با مقادیر مختلف، از شیوه آزمون و خطا به تنظیمات فرضیه‌آل خود دست پیدا کنید.

تنظیمات صدا در فشرده سازی ویدئو

  • برای تنظیمات مرتبط با صدا به صفحه‌ی اصلی نرم‌افزار بازگشته و روی گزینه‌ی Edit در انتهای سمت راست تنظیمات Audio کلیک کنید. مقدار پیش‌فرض باید روی «AAC VBR 2.0 ~115 Kbps» باشد. برای داشتن صدا با بهترین کیفیت کدک AC3 با ۶ کانال و بیت‌ریت ۲۵۶ kbps را انتخاب کنید. به علاوه از طرف دیگر تیک جلوی گزینه‌ی Normalize را بردارید. در این بخش هم میتوانید با چند بار آزمون و خطا و فشرده سازی چند فایل به روش آزمایشی، به تنظیمات فرضیه‌آل خود دست پیدا کنید.
  • بر روی Next کلیک کنید تا روند فشرده‌سازی شروع شود. بعد از انتهای عملیات، نرم‌افزار شما را از اتمام روند مطلع خواهد نمود.

مقایسه‌ی بازده فشرده سازی به وسیله استانداردهای H.264 و HEVC

پیشتر خواهیم دید «اِنکود کردن» یا کدگذاری ویدئویی با بهره برداری از استاندارهای H.264 و HEVC از جهت بازده چه اختلاف‌هایی با یکدیگر دارند. تمامی کدگذاری‌هایی که پیشتر به آن‌ها اشاره خواهد شد با بهره برداری از نرم‌افزار هندبریک و تنظیماتی که در قسمت قبل به آن‌ها اشاره کردیم انجام شده‌اند. در مواردی که از انکودر انویدیا برای کدگذاری استفاده شده، نرم افزار مورد بهره برداری StaxRip است. سخت‌افزاری که فایل‌های ویدئویی به وسیله آن فشرده شده‌اند نیز از این برنامه ریزی شده است:

  • پردازشگر: Intel Core i5-3570 quad-core CPU at 3.4 GHz
  • حافظه‌ی رم: ۱۶ GB of DDR3
  • پردازشگر گرافیکی: Nvidia GeForce GTX 980 Ti

تنظیمات مورد بهره برداری نیز به این صورت است:

  • تنظیمات H.264 اشاره شده در قسمت قبل
  • تنظیمات پیش‌فرض H.264 نرم‌افزار Handbreak بر روی حالت Very Fast, Main Profile, Level 4.0, QF 23
  • تنظیمات HEVC Medium: QF 23، بقیه‌ی تنظیمات بر روی حالت پیش‌فرض
  • تنظیمات HEVC Faster: QF 23، بقیه‌ی تنظیمات بر روی حالت پیش‌فرض
  • تنظیمات HEVC Medium: QF 15، بقیه‌ی تنظیمات بر روی حالت پیش‌فرض
  • تنظیمات HEVC Slow: QF 23، بقیه‌ی تنظیمات بر روی حالت پیش‌فرض
  • تنظیمات Nvidia HEVC: حالت CQP، بقیه‌ی تنظیمات بر روی حالت پیش‌فرض

مقایسه بازده h264 و h265

مقایسه بازده h264 و h265

مقایسه بازده h264 و h265

با استناد به نمودارهای فوق، معلومات با مزه ای را می‌توان پیرامون‌ی فشرده‌ کردن یک اپیزود سریال «بازی تاج و تخت» به چنگ آورد. اول از همه اینکه کدگذاری x265 با بهره برداری از تنظیمات بر روی حالت Faster بسیار کندتر از حالت Ultrafast است؛ و در چنین شرایطی ست که که در کمال تعجب حالت Faster فشرده‌سازی کمتری را نیز دلیل می‌شود. دومین نکته‌ی مهمی که می‌توان متوجه شد این است که کدگذاری x265 بر روی حالت Slow شدیدا از حالت Medium کندتر است؛ همزمان با اینکه حجم فایل فشرده شده به وسیله این دو حالت از تنظیمات، حدوداً یکسان است. با اینکه این اعداد و ارقام چیزی پیرامون‌ی کیفیت فایل‌های مبدل شده نمی‌گویند، با اینحال با استناد به نتایج انتشار یافته متوجه می‌شویم که می‌توان به سادگی از حالت‌های Faster و Slow صرف نظر کنیم.

به علاوه از طرف دیگر به روشنی واضح است که انکودر Nvidia HEVC با استناد به کدگذاری سخت‌افزاری به طرز چشمگیری از دیگر شیوه‌های فشرده‌سازی سریع‌تر است. حجم فایل‌های انتشار یافته به وسیله کدگذاری HEVC اندکی از حجم فایل‌های H.264 مبدل شده به وسیله تنظیمات پیش‌فرض نرم‌افزار هندبریک بیشتر است و در چنین شرایطی ست که که لحظه فشرده‌سازی با بهره برداری از انکودر Nvidia HEVC به نصف کاهش می یابد.

در اینجا تصمیم گرفته ایم معیاری با اسم «امتیاز بازده» معرفی کنیم. این معیار به روش «حجم فایل نهایی ضرب در لحظه فشرده‌سازی» تعریف می‌شود. با استناد به این تعریف هرچه «امتیاز بازده» پایین‌تر باشد، شیوه فشرده‌سازی استفاده شده بازدهی بالاتری خواهد داشت.

اگر در جستجوی کم‌حجم‌ترین فایل ممکن هستید، HEVC Medium به سادگی دیگر رقیبان H.264 خود را پشت سر می‌گذارد. در وقع ضروری است بگوییم این شیوه در مقایسه با بهترین حالت استاندارد H.264، فایل‌هایی ۵۶ درصد کم‌حجم‌تر تولید می‌کند، و در چنین شرایطی ست که که لحظه مبدل تنها ۳۸ درصد طولانی‌تر خواهد شد. تنظیمات HEVC Medium به علاوه از طرف دیگر از HEVC Slow هم بهینه‌تر است، با اینحال درمقایسه با تنظیمات Ultrafast ۶۳ درصد بیشتری لحظه می‌برد.

با تمام این تفاسیر، برنده‌ی نهایی را نمی‌توان تنها با استناد به بهینه بودن روند فشرده‌سازی واضح کرد؛ حتی این کیفیت فایل ویدئویی فشرده شده است که معیار اصلی در انتخاب شیوه کدگذاری خواهد بود.

انکودر Nvidia HEVC با تنظیمات HEVC Medium پربازده‌ترین شیوه فشرده‌سازی است. با استناد به نتایج انتشار یافته، کدگذاری H.264 کار عاقلانه‌ای نخواهد بود؛ مگر اینکه سازگاری فایل مبدل شده با ابزار‌های پخش نگرانی اصلی شما باشد، نه حجمِ فایلِ مبدل شده.

مقایسه بازده فشرده سازی h264 و h265

مقایسه بازده فشرده سازی h264 و h265

مقایسه بازده فشرده سازی h264 و h265

تست بر روی اپیزود سریال «بیگ بنگ تئوری» نیز نتایج مشابهی را به دست می‌دهد. انکودر Nvidia’s HEVC  در عرض تنها ۴ دقیقه فایل‌هایی با سایز پذیرفتنی تولید کرد. این به معنای سرعت کدگذاری خیره‌کننده‌ی ۱۵۸.۶ فریم بر ثانیه است. در اینجا هم با استناد به نتایج انتشار یافته، تنظیمات Medium بهترین بازدهی را دارد.

مقایسه‌ی کیفیت

با استناد به حالات متفاوتی که برای فشرده‌سازی و مقایسه‌ی بازده کدگذاری از آن‌ها استفاده کردیم، مقایسه‌ی عکس ها تک تک این تنظیمات کار سختی خواهد بود. بدین جهت، با حذف عکس هایی که کیفیت آن‌ها به روشنی پایین‌تر است، تنها عکس هایی که ارزش مقایسه کردن از جهت کیفیت را دارند پیشتر آورده‌ایم. (اگر علاقه دارید اسکرین شات‌های فایل‌های اصلی و بدون نزول کیفیت (lossless) را مشاهده نمائید و آن‌ها را با عکس ها تمامی تنظیمات مقایسه کنید، میتوانید فایل ۱۲۳ مگابایتی حاوی این عکس ها را از اینجا دانلود کنید.)

برای مقایسه‌ی بهتر میتوانید به جزئیات بهتر بر روی صورت و بافت لباس‌ها دقت کنید. به علاوه از طرف دیگر از خصوصیت‌های یک فشرده‌سازی خوب می‌توان به پس‌عرصه‌ی یک دست و تار (طوری که پیکسل‌ها قابل تشخیص نباشند) اشاره نمود.

فریم‌هایی که پیشتر آمده‌اند، قسمت‌های بریده شده‌ی ۱۱۰۰ در ۶۰۰ پیکسلی از فریم‌های اصلی ۱۹۲۰ در ۱۰۸۰ پیکسلی هستند. به منظور مقایسه‌ی کیفیت، ابعاد و کیفیت این فریم‌ها تغییر داده نشده‌اند.

 اول از همه بیایید تنظیمات پیش‌فرض H.264 هندبریک (x264 Very Fast) را با تنظیمات شخصی سازی شده که در قسمت قبل به آن اشاره کردیم را با هم مقایسه کنیم. تصویر اول مرتبط به تنظیمات پیش‌فرض هندبریک و تصویر دوم مرتبط به تنظیمات شخصی سازی شده است.

(از آنجایی که فایل‌هایی که قصد مقایسه‌ی آن‌ها را داریم بسیار به هم مشابهت دارند، مقایسه‌ی کیفیت آن‌ها نیازمند دقت بسیار بالایی است. به این دلیل پیش نهاد می‌شود با کلیک بر روی عکس ها، آن‌ها را در اندازه‌ی اصلی ببینید.)

1-H264Default

1-H264Custom

با شرایطی که واضح است تنظیمات شخصی سازی شده جزئیات بسیار بهتری را به نمایش می‌گذارد. فایل فشرده شده به این شیوه و با تنظیماتی که به آن اشاره کردیم، کیفیتی حدوداً یکسان با فایل اصلی فشرده نشده دارد، همزمان با اینکه حجم آن حدوداً یک سوم فایل اصلی است.

اکنون بیایید به مقایسه‌ی تنظیمات H.264 شخصی سازی شده و HEVC Medium بپردازیم. تصویر اول مرتبط به تنظیمات H.264 شخصی سازی شده و دومی مرتبط به HEVC Medium است.

2-H264Custom

2-HEVCMedium

مقایسه‌ی کیفیت این عکس ها در مرورگر حدوداً غیر امکان دارد، با اینحال اگر آن‌ها را در سایز اصلی دانلود کرده و با دقت به مقایسه‌ی آن‌ها هزینه کنید، متوجه اختلاف و بهتری بسیار ناچیز H.264 در مقایسه با HEVC خواهید شد. با اینحال برنده‌ی نهایی در اینجا HEVC است؛ چرا که حجم فایل فشرده شده به وسیله این استاندارد تنها یک دوم حجم فایل H.264 بوده و در چنین شرایطی ست که که اختلاف کیفیت آن با H.264 (در صورتی که فایل‌های ویدئویی در حال پخش را مقایسه کنید) حدوداً غیر قابل تشخیص است.

با اینحال HEVC Medium در مقایسه با HEVC Slow چه عملکردی از خود به نمایش می‌گذارد؟ آیا اختلاف کیفیت به قدری است که ارزش لحظه اضافه‌ی فشرده‌سازی را داشته باشد؟ تصویر اول مرتبط به تنظیمات HEVC Slow و تصویر دوم مرتبط به تنظیمات HEVC Medium است.

4-HEVCSlow

4-HEVCMedium

با شرایطی که می بینید، اختلاف کیفیت Medium و Slow نیز حدوداً غیر قابل تشخیص است. از جهت دیگر تنظیم حالت فشرده‌سازی بر روی Slow نه تنها حجم فایل را به مقدار زیادی کاهش نمی‌دهد، حتی لحظه فشرده را نیز بسیار گسترش خواهد داد. با استناد به آنچه گفته شد، انتخاب حالت Slow کار عاقلانه‌ای نخواهد بود.

اکنون که معلوم شد HEVC Medium غیر از داشتن بهترین بازدهی در مسیر فشرده‌سازی، حدوداً بهترین کیفیت را نیز معرفی می‌دهد، یقیناً این پرسش برای شما علاقه مندان پیش می‌آید که کیفیت آن در مقایسه با فایل اصلی فشرده نشده به چه نحو است؟

عکس ها پایین به ترتیب مرتبط به فایل فشرده شده به وسیله تنظیمات HEVC Medium و فایل اصلی است.

3-HEVCMedium

3-H264Original

اگر قضاوت ما را قبول دارید، باید بگویم اختلاف کیفیت این دو فایل، علی الخصوصً در لحظه پخش، حدوداً غیر قابل تشخیص است. با اینحال اگر کنجکاوید تا خودتان کیفیت‌ها را با هم مقایسه کنید، میتوانید آرشیوی که شامل همه‌ی اسکرین‌شات‌ها در تمامی کیفیت‌ها و تنظیمات اشاره شده در این متن است را از اینجا دانلود کنید.

ضروری به یادآوری است که حجم فایل بلو-ری اصلی هر اپیزود حدود ۲.۵ GB است، همزمان با اینکه حجم فایل فشرده شده به وسیله تنظیمات HEVC Medium به تنها ۵۲۵ مگابایت کاهش یافته است.

نتیجه‌گیری

با استناد به تمامی تست‌هایی که در این مقاله به آن‌ها اشاره شد، واضح است که HEVC بهترین کیفیت را در دست ما می‌گذارد؛ همزمان با اینکه تنها عیب آن سازگار نبودن با عده ای ابزار‌های پخش است.

تنظیمات استفاده شده به ترتیب کیفیت (از بهترین به بدترین) عبارتند از:

  • H.264  شخصی سازی شده
  • x265 HEVC Medium/x265 HEVC Slow
  • x265 HEVC Faster
  • Nvidia HEVC CQP
  • x264 H.264 Very Fast
  • x265 HEVC Ultrafast
  • Nvidia HEVC VBR Low Bitrate

از آنجایی که HEVC Medium کمترین حجم را اشغال می‌کند و یکی از بهترین کیفیت‌ها را معرفی می‌دهد، بی تردید برنده‌ی عنوان بهترین انکودر/تنظیمات است. در چنین موقعیتی کیفیت H.264 اندکی بهتر از HEVC Medium است، با اینحال نباید فراموش کرد که حجم فایل نهایی فشرده شده به این شیوه حدوداً ۲ برابر HEVC Medium است.

اگر از جهت حجم و فضا نگرانی ندارید و دغدغه‌ی اصلی شما بازده روند فشرده‌سازی است، پیش نهاد می‌کنیم از انکودر Nvidia’s HEVC بر روی تنظیمات default CQP استفاده کنید. در چنین موقعیتی فایل‌های ساخته شده به این شیوه دو برابر فایل‌های HEVC Medium فضا اشغال می‌کنند، با اینحال به طرز زیادی از تمامی شیوه‌های فشرده‌سازی سریع‌تر کدگذاری می‌شوند.

اگر کارت گرافیک نسل تازه انویدیا در دست ندارید، پیش نهاد می‌کنیم از Ultrafast HEVC یا x264 Very High استفاده کنید. توجه داشته باشید که فشرده سازی با بهره برداری از Ultrafast HEVC دو برابر x264 Very High لحظه خواهد برد، با اینحال فایل‌های کم حجم‌تری را تولید خواهد نمود.

پیش نهاد‌ی ما به بهره برداری از HEVC Medium (x265 Medium) در نرم‌افزار هندبریک بر روی QF23 تنها یک توصیه است که با استناد به نتایج تست‌ها انتشار یافته است. امکان دارد قادر باشید با تغییر تنظیمات و بهره برداری از آن‌ها بر روی فایل‌های ویدئویی ویژه به نتایج بهتری دست پیدا کنید. اگر قصد فشرده سازی انیمیشن‌های تلویزیونی مانند «ساوث پارک» یا «فمیلی گای» را دارید، با استناد به اختلاف ماهیتی محتوای این سری‌ها با سریال‌ها و فیلم‌های سینمایی، تغییر دادن تنظیمات در ماحصل نهایی بسیار موثر خواهد بود.

از این بحث‌ها که بگذریم، بازهم این پرسش مطرح است که آیا فشرده‌سازی با بهره برداری از HEVC  گزینه‌ی بهتری درمقایسه با خرید یک هارد درایو و ذخیره‌ی فایل‌های حجیم است؟ در لحظه نگارش این مقاله، هزینه هاردهای اکسترنال ۲ ترابایتی کمتر از ۳۰۰ هزار تومان است و هاردهای ۳ ترابایتی دسکتاپ هم حدود ۳۵۰ هزار تومان هزینه دارند. برای مردم زیادی از مردم تهیه‌ی محیط ذخیره‌سازی بیشتر، گزینه‌ی پذیرفتنی‌تری درمقایسه با فشرده‌سازی فایل‌های ویدئویی است. نباید از یاد برد که کدگذاری HEVC انرژی و وقت بسیاری از شما خواهد گرفت و بالاخره اگر خوش شانس باشید و ابزار شما با آن سازگار باشد، پخش آن بهینه نخواهد بود و عمر باتری ابزار را تحت تاثیر قرار خواهد داد. 

با اینحال اگر آرشیو عظیمی از فیلم‌ها و سریال‌ها در دست دارید و از پس مخارج تهیه‌ی محیط ذخیره‌سازی اضافه بر نمی‌آیید، HEVC با کیفیت‌ترین و کم‌حجم‌ترین فایل‌های ویدئویی ممکن را در دست شما قرار می‌دهد.

حتی اگر در سال جاری یا حتی سال آتی بیننده متداول شدن این استاندارد تازه نباشیم، شکی در آن نیست که HEVC دیر یا زود جانشین H.264 شده و آن را منسوخ خواهد نمود.

تازه ترین اخبار صوتی تصویری را در استریوکینگ پیگیری کنید. به علاوه از طرف دیگر میتوانید این اخبار را برای دوستان خود ارسال کنید.

منبع