H.264

Codificación de vídeo avanzada para los servicios audiovisuales genéricos Fecha de Creación Mayo de 2003 Licencia Libre

H.264 o MPEG-4 es un estándar de vídeo de alta compresión, desarrollada conjuntamente por el ITU-T Video Coding Experts Group (VCEG) y el ISO/IEC Moving Picture Experts Group (MPEG). La principal función de H.264 es la de crear una estándar para proporcionar una buena calidad de imagen.

Historia

Desde principios de los 90’s, el grupo de expertos en codificación de video (VCEG, Video Coding Expert Group) de la Unión Internacional de Telecomunicaciones – Sector Telecomunicaciones (ITU-T, International Telecommunication Union- Telecommunication sector ) y el grupo de expertos para imágenes en movimiento (MPEG, Moving Picture Expert Group ) de la ISO/IEC, enfocaron sus investigaciones en las diferentes técnicas de codificación de video para diversas aplicaciones. En un inicio, la ITU-T desarrolló el estándar H.261 (ITU-T H261, 1993) para aplicaciones de video conferencia; por otra parte, MPEG procesó el MPEG-1 (ISO/IEC 11172-2:1993, 1993), cuya intención inicial era para el almacenamiento de video en disco compacto (CD). Posteriormente, el grupo MPEG desarrolló el estándar MPEG-2 como una extensión del MPEG-1, cuya aplicación inicial era televisión digital estándar (SDT) y televisión de alta definición (HDTV) (ISO/IEC JTC1/SC29/WG11, 1994). Al mismo tiempo, la ITU-T lo adoptó como el estándar H.262 (ITU-T H.262, 2000). Estos estándares basan su operación por la división en rebanadas de los cuadros de video de entrada. A su vez, estas rebanadas de video se subdividen en macro bloques, que por último se dividen en bloques. Debido a la necesidad de cubrir un mayor rango de aplicaciones, la ISO/IEC desarrolló el estándar MPEG-4 parte 2, que puede operar de dos formas, la primera se basa en la división de los cuadros de entrada en porciones de video llamadas rebanadas de video, y la segunda, en la segmentación de objetos de video para que el usuario pueda interactuar con ellos o, simplemente para codificar cada objeto por separado (ISO/IEC JTCI/SC29/WG11, 2000). Este estándar consta de varios perfiles que manejan diferentes velocidades binarias compatibles con diferentes aplicaciones. A la par del surgimiento del MPEG-4 parte 2, y para obtener mayor compresión que en el H.261, la ITU-T desarrolló el estándar H.263 para aplicación en video teléfonos y compatible con el MPEG-4 parte 2 perfil avanzado.

El grupo de expertos de la ITU-T y el grupo de expertos de la ISO/IEC, se unieron para conformar el equipo conjunto de video (JVT, Joint Video Team) y trabajar en el desarrollo de un nuevo estándar, con un mejor desempeño, tanto en la calidad de video como en la eficiencia de codificación. El nombre del nuevo estándar es el H.264 o MPEG-4 parte 10 (ITU-T H.264, 2003) y cuenta además con especificaciones simples de su sintaxis, lo cual proporciona una mejor integración con todos los protocolos actuales y arquitecturas múltiples. Esto permite incluir otras aplicaciones, tales como la transmisión de video y video conferencia en redes fijas e inalámbricas y en diferentes protocolos de transporte.

El grupo de expertos de la ITU-T y el grupo de expertos de la ISO/IEC, se unieron para conformar el equipo conjunto de video (JVT, Joint Video Team) y trabajar en el desarrollo de un nuevo estándar, con un mejor desempeño, tanto en la calidad de video como en la eficiencia de codificación. El nombre del nuevo estándar es el H.264 o MPEG-4 parte 10 (ITU-T H.264, 2003).

Características

El estándar H.264/MPEG-4 cuenta con especificaciones simples en su sintaxis, lo cual proporciona una mejor integración con todos los protocolos actuales y arquitecturas múltiples. Esto permite incluir otras aplicaciones tales como la transmisión de video y video conferencia en redes. Además, cuenta con los mismos elementos o bloques funcionales que sus antecesores, ya que también adopta un algoritmo hibrido de predicción y transformación para la reducción de la correlación espacial y de la señal residual, control de la velocidad binaria o bit rate, predicción por compensación de movimiento para reducir la redundancia temporal, así como la codificación de la entropía para reducir la correlación estadística.

Comparación del estándar H.264

La siguiente tabla muestra un análisis comparativo de los algoritmos de codificación de video MPEG-2 y MPEG-4 parte 2 contra el H.264.

Característica	MPEG-2	MPEG-4 part 2	MPEG-4 part 10/H.264
Tamaño del microbloque	16x16 (Modo Cuadro) 16x8 (Modo Campo)	16x16	16x16
Tamaño de bloques	8x8	16x16, 16x8, 8x8	16x16, 8x16, 16x8, 8x8, 4x8, 8x4, 4x4
Predicción INTRA	No	Dominio de la transformada	Dominio espacial
Transformada	DCT de tamaño 8x8	DCT-Wavelet de tamaño 8x8	8x8, 4x4, DCT entera 4x4, 2x2 Hadamard
Cuantización	Cuantización escalar con tamaño constante	Cuantización vectorial	Cuantización escalar con tamaño entre pasos de 12.5% de la velocidad binaria
Codificación de la entropía	VLC	VLC	VLC, CAVLC, CABAC
Exactitud de las muestras de imagen	1/2 muestra	1/4 muestra	1/4 muestra
Cuadros de referencia	1 cuadro	1 cuadro	Múltiples cuadros
Modo de predicción bidireccional	adelante/atrás	adelante/atrás	adelante/atrás, atrás/atrás, backward/backward
Predicción con peso	No	No	Si
Filtro de desbloqueo	No	No	Si
Tipo de cuadros	I,P,B	I,P,B	I,P,B,SI,SP
Perfiles	5 perfiles	8 perfiles	7 perfiles
Acceso aleatorio	Si	Si	Si
Resistencia a errores	Particionamiento de datos, FEC para transmisión de paquetes por importancia	Sincronización, particionamiento de datos, extensión de encabezados, VLCs reversibles	Particionamiento de datos, ajuste de parámetros, orden flexible de macrobloques, rebanadas redundantes, rebanadas tipo SP y SI
Velocidad de transmisión	2-15 Mbps	64 kbps – 2 Mbps	64 kbps – 150 Mbps
Complejidad del decodificador	Mediana	Mediana	Alta
Compatibilidad con estándares previos	Si	Si	No