Comparação entre os Codecs

Para comparar os vários formatos de vídeo, tem de se comparar através de vários cenários de forma a ter em conta os diferentes objectivos para os quais cada codec foi construído.

Para tal vamos utilizar três cenários: o streaming de vídeo, a vídeo conferencia e aplicações de home-video.

A comparação será feita apenas entre o MPEG-2, H.263, MPEG-4 Visual e o H.264, desta maneira comparando a norma mais utilizada comercialmente com as normas mais recentes de compressão de vídeo.

Streaming de vídeo

Os codecs foram todos testados usando apenas uma frame I no início com duas frames B inseridas entre frames P e as sequências de vídeo utilizadas foram as já conhecidas “foreman”, “tempete” e “mobile and calendar”. Mais informações sobre as sequências e os parâmetros de codificação podem ser encontradas em [3].

Fig 19 - Comparação entre débito atingido pelo MPEG-2 e restantes normas para video streaming

            No geral o H.264 conseguiu um ganho de 63% em relação ao MPEG-2, conseguindo um ganho de 70% na sequência mais complexa (“Mobile Calendar”). Em relação às normas mais recentes, como o MPEG-4 Visual e o H.263, o H.264 consegue um ganho de 35% em bit-rate. Tal é conseguido em grande parte à custa do modelo de movimento flexível, do filtro de deblocking e da codificação aritmética.

Vídeo-conferência

Neste cenário, o atraso de codificação e a capacidade de codificação em tempo real são os requisitos chave.

Para a comparação foram apenas considerados os perfis que permitissem bit-rates pequenos ou médios com resolução QCIF ou CIF. As normas e perfis que satisfazem estes requisitos são: o H.263 Baseline e CHC, o MPEG-4 Simple e o H.264 Baseline. A comparação foi feita utilizando o H.263 Baseline como base, visto que este é a norma com piores resultados.

Fig 20 - Comparação entre débito atingido pelo H.263 Baseline  e restantes normas para vídeo conferencia

Mais uma vez o H.264 obtêm uma performance substancialmente melhor que as outras normas, conseguindo um bit-rate 40% mais pequeno que o H.263 Baseline e de 25% relativamente ao H.263 CHC. De notar que o ganho de performance baixou substancialmente, mas tal deve-se às características da vídeo-conferência, onde existe uma elevada redundância temporal e espacial, que não permite tirar todo o partido das ferramentas de codificação das normas mais recentes.

O MPEG-4 Visual SP consegue um bit-rate 15% inferior ao do H.263 Baseline. Contudo esta norma pode ter um ganho inferior ao do H.263 CHC. Tal deve-se ao suporte do H.263 CHC da predição com compensação de movimento com multiframe e do passo de quantificação de crominância.

Home-Vídeo

Neste cenário, as aplicações são por exemplo o DVD ou a HDTV. A resolução da imagem aumenta para 720x480 tipicamente com um débito é superior ou igual a 3 Mbits/s.

Fig 21- Comparação entre débito atingido pelo MPEG-2 e H.264 para Home-Video

A base de comparação será o MPEG-2, visto que é a norma mais utilizada neste tipo de aplicações.

O H.264 consegue no geral um ganho de 45% relativamente ao MPEG-2 podendo ir até aos 65% em débitos mais baixos.

Nota: Para mais informações sobre as sequências de vídeo e os parâmetros de codificação utilizados, consulte [3].

De modo a ter uma ideia da evolução das normas de vídeo, disponibiliza-se duas sequencias de video, codificadas com MPEG-1 e H.263 (para mais vídeos e uma comparação mais detalhada entre estas duas normas, visite este link)

MPEG-1

H.263