วิดีโอ Codec H.266 VVC คืออะไร ?

วิดีโอ Codec H.266 VVC คืออะไร ?

ไฟล์วิดีโอเป็นไฟล์ที่มีขนาดค่อนข้างใหญ่เมื่อเทียบกับไฟล์ประเภทอื่น ๆ แถมยิ่งความละเอียดสูงมากเท่าไหร่ ขนาดไฟล์ก็ยิ่งใหญ่ขึ้นเท่านั้น การสตรีมวิดีโอผ่านอินเทอร์เน็ตให้มีความไหลลื่น จึงเป็นงานยากมากถ้าหากไม่ได้ เทคโนโลยี Codec มาช่วย ซึ่งตัว Codec ได้ถูกพัฒนา และปรับปรุงมาอย่างต่อเนื่อง

อันที่จริง Codec H.266 Versatile Video Coding นั้นได้ประกาศให้ใช้งานอย่างเป็นทางการตั้งแต่วันที่ 6 กรกฎาคม ค.ศ. 2020 (พ.ศ. 2563) แต่การใช้งานยังไม่แพร่หลายเท่าไหร่นัก

ในบทความนี้ เราก็เลยอยากจะมันมาให้คุณผู้อ่านได้ทำความรู้จักมันมากขึ้นกัน

VVC/H.266 Codec คืออะไร ? (What is VVC or H.266 Codec ?)

สำหรับ "Versatile Video Coding" เป็นเทคโนโลยี Codec ชนิดหนึ่ง ที่มีชื่อเรียกโดยย่อว่า "VVC" และ "H.266" สถาปัตยกรรมในการทำงานของมันเป็นรูปแบบ Black-Based Hybrid ที่มีคุณสมบัติในการบีบอัดข้อมูลได้ดีกว่าเดิม

ภาพจาก : https://amplify.nabshow.com/articles/connect-ai-video-compression/

มาตรฐานของ VCC/H.266 Codec ถูกพัฒนาขึ้นมาโดย Joint Video Experts Team (JVET) ทีมพัฒนาที่เกิดจากการทำงานร่วมกันระหว่างกลุ่ม International Telecommunication Union - Telecommunication Standardization Sector (ITU-T) และ International Organization for Standardization/International Electrotechnical Commission (ISO/IEC) โดยต้องการสร้างให้มันเป็นมาตรฐานบีบอัดที่ลดขนาดไฟล์วิดีโอได้มากขึ้น โดยที่ยังรักษาคุณภาพเอาไว้ได้ เพื่อตอบโจทย์การสตรีม และเผยแพร่วิดีโอออนไลน์ที่มีความละเอียดสูงขึ้นกว่าในอดีต

ทาง JVET ได้เริ่มต้นพัฒนามาตรฐานวิดีโอ VCC/H.266 Codec มาตั้งแต่ช่วงปลายปี ค.ศ. 2017 (พ.ศ. 2560) แต่กว่าจะเสร็จสิ้นและประกาศใช้มาตรฐานอย่างเป็นทางการก็เดือนกรกฏาคม ปี ค.ศ. 2020 (พ.ศ. 2563) อย่างไรก็ตาม Codec H.266 ก็ยังไม่ถูกใช้งานอย่างแพร่หลายนัก เพราะฮาร์ดแวร์ส่วนใหญ่ยังไม่รองรับการทำงานของมันอีกด้วย

โดย VCC/H.266 Codec ได้ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อให้มันเป็นเทคโนโลยีที่สามารถรองรับการสตรีมมิ่งที่ ความละเอียดสูงตั้งแต่ 4K ไปจนถึงระดับ 16K เลยทีเดียว แต่หากมองในแง่ของเทคโนโลยีที่ใช้งานกันในปัจจุบัน แม้จะมีเทคโนโลยีที่สตรีมได้ที่ความละเอียด 5K ออกมาแล้ว และมีกล้องบางรุ่นที่บันทึกได้ถึงระดับ 6K ด้วยซ้ำ แต่ในการใช้งานจริงความละเอียดที่ถูกใช้ และความละเอียดของการสตรีมที่ดีที่สุดในปัจจุบันนี้จะอยู่ที่ความละเอียด 4K เท่านั้น ซึ่งในความละเอียดระดับ 4K มี Codec หลายตัวที่รองรับอยู่แล้ว ที่ได้รับความนิยมก็อย่างเช่น HEVC/H.265

ข้อมูลเพิ่มเติม : ความละเอียด 720p, 1080p, 1440p, 2K, 4K, 5K, 6L, 8K, HD, FHD, UHD, QHD, ของหน้าจอ คืออะไร ? แตกต่างกันอย่างไร ?

H.265 Codec นั้นถูกใช้อย่างแพร่หลายในสมาร์ทโฟน และกล้องดิจิทัลที่รองรับความละเอียดระดับ 4K ฮาร์ดแวร์ส่วนใหญ่ ก็มี HEVC GPU ที่ช่วยเร่งความเร็วในการถอดรหัส ซึ่ง VCC/H.266 Codec ก็ยังคงมีซอฟต์แวร์ และฮาร์ดแวร์ที่รองรับอยู่น้อยกว่ามาก แถม หลายแพลตฟอร์มก็เริ่มเปลี่ยนมาใช้ Codec AV1 ที่มีประสิทธิภาพแทนแล้ว เช่น Netflix, Vimeo, YouTube ฯลฯ ซึ่ง AV1 นั้นรองรับได้ถึง 8K/120 FPS คือยังใช้งานได้อีกยาว ๆ กันไปเลย

ทั้งนี้ VCC/H.266 Codec มีค่าลิขสิทธิ์ในการนำไปใช้งานด้วย โดยผู้ผลิตฮาร์ดแวร์ และซอฟต์แวร์ จะเสียค่าธรรมเนียมในการใช้งานประมาณ $0.05 - $0.2 (ประมาณ 1.5 - 6 บาท) ต่อ 1 เครื่อง ในขณะที่ AV นั้นใช้งานได้ฟรีโดยไม่มีค่าใช้จ่าย นี่ก็เป็นอีกเหตุผลหนึ่งที่ผู้ผลิตยังลังเลที่จะนำ Codec VCC/H.266 มาใช้งาน

คุณสมบัติของ VCC/H.266 Codec (VCC/H.266 Codec Features)

ประสิทธิภาพในการบีบอัด

หากเทียบกับ Codec เวอร์ชันก่อนหน้าอย่าง HEVC/H.265 Codec ทาง VCC/H.266 Codec จะใช้ปริมาณข้อมูลที่ต่ำกว่าประมาณ 50% โดยที่ยังคงคุณภาพไว้ได้เท่าเดิม จากงานวิจัยได้ระบุเอาไว้ว่าประสิทธิภาพในการบีบอัดสูงกว่าเดิม 27% ในเนื้อหาความละเอียด High-Definition (HD) และสูงกว่าเดิม 35% ในเนื้อหาความละเอียดระดับ Ultra High-Definition (UHD)

ภาพจาก https://www.neowin.net/news/next-gen-vvc-h266-codec-will-bring-better-quality-video-at-lower-sizes/

เฟรมเรต

สำหรับ Frame Rate หมายถึงจำนวนภาพที่ปรากฏต่อวินาที จำนวนภาพยิ่งเยอะ ภาพเคลื่อนไหวที่เรามองเห็นก็ยิ่งมีความลื่นไหลมากยิ่งขึ้น มีหน่วยเป็น Frames Per Second (FPS)

โดย VCC/H.266 Codec นั้นรองรับทั้งเฟรมเรตแบบคงที่ และแบบ Variable Frame Rate (VFR)  หมายความว่าวิดีโออาจมีอัตราเฟรมที่แตกต่างกันในส่วนต่าง ๆ ของวิดีโอนั้น ๆ ตลอดเวลาการเล่น มันช่วยลดขนาดไฟล์วิดีโอ เพราะเนื้อหาบางส่วนส่วนอาจมีการเคลื่อนไหวน้อย จึงไม่จำเป็นต้องใช้เฟรมเรตแบบคงที่ตลอดเวลา

รูปแบบวิดีโอที่รองรับ

• High Definition / Full High Definition
• Ultra High-Definition
• 4K - 16K
• การสตรีมแบบ 360 องศา
• HDR

พาร์ทิชันของภาพ

ขนาดพาร์ทิชันของภาพ จะรองรับ Coding Unit ตั้งแต่ 4 x 4 ไปจนถึง 128 x 128 และมีขนาด Pipeline อยู่ที่ 64 x 64 เมื่อรวมกับเทคนิคการแบ่งพาร์ทิชันที่เรียกว่า Quadtree plus Multi-Type Tree (QT+MTT) ที่ประกอบไปด้วย NS, QT, BTx2 และ TTx2 

ภาพจาก : https://www.researchgate.net/figure/The-partition-abilities-of-H264-H265-and-H266-3-9-11_fig4_350809910

ภาพจาก : https://www.kddi-research.jp/english/newsrelease/2020/090101.html

การประมวลผลแบบขนาน

สำหรับ VCC/H.266 Codec นั้นได้ รองรับการประมวลผลภาพได้ 4 รูปแบบ ประกอบไปด้วย

• Slices
• Tiles
• Wavefront Parallel Processing (WPP) 
• Sub-Picture

ภาพจาก https://www.hhi.fraunhofer.de/en/departments/vca/research-groups/video-coding-technologies/research-topics/past-research-topics/tools-for-parallel-processing-and-ultra-low-delay-support.html

ความซับซ้อนในการเข้ารหัส

ในการลดขนาดไฟล์ของวิดีโอนั้น VCC/H.266 Codec ก็ได้นำหลายเทคนิคมาทำงานร่วมกัน ทำให้ขนาดไฟล์เล็กลงกว่าเดิมมาก แต่ก็แลกมาด้วยความซับซ้อนในการทำงาน ซึ่งต้องการทรัพยากรในการทำงานที่สูงขึ้นตามไปด้วย หากเทียบกับ HEVC/H.265 Codec แล้ว การเข้ารหัสจะซับซ้อนกว่าประมาณ 10 เท่า (10x) และการถอดรหัสจะอยู่ที่ประมาณ 1.5 เท่า (1.5x) นั้นส่งผลให้มันใช้เวลาในการทำงานนานกว่า

การใช้งาน VCC/H.266 Codec (VCC/H.266 Codec Usage)

แม้การปรับใช้ VCC/H.266 ในระดับการใช้งานทั่วไปจะเป็นไปอย่างล่าช้า แต่ในระดับอุตสาหกรรม หรือภาคธุรกิจ มันถูกนำมาใช้งานแล้วในหลายภาคส่วน ตัวอย่างเช่น

1. Online Meeting : ด้วยปัญหาโรคติดต่อ ทำให้การประชุมออนไลน์เพื่อทำงานเติบโตอย่างก้าวกระโดด VCC/H.266 ถูกนำมาช่วยในการประชุมด้วยความละเอียดสูง
2. Live Stream : การรับชมสตรีม ผู้ชมส่วนใหญ่ก็คาดหวังที่จะรับชมภาพที่มีความคมชัด มีความละเอียดสูง แต่บางพื้นที่ที่มีข้อจำกัดด้านความเร็วของอินเทอร์เน็ต VCC/H.266 Codec ที่สามารถลดขนาดไฟล์ได้ จะช่วยให้การสตรีมมีคุณภาพสูงขึ้นได้ โดยที่ใช้ความเร็วอินเทอร์เน็ตเท่าเดิม
3. Service Control Center Streaming : การสตรีมมิ่ง ที่มีเครื่องมือให้ผู้ดูแลสามารถใช้ควบคุม และดูแลการสตรีมมิ่งได้ตลอดเวลา 
4. VR/360 Streaming : VCC/H.266 เป็น Codec ที่เหมาะสำหรับการสตรีมวิดีโอแบบ 360 องศา หรือ เทคโนโลยี VR นั่นเอง

เปรียบเทียบ Codec ระหว่าง VCC/H.266 และ AV1

Codec คู่แข่งของ VCC/H.266 และ HEVC/H.265 ก็คือ AV1 แม้ว่า AV1 จะมีคุณสมบัติหลายอย่างที่ดูน่าสนใจว่า VCC/H.266 แต่บางอย่าง AV1 ก็ด้อยกว่าเช่นกัน 

ข้อดี และข้อเสียของ VCC/H.266 Codec (VCC/H.266 Codec Pros and Cons)

ถึงแม้ว่า VCC/H.266 จะมีข้อดีมากมาย และทำให้ Codecs ตัวอื่น ๆ ดูด้อยกว่า อย่างไรก็ตาม มันไม่ได้มีแต่ข้อดีไปเสียหมด มันก็มีข้อเสียอยู่หลายด้านอยู่เหมือนกัน