Analysis of future video codecs: comparison between H.266 and its predecessors H.264 and H.265

The volume of today’s Internet traffic is highly occupied by video streaming. Video-on-Demand (VoD) services require a large amount of bandwidth to transmit high-quality videos. However, the amount of bandwidth is limited, thus it is crucial to find efficient ways to transmit high-quality videos maintaining the quality unchanged but with smaller bit rates. CODECs are a two-part compression tool that first transforms raw videos into smaller sizes for transmission, and then restore them to their original form for viewing. This thesis provides a comparison between three codecs: H.264/AVC, H.265/HEVC and H.266/VVC, with a focus on the latter, which is the latest video codec developed and has a smaller market share compared to its widely used predecessor, despite its better performances. The quality of decoded videos is evaluated using video multimethod assessment fusion (VMAF) and peak signal-to-noise ratio (PSNR) metrics. In particular, seven 4K videos are encoded and then decoded using FFmpeg for H.264 and H.265 and VVenC and VVdeC for H.266. Then, PSNR and VMAF are evaluated. The results indicate that H.266 can maintain the same video quality while saving an average of 58% bitrate compared to its predecessor, H.265, and 75% over the most widely used H.264.

La maggior parte del traffico Internet del giorno d’oggi è ampiamente occupato dallo streaming video. I servizi di Video-on-Demand (VoD) hanno bisogno di una larga quantità di banda per poter trasmettere video ad alta risoluzione. Tuttavia, la quantità di banda disponibile è limitata, perciò è necessario trovare metodi per trasmettere efficacemente video mantenendo la qualità originale ma riducendo il bit rate. I codec sono degli strumenti di compressione a due parti che permettono di trasformare i video RAW riducendone la taglia per consentire una più facile trasmissione, successivamente, una volta ricevuti, li decomprimono prima della visione. Questo lavoro di tesi presenta un paragone tra tre codec: H.264/AVC, H.265/HEVC e H.266/VVC. L’ultimo è il codec più recente e rispetto ai suoi predecessori occupa una minore fetta di mercato, nonostante le sue migliori prestazioni. La qualità dei video decodificati è calcolata usando le metriche video multimethod assessment fusion (VMAF) e peak signal to noise ratio (PSNR). Nello specifico, sette video aventi risoluzione 4K sono prima codificati e poi decodificati usando FFmpeg per i codec H.264 e H.265, e utilizzando VVenC e VVdeC per H.266. Infine, sono stati calcolati i valori di PSNR e VMAF. I risultati evidenziano che, al pari di qualità, utilizzando H.266 si riesce a risparmiare, in media, il 58% di bitrate rispetto a H.265, il suo predecessore, e il 75% rispetto ad H.264, il codec più comunemente utilizzato.