H.266/VVCコーデックメモ

H.266/VVC(Versatile Video Coding)

• ITU-T Rec. H.266 Versatile video coding
• ISO/IEC 23090-3 MPEG-I Versatile Video Coding

H.264/AVC および H.265/HEVC の直接後継となる動画像コーデック国際標準規格。

"Versatile"＝多用途 とあるように、HD～UHD(4K,8K)解像度をもつSDR／HDR(Standard／High Dynamic Range)動画像、360°パノラマ動画像、Light-fieldカメラ、スクリーンコンテンツまで広範な用途での利用を目指している。

コーデック性能比較

新しい H.266/VVC コーデックは、一世代前の H.265/HEVC コーデックにくらべると¹：

• 同等の客観的画品質(PSNR-Y)であれば、ビットレートを 30%～45% 削減する。
• エンコードには 10 倍の計算量を必要とする。
• デコードには 2 倍の計算量を必要とする。

マーケティング的には、（ヒトの目視評価による）主観的画品質では ビットレート 50% 削減とうたわれている。キリの良い数字が欲しいですからね...

H.265/HEVCとの違い

（JVET-S02001 Draft10 からとりあえず目についたものだけ）

• HDR(10bit)プロファイルをサポート。今のところSDR(8bit)専用プロファイルは未定義。
• 初版から4:4:4色差サブサンプリングをサポートする。（以前はH.265/RExt拡張）
• 初版から空間／SNRスケーラビリティをサポートする。（以前はH.265/SHVC拡張）
  • ビットストリーム途中での解像度変更をサポートする。（RPRを初導入。VP8/9, AV1ではサポート済み）
• 初版からスクリーンコンテンツ向け符号化ツールをサポートする。（以前はH.265/SCC拡張）
• 空間領域のうち部分デコード処理をサポートする。（Subpictureサポート）
• Interlace信号向け符号化ツールを提供しない（フラグ情報のみ²）

細かい符号化ツール：

• 処理単位(CTU; Coding Tree Unit)を最大 128x128 に拡大。（H.265/HEVCは最大CTU=64x64、AV1のSuperblock=128x128）
• CIIP; Combined inter and intra predictionサポート。（AV1にもIntra-Inter compound）
• CCLM; Cross-Component Linear Model Predictionサポート。（AV1にもCfL; Chroma from Luma）
• MTS; Multiple Transform Selectionサポート。（AV1ではDCT/ADST/WHT）
• ALF; Adaptive Loop Filterサポート。（H.265/HEVCでは落ちた符号化ツール復活）
• WPP(wavefront parallel processing)遅延を1CTUに短縮。（H.265/HEVCは2CTU遅延）
• 360°パノラマサポート：Horizontal wrap around motion compensation、Virtual BoundaryによるIn-loopフィルタ境界

略語

（H.265/HEVC比較で新出語を中心に）

• ALF; adaptive loop filter
• AMVR; adaptive motion vector resolution
• APS; adaptation parameter set
• BCW; bi-prediction with CU-level weights
• BDOF; bi-directional optical flow
• BDPCM; block differential pulse coded modulation
• CCALF; cross-component ALF
• CCLM; cross-component linear model
• CIIP; combined inter and intra prediction
• DCI; decoding capability information
• DMVR; decoder-side motion vector refinement
• DU; decoding unit
• ERP; equirectangular projection
• GDR; gradual decoding refresh
• GEO; geometric partitioing
• GPM; geometric partitioning mode
• HMVP; history-based motion vector prediction
• ISP; intra sub-partitions
• JCCR; joint coding of chroma residuals
• LFNST; low frequency non-separable transform
• LMCS; luma mapping with chroma scaling
• MIP; matrix-weighted intra prediction
• MMVD; merge with motion vector difference
• MTS; multiple transform selection
• OLS; output layer set
• PDPC; position dependent prediction combination
• PH; picture header
• PROF; prediction refinement with optical flow
• RPR; reference picture resampling
• RPS; reference picture set
• SBT; subblock transform
• SbTMVP; subblock-based temporal motion vector prediction
• SMVD; symmetric motion vector difference
• SLI; subpicture level information
• TSRC; transform skip residual coding
• VPDU; virtual pipeline data unit

ライセンス

Access AdvanceとMPEG LAの2社よりライセンス許諾プログラムが提供される。

Access Advance Announces the Initial Group of VVC/H.266 Video Patent Pool Licensors (2022/1/11)
MPEG LA Introduces Patent Pool License for Versatile Video Coding (VVC) (2022/1/27)

• Access Advance: https://accessadvance.com/licensing-programs/vvc-advance/
  • 地域(Region), デバイス種別(Device Category), 販売価格(Selling Price)により変動
  • 年間上限あり, 割引プログラムあり
  • Mobile: 0.5／Home Device: 0.25～1.0／4K TV: 1.5／Media: 0.028 （USD/unit; 参考レンジ）
• MPEG LA: https://www.mpegla.com/programs/vvc/
  • VVC Product: 100,000 Unit/yearまで無料, 以降 0.20 USD/Unit, 上限 30M USD/year
  • VVC Software: 100,000 Unit/yearまで無料, 以降 0.05 USD/Unit, 上限 8M USD/year

HEVC Royalty Stacking and Uncertainty Threaten VVC Adoption (2021/08)

参考情報

• JVET - Joint Video Experts Team
• Versatile Video Coding (VVC) | JVET
• (PDF) Joint Call for Proposals on Video Compression with Capability beyond HEVC
• VVC tutorial at ICME 2020 together with Benjamin Bross
• State of Compression Standards 2020 - Versatile Video Coding (VVC)
• Analysis of Emerging Video Codecs: Coding Tools, Compression Efficiency and Complexity (SMPTE 2018 Annual Technical Conference & Exhibition)

1. JVET-S0003 JVET AHG report より各コーデック参照実装比較(HM vs VTM)評価データを整理。解像度ClassA(4K)とClassB(1080p)、 RA(Random access)構成のみ。 ↩

2. SPS::sps_field_seq_flag と VUI::vui_interlaced_source_flag のみ定義される。 ↩