HEIF e HEVC:spiegato il futuro dei file multimediali

JPG e MP4 sono i formati foto e video con cui lavoriamo da anni non solo su smartphone e tablet ma anche su PC. Sembra che questi tipi di file siano ora pronti per il ritiro e stiano per essere sostituiti da HEIF e HEVC. Ma cosa rappresentano queste sigle e come possono migliorare l'utilizzo dei nostri dispositivi?

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• Cosa sono HEIF e HEVC?
• Dove possiamo trovare questi formati?
• Perché usare HEIF o HEVC?

Cosa sono HEIF e HEVC?

Innanzitutto occorre distinguere i due termini:

• HEIF :è un formato di file immagine contenitore che incorpora altri dati importanti.
• HEVC :Si tratta di uno standard di compressione ad alta efficienza solitamente utilizzato per i video e chiamato anche H.265.

Il primo termine si riferisce a un contenitore digitale in cui possono essere archiviate foto e altri dati con estensioni diverse, come JPG, ma non solo. Il secondo termine si riferisce a un sistema di codifica video il cui risultato può essere memorizzato in diversi contenitori digitali come, ad esempio, MOV o anche HEIF, come accennato in precedenza. Confuso? Mettiamolo in chiaro.

HEIF

Acronimo di High Efficiency Image File Format , HEIF è un formato utilizzato per contenere immagini singole o multiple. I file che utilizzano questo formato possono ospitare contemporaneamente immagini di alta qualità compresse con il codec HEVC (di cui parleremo più avanti) e ulteriori informazioni relative a queste immagini anche di tipo diverso.

HEIF può contenere in modo efficiente alcune trasformazioni di immagini come ad esempio:

• Rotazione dell'immagine di 90, 180 o 270 gradi.
• Ritaglia l'immagine in base a un determinato rettangolo.
• Sovrapposizione di un numero qualsiasi di immagini in arrivo nell'ordine e nelle posizioni indicate nella finestra dell'area di disegno dell'immagine di origine.

Queste operazioni vengono salvate all'interno del contenitore come istruzioni da eseguire per l'imager. Ciò significa che l'immagine originale non viene modificata (conserva lo scatto, non viene sovrascritta con le modifiche) o compressa nuovamente al termine dell'operazione, evitando così la perdita di qualità.

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L'HEIF introduce anche un framework per altre operazioni di editing non distruttivo che possono essere chiarite da specifiche esterne. Una volta applicate queste operazioni, il risultato è noto come immagine derivata.

I seguenti tipi di dati possono essere trovati in questo particolare contenitore HEIF:

• Immagini: Individuale con proprietà e anteprime.
• Immagini derivate: Questo tipo di modifica non distruttiva consente al software di visualizzazione delle immagini di applicare una serie di istruzioni "al volo" senza distruggere l'immagine sorgente come descritto sopra.
• Sequenze di immagini: più immagini che condividono determinate proprietà come il tempo di ripresa ravvicinata, le loro proprietà e le loro miniature. Questo formato viene utilizzato principalmente per esposizioni seriali o animazioni cinematografiche.
• Oggetti immagine ausiliari: Questi dati non sono direttamente visibili durante la visualizzazione del file e possono rappresentare piani alfa o mappe di profondità.
• Metadati: Informazioni aggiuntive come EXIF, XMP o dati simili.

Alcuni possibili esempi di utilizzo dei contenitori HEIF:

• Un file immagine di alta qualità e un'anteprima dello stesso in formato JPG di qualità inferiore.
• Più file immagine per sequenza di foto in modo che siano tutti archiviati nello stesso pacchetto.
• Più file immagine con diverse lunghezze focali.
• Più file immagine con esposizioni diverse.
• Un file immagine e un video acquisiti contemporaneamente (leggi Motion Photos di Google Pixel 2 e Live Photos di iOS).

HEVC

Conosciuto anche come H.265, è il successore dell'ormai universalmente utilizzato AVC/H.264. È uno standard di compressione ad alta efficienza in grado di supportare risoluzioni fino a 8192x4320 e 8K UHD. HEVC è stato progettato con l'obiettivo di ridurre il bitrate in video mantenendo la stessa qualità a scapito di una maggiore complessità computazionale. Questo codec viene utilizzato anche per comprimere le immagini all'interno dei contenitori HEIF descritti sopra.

Come già accade nel codec H.264, HEVC controlla i frame del flusso di immagini alla ricerca di aree dove sono ridondanti sia all'interno della stessa immagine che all'interno di frame consecutivi. Queste aree ridondanti vengono quindi sostituite da una descrizione dell'area stessa al posto dei singoli pixel in modo da occupare meno spazio in memoria.

Le modifiche chiave per HEVC includono l'espansione delle aree di confronto del modello e le differenze di codifica da 16 × 16 pixel a 64 × 64 pixel, il miglioramento della segmentazione delle dimensioni variabili, una migliore previsione all'interno della stessa immagine, una migliore previsione del vettore di movimento e fusione della regione di movimento, un movimento migliore filtraggio di compensazione e un'ulteriore fase di filtrazione denominata filtraggio adattivo dell'offset del campione.

Per un'analisi più approfondita dell'argomento e del metodo di compressione e codifica, fare riferimento a questo link.

Il primo assaggio del codec HEVC arriva dal 2012 quando Qualcomm, durante il MWC, mostrò un tablet dotato di SoC Snapdragon S4 dual core in grado di riprodurre lo stesso video codificato in H.264 e H.265 fianco a fianco. Il video in HEVC mostrava già una riduzione del bit rate del 50% con la stessa qualità.

Il 2014 ha visto la prima introduzione del codec sui dispositivi mobili consumer grazie ad Apple che ha utilizzato lo standard per le videochiamate FaceTime su rete dati tramite iPhone 6 e iPhone 6 Plus.

Il primo SoC mobile con hardware specifico dedicato alla decodifica HEVC è arrivato nel 2015 da Nvidia che ha utilizzato sul proprio Tegra X1 un decoder simile a quello inserito qualche mese prima nelle schede video della serie GeForce 900.

Dove troviamo questi formati?

I file HEIF e HEVC possono essere trovati su alcuni dei dispositivi più moderni. Ad esempio, Apple ha introdotto il supporto per questo tipo di file su iOS 11, così puoi catturare foto e registrare video in formati ad alta efficienza su iPhone 7 e successivi (la riproduzione è supportata fino a iPhone 5S ma con limitazioni). Naturalmente, anche alcuni iPad con iOS 11 e Mac aggiornati a MacOS High Sierra possono riprodurre questi file.

Apple utilizza l'estensione .heic (.heics per sequenze di immagini) per le immagini, ma supporta la riproduzione di file .heifs (.heifs per sequenze di immagini) prodotti da terze parti. I video registrati vengono salvati dai dispositivi Apple in formato .mov come i normali video, ma vengono comunque codificati utilizzando il codec HEVC/H.265.

Nel mondo Android il supporto ufficiale per questi formati è arrivato in tempi diversi:HEVC è supportato fin da Android Lollipop mentre HEIF è stato introdotto solo di recente con Android P (disponibile in una prima Developer Preview) anche se l'applicazione Google Pixel Camera di prima o seconda generazione non ha ancora l'opzione relativa al loro utilizzo.

Samsung consente di registrare file video con codifica HEVC sui nuovi Galaxy S9 e S9+ anche se non dispone del formato HEIF per il salvataggio delle foto. Sembra che Xiaomi Mi MIX 2S avrà anche codec HEVC per i video.

I contenitori HEIF possono essere utilizzati anche su pagine web secondo lo standard HTML 5.2 in modo da memorizzare versioni diverse della stessa foto e lasciare al browser il compito di decidere quale caricare e utilizzare in base alle diverse situazioni.

Perché usare HEIF e HEVC?

Il motivo principale per cui dovremmo incoraggiarci a utilizzare questi nuovi formati di file immagine e video è perché sono più efficienti. Come sappiamo, sugli smartphone lo spazio a disposizione non è mai abbastanza e grazie a questi formati è possibile archiviare lo stesso numero di file con la stessa qualità ma in meno spazio oppure lo stesso numero di file con qualità superiore ma occupando la stessa quantità di memoria.

Secondo lo standard HEIF, in questi file è possibile salvare il doppio delle informazioni rispetto a un file JPG della stessa dimensione e di qualità ancora superiore. Dire che il risultato è impressionante è un eufemismo.

Inoltre, i file HEIF/HEIC (e tutti i derivati) possono contenere informazioni sulle trasformazioni dell'immagine sorgente senza alterare l'originale. Ciò ti consente di modificare le tue foto su un dispositivo, salvare il risultato e annullare o apportare ulteriori modifiche in un secondo momento e su un dispositivo diverso senza influire sulla qualità dell'immagine originale.

Ad esempio, su un file JPG non è possibile invertire il processo di modifica in un secondo momento e la qualità dell'immagine si deteriora ad ogni salvataggio a causa del continuo passaggio dall'algoritmo di compressione JPG.

La stessa efficienza vale per i video codificati con HEVC (H.265):questo codec video è in grado di offrire il doppio della compressione a parità di qualità di un file codificato AVC (H.264) o un sostanziale aumento della qualità a parità di bit rate. L'uso pratico dei miglioramenti introdotti richiede più potenza durante la codifica e la compressione, ma molta meno potenza di calcolo durante la decompressione e la riproduzione.

Capirai che ogni megabyte è vitale su smartphone che hanno 32 GB di memoria interna o meno e questi nuovi formati promettono di scattare molte più foto e registrare molti più video prima di esaurire lo spazio.

Utilizzi già HEVC o HEIF? Cosa ne pensi di questi formati?