H.265
时间:2016-03-24
  摘要:新一代视频压缩技术规范H。265已经颁布数年,在某些领域已经得到了部分应用。


点题:在视频编解码技术上,H.264已经成为了主流的压缩技术,而新一代压缩技术规范H.265已经颁布数年,并且得到了部分应用。H.265具有更高的压缩比,在传输高清视频信号时可以大幅度地减低对带宽的占用,存储时也可以减低对资源的占用。目前由于存较高的专利费,H.265的应用还没有大规模展开。

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一、概念

H.265是ITU-T VCEG 继H.264之后所制定的新的视频编码标准。

H.265标准围绕着现有的视频编码标准H.264,保留原来的某些技术,同时对一些相关的技术加以改进。新技术使用先进的技术用以改善码流、编码质量、延时和算法复杂度之间的关系,达到最优化设置。具体包括:提高压缩效率、提高鲁棒性和错误恢复能力、减少实时的时延、减少信道获取时间和随机接入时延、降低复杂度等。

H.264由于算法优化,可以低于1Mbps的速度实现标清数字图像传送;H.265则可以实现利用1-2Mbps的传输速度传送720P(分辨率1280*720)普通高清音视频传送。

 

(图片源于网络)

 

二、标准制定

2012年8月,爱立信公司推出了首款H.265编解码器,而在仅仅六个月之后,国际电联(ITU)就正式批准通过了HEVC/H.265标准,标准全称为高效视频编码(High Efficiency Video Coding),H.265相较于之前的H.264标准有了相当大的改善。

H.265旨在在有限带宽下传输更高质量的网络视频,仅需原先的一半带宽即可播放相同质量的视频。这也意味着,支持H.265解码的智能手机、平板电脑等移动设备将能够直接在线播放1080p的全高清视频。H.265标准也同时支持4K(4096×2160)和8K(8192×4320)超高清视频。H.265标准让网络视频跟上了显示屏“高分辨率化”的脚步。在H.265标准出台之前,H.264标准已经被业内使用了五年,而未来H.265将会替代H.264成为主流。

 

 

(图片源于网络)

 

三、技术参数

传输码率

在H.264之前的H.263可以2-4Mbps的传输速度实现标准清晰度广播级数字电视, H.264由于算法优化,可以低于2Mbps的速度实现标清数字图像传送;而H.265 High Profile 可实现低于1.5Mbps的传输带宽下,实现1080p全高清视频传输。

除了在编解码效率上的提升外,在对网络的适应性方面H.265也有显著提升,可很好运行在互联网等复杂网络条件下。

 

(图片源于网络)

 

四、优势

H.265/HEVC的编码架构大致上和H.264/AVC的架构相似,主要也包含,帧内预测(intra prediction)、帧间预测(inter prediction)、转换 (transform)、量化(quantization)、去区块滤波器(deblocking filter)、熵编码(entropy coding)等模块,但在HEVC编码架构中,整体被分为了三个基本单位,分别是:编码单位(coding unit,CU)、预测单位(predict unit,PU) 和转换单位(transform unit,TU )。

相比于H.264/AVC,H.265/HEVC提供了更多不同的工具来降低码率,以编码单位来说,H.264中每个宏块大小都是固定的16x16像素,而H.265的编码单位可以选择从最小的8x8到最大的64x64。信息量不多的区域划分的宏块较大,编码后的码字较少,而细节多的地方划分的宏块就相应的小和多一些,编码后的码字较多,这样就相当于对图像进行了有重点的编码,从而降低了整体的码率,编码效率就相应提高了。

同时,H.265的帧内预测模式支持33种方向(H.264只支持8种),并且提供了更好的运动补偿处理和矢量预测方法。反复的质量比较测试已经表明,在相同的图象质量下,相比于H.264,通过H.265编码的视频大小将减少大约39-44%。由于质量控制的测定方法不同,这个数据也会有相应的变化。

 

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通过主观视觉测试得出的数据显示,在码率减少51-74%的情况下,H.265编码视频的质量还能与H.264编码视频近似甚至更好,其本质上说是比预期的信噪比(PSNR)要好。这些主观视觉测试的评判标准覆盖了许多学科,包括心理学和人眼视觉特性等,视频样本非常广泛,虽然它们不能作为最终结论,但这也是非常鼓舞人心的结果。

H.264与H.265编码视频的主观视觉测试对比,我们可以看到后者的码率比前者大大减少。H.265标准共有三种模式:Main、Main 10、Main Still Picture。事实上,H.265和H.264标准在各种功能上有一些重叠,例如,H.264标准中的Hi10P部分就支持10bit色深的视频。另一个H.264的部分(Hi444PP)还可以支持4:4:4色度抽样和14bit色深。在这种情况下,H.265和H.264的区别就体现在前者可以使用更少的带宽来提供同样的功能,其代价就是设备计算能力:H.265编码的视频需要更多的计算能力来解码。

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H.265标准在同等的内容质量上会显著减少带宽消耗,有了H.265,高清1080P电视广播和4K视频的网络播放将不在困难。同时,如果移动设备要采用H.265标准,那么其在解码视频时对电量的高消耗也是各大厂商需要解决的问题。


五、应用

H.265标准的商用还处在起步阶段,在广播电视领域,H.265的应用刚刚展开,部分支持H.265标准的机顶盒和电视产品开始上市,但基于H.265的视频资源还很有限。在安防领域,H.265已经得到部分应用并且得到行业内的认可。

从目前来看,H.265标准的发展与推广,在专利方面还存在一定阻碍,持有H.265重要专利的企业,例如三星、高通以及联发科等,目前尚没有表态愿意将其专利加入到MPEG LA的专利池中,而是保留各自收取专利费的可能性。这些核心专利的持有者们仍然能够通过相互交换授权来瓜分蛋糕,但其他厂家尤其是与上述企业存在竞争业务者,对标准持审慎态度,因而影响其普及。

 

(技术研发与网络运维中心摘编)

 

参考来源:

[百度百科]

http://baike.baidu.com/view/1163108.htm

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延伸阅读:

从编码技术提升看H.265应用趋势

http://tech.hexun.com/2015-06-10/176620948.html

H.265:网络视频的高清时代

http://www.guokr.com/article/436664/

简直喝血!H.265要被专利费活活玩死

http://news.mydrivers.com/1/440/440145.htm

 

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