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[h265]h.265视频编码与技术全析(h265视频编码技术文档)

时间:2017-06-20 16:51酷播
作为新一代视频编解码格式,H.265得到越来越广泛的应用。不久之前,苹果公司在翘首期盼中发布了iPhone6,该款手机较之以往的iPhone,不仅仅只是简单地增大了屏幕
作为新一代视频编解码格式,H.265得到越来越广泛的应用。不久之前,苹果公司在翘首期盼中发布了iPhone6,该款手机较之以往的iPhone,不仅仅只是简单地增大了屏幕,其采用了H.265视频编码解码技术,可达到在有限带宽下传输更高质量的网络视频。虽然对于大部分人来讲,H.265还有点陌生,然而早在两年前,爱立信就已经推出了首款H.265编解码器。使用H.265编解码的一个巨大优势是仅需目前主流编码视频H.264一半的比特率,就可提供同等质量的视频。

接下来,为大家详细介绍H.265视频编码技术究竟有什么样的优势。

 

新一代视频压缩标准:H.265

视频编解码标准主要来源于国际电联ITU-T和国际标准化组织ISO,ITU的H.26×系列视频压缩标准经过了H.261、H.263,H.263+这样一个演进过程。而ISO的视频压缩标准是MPEG系列,从MPEG1、MEPG2到MPEG4,之后两个标准化组合走向合作,成立了JVT,推出了在当前最有效的视频压缩标准:H.264/AVC。

 

随后,H.264的应用范围不断扩展,成熟度也不断提高,于2013年定稿发布了下一代视频压缩标准,命名为HEVC(High EfficiencyVideoCoding),分别被ITU-T和ISO/IEC采纳成为国际标准,即H.265视频压缩标准。H.265在现有的视频编码标准H.264基础上,进一步提高压缩效率、提高鲁棒性(Robustness抗变换性)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,以达到最优化设置。

 

高清晰,低码率

如今,4K超高清技术大行其道,传统的H.264已面临瓶颈限制。以编码单位来说,H.264中每个宏块(marcoblock,MB)大小都是固定的16x16像素。然而,在更高分辨率下,单个宏块所表示的图像内容信息大大减少,H.264所采用的宏块经过整数变换后,低频系数相似程度也大大提高,出现大量冗余,导致H.264编码对高清视频的压缩效率明显降低;其次,H.264算法宏块个数的爆发式增长,会导致每个编码宏块的预测模式、运动矢量、参考帧索引和量化级等宏块级参数信息占用更多码流资源,也降低了编码压缩率。

 

相比H.264,H.265提供了更多不同的工具来降低码率。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,针对重要的更多关键细节的部分进行增强划块,从而降低了整体的码率,编码效率就相应得到了提高。这个过程在H.265上,可以通过系统自行适应识别实现。

 
H.264编码分开示意图

 
H.265编码分开示意图

最新H.265标准基本继承了H.264的框架,H264由于算法优化,只能低于1Mbps的速度实现标清数字图像传送;H265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。这意味着,旨在有限带宽下H.265能够传输更高质量的网络视频,同时,仅需原先的一半带宽即可播放相同质量的视频。

 

H.265技术的应用

编码技术主要运用于视频播放设备、软件应用以及拍摄、录制视频的设备。人们最熟悉的莫过于PPS网络视频播放器。在PC屏客户端产品上面,PPS已经于2013年初推出了基于H.265标准的高清视频,并命名“臻高清”为自己的高清品牌。同时 PPS不断加大了在H.265技术应用方面的研究,把H.265推向手机客户端,且在性能上不断优化提升。

 

在视频播放设备上,4K超清电视的推出,也与H.265编码技术息息相关。索尼于今年9月份发布的国内首台提供高品质4K内容的媒体播放器新品FMP-X10以及索尼在国外已发布的S900B系列和S990B系列,它们都采用了H.265编码格式,在编码技术上更胜从前。对于蓝光来说,H.265的HEVC编码技术足以将巨大的4K电影压缩进一张蓝光光盘,节省更大的内存空间。

 
索尼FMP-X10

在摄像设备上,索尼、海康威视、中兴等厂商陆续发布了该类摄像设备,不仅用于日常的拍照摄影,更用于区域监控安防上。采用了H.265编码技术的超高清监控所能监控的区域更大,不仅减少了安装数量,最主要的是提高了监控的画面质量。避免了一个路口安装多台摄像机而造成庞大的冗余数据的情况。

 

当然,H.265的应用不仅仅局限于此,据悉,马上入华的索尼PS4也将支持H.265编解码技术。另外,伴随着4G网络的到来,H.265将可能逐渐大规模投入移动客户端,让高清无处不在,使得更多的人们感受并享受这一技术所带来的影响。
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结语:

这里需要指出的是,虽然H.265带来了远高于H.264的压缩效率,但同时也带来了高于H.264数倍的解码难度,运算量飙升到400~500GOPS,目前还没有广泛的H.265硬解支持。而且,在面对硬件支持度欠缺、标准确立太晚等问题的同时,谷歌VP9也是H.265摆在面前的挑战,毕竟和需要缴纳授权费的H.265相比,VP9使用自由的BSD版权协议对业界的吸引力无疑是巨大的。

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