什麼是H.265,H.265技術詳解!

H.265是ITU-T VCEG 繼H.264之後所制定的新的視頻編碼標準。H.265標準圍繞著現有的視頻編碼標準H.264,保留原來的某些技術,同時對一些相關的技術加以改進。新技術使用先進的技術用以改善碼流、編碼質量、延時和算法複雜度之間的關係,達到最優化設置。具體的內容包括:提高壓縮效率、減少實時的延遲、減少信道獲取時間和隨機接入時延、降低複雜度等。H.264由於算法優化,可以低於1Mbps的速度實現標清數字圖像傳送;H.265則可以實現利用1~2Mbps的傳輸速度傳送720P(分辨率1280×720)普通高清音視頻傳送。

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 H.265技術(類型)分析

H.265的研發目的從命名就可以看出端倪,H.265又名HEVC(High Efficiency Video Coding,高效率視訊編碼),其最主要的用途就是要進一步降低影片所需的流量,以降低儲存與傳輸的成本。H.265要求在最佳的編碼範本(profile)中,能在維持相同PSNR的前提下,節省以H.264壓縮的1080P監控視頻36%左右的資料量,並且能在影像品質差不多時,將節省的幅度進一步提升到50%。

另外H.265則是針對壓縮、解壓縮所需的運算量做出限制,以最佳編碼範本進行H.265編碼所需的時間,只能比H.264編碼多出10%,而解碼時間則是可以多出60%。

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H.265與H.264等技術的優勢及差異在哪裡

相對於H.264,H.265 標準的算法複雜性有了大幅提升,以此獲得較好的壓縮性能。H.265 在很多特性上都做了較大的改進(如表1)。

綜合來說,H.265的技術亮點為:

靈活的編碼結構:在H.265中,將宏塊的大小從H.264的16×16擴展到了64×64,以便於高分辨率視頻的壓縮;

靈活的塊結構——RQT(Residual Quad-tree Transform)。RQT是一種自適應的變換技術,這種思想是對H.264/AVC中ABT(Adaptive Block-size Transform)技術的延伸和擴展。對於幀間編碼來說,它允許變換塊的大小根據運動補償塊的大小進行自適應的調整;對於幀內編碼來說,它允許變換塊的大小根據幀內預測殘差的特性進行自適應的調整。大塊的變換相對於小塊的變換,一方面能夠提供更好的能量集中效果,並能在量化後保存更多的圖像細節,但是另一方面在量化後卻會帶來更多的振鈴效應。因此,根據當前塊信號的特性,自適應的選擇變換塊大小,可以得到能量集中、細節保留程度以及圖像的振鈴效應三者最優的折中;

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採樣點自適應偏移(Sample Adaptive Offset)。SAO在編解碼環路內,位於Deblock之後,通過對重建圖像的分類,對每一類圖像像素值加減一個偏移,達到減少失真的目的,從而提高壓縮率,減少碼流。採用SAO後,平均可以減少2%~6%的碼流,而編碼器和解碼器的性能消耗僅僅增加了約2%;

自適應環路濾波(Adaptive Loop Filter)。ALF在編解碼環路內,位於Deblock和SAO之後,用於恢復重建圖像以達到重建圖像與原始圖像之間的均方差(MSE)最小。ALF的係數是在幀級計算和傳輸的,可以整幀應用ALF,也可以對於基於塊或基於量化樹(quadtree)的部分區域進行ALF,如果是基於部分區域的ALF,還必須傳遞指示區域信息的附加信息;

並行化設計。當前芯片架構已經從單核性能逐漸往多核並行方向發展,因此為了適應並行化程度非常高的芯片實現,HEVC/H.265 引入了很多並行運算的優化思路。

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H.265技術發展(瓶頸及未來發展趨勢)分析

在監控行業,H.265已經被多家芯片方案提供商所支持,但是從實際市場來看,使用H.265的產品還是非常的少。如果已經完成的項目,更換為H.265的網絡攝像機,那麼相應的後端存儲也需要更換為支持H.265的產品,這樣的話,整體項目改造的投入過大。

對於的新的項目,H.265還是比較新的技術,各個安防廠家基本上還是將H.265納入自己的高端產品線,這樣新項目的整體成本也是要高於使用H.264的設備投入。

其實從目前整個監控行業的佈局來看,更適合使用H.265的場合就是像4K/8K這樣的需求。更高的清晰度,更低的帶寬。使用H.265可以將原有的帶寬至少降低50%,不管是網絡傳輸,還是後端的存儲空間都能夠得到很大的幫助。

同時,網絡上有消息指出,微軟Windows 10操作系統中原生內置了 HEVC(高效率視頻編碼,或稱為 H.265),即可以直接通過Windows10系統高效率的播放4K或8K的視頻了。

作為新一代視頻編碼技術,H.265有著前面幾代編碼技術,如MPEG-4、H.264等無可比擬的優勢,即目前沒有能夠與之競爭的壓縮技術,因此兼容性方面也是一個很大優勢。總之,H.265將會大大促進包括高清視頻在內的視頻應用的快速發展。


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