H.265传输H.264同等画质视频图像仅占一半带宽,其为取代前身主流视频编码标准已经做好准备。完善的功能部署在监控行业是必然趋势,即便是遇到复杂的编码和成本,仍需逐步克服。
骄傲的H.265声称自己的效率是H.264的两倍,是行业下一代视频压缩格式标准。早在2013年第四季度,新的视频压缩标准就在不断努力研究,目前已经在广播领域应用新的压缩技术。然而,对于安全和监控行业,H.265仍然是一个神话,尚未广泛应用。
HD数字监控是未来发展趋势,H.265无疑成为获取4K"超高清"至关重要的渠道,在未来几年,电视、PC及平板电脑都将普及4K。若实现上述目标需取决于H.265编解码器核心部件的开发,这一技术实施有望在今年得到完善。
H.265提供更清晰的网络视频内容,相比较H.264来说,在相同图像分辨率前提下只需占用50%的网络带宽。这种视频压缩格式可以下载高码流视频图像,亦能帮助人们节省不必要的带宽资源;也就是说,未来几年我们可以通过移动设备在线观看高清内容。
H.265支持4K(4096*2160)和8K(8192*4320)超高清(UHD)内容,这使得H.265技术提供高品质IP视频并创建支持H.265编码的网络摄像机、DVR和NVR,或在未来一段时间内推出。
在过去五年中,H.264标准占据了主导地位。现在,随着H.265成为主流,我们应让更多得人了解H.265优缺点及未来发展趋势。
一、H.265基本概念
H.265是一种视频压缩标准,前身为H.264,该活动由ITU-T视频编码专家组(VCEG)和相关团体推广。H.265为何效率增加一倍?其也是根据H.264数据压缩率在同一水平进行比较的结果。在相同比特率下提供更更细的视频质量,其支持8KUHD分辨率高达8192x4320。
根据应用的要求,H.265编码器可减少计算的复杂性、提高压缩率,并降低编码时间。尽管H.264可以在1Mbps带宽下传输标清内容,但H.265在1~2Mbps下能够传送720P(1280*720)高清内容。
一些领先的企业已经展示H.265相关产品,许多人认为其有可能取代H.264成为全球主要的压缩标准。
二、H.265比H.264更高效的原因
H.265/HEV视频编码与H.264/AVC使用相同的方法,包括画面帧预测、变换编码、量化等。但H.265/HEVC包括编码单元(CUS)、预测单元(PU)和变换单元(TUS)。
相比H.264/AVC,H.265/HEVC提供了不同的方法来降低压缩率。H.264/AVC中的每个宏块是16×16像素,而在H.265/HEVC的宏块提供了不同的选项,从8x8,16x16到64x64像素。H.265被视频分析分解成不同的大小储蓄。例如,它会利用更小的宏块(下降到4*4像素)进行编码;如在停车场车辆,背景大多不具有参考意义,只需对含有较少信息量的车牌进行视频数据编码。
峰值信噪比和视频质量作为衡量一个视频编码机制效率的主观评价标准;在这种主观评价中,H.265可提供更好的编码效率,比H.264比特流减少51%~74%。由于人眼数据效果和视频质量的客观数据,大幅减少比特流显然是相当重要的数据结果。
三、H.265的技术优势
作为新一代视频编码标准,H.265(HEVC)仍然属于预测加变换的混合编码框架。然而,相对于H.264,H.265在很多方面有了革命性的变化。H.265(HEVC)的主要技术优势有:灵活的编码结构;灵活的块结构;采样点自适应偏移;自适应环路滤波;并行化设计。
H.265仍属于预测加变换的混合编码框架,然而其采用更加灵活的编码结构来提高编码效率,包括编码单元(CodingUnit)、预测单元(PredictUnit)和变换单元(TransformUnit)。其中编码单元类似于H.264/AVC中的宏块的概念,预测单元是进行预测的基本单元,变换单元是进行变换和量化的基本单元。在此混合编码框架下,HEVC进行了大量的技术创新,如基于大尺寸四叉树块的分割结构和残差编码结构,多角度帧内预测技术,运动估计融合技术及基于语义的熵编码技术。当前芯片架构已经从单核向同构多核并行方向发展,为了适应并行化程度非常高的芯片,H.265引入了很多并行运算的优化思路。
四、H.265的应用优势
高清视频在安防监控中的应用越来越普及,由此带来了存储成本与空间的急剧上升。与正在使用的H.264编码技术相比,H.265的高压缩率特性能够节省一半左右的存储空间,从而显着降低了视频的存储成本。
随着科技的发展,人们日益希望随时随地通过任何终端都能更便捷地获取所需内容与服务。LTE等4G无线技术以更低的每比特成本支持高得多的容量,从而提高了视频业务的商用可行性。预计未来几年将要求视频内容的带宽进一步降低,运营商将获得所需的解决方案和网络灵活性,以经济高效地向用户提供真正的移动视频和多媒体体验。另外,移动终端的显示屏技术正向着超高ppi与超高清分辨率的方向发展。因此,H.265的高压缩率特性,将进一步促使高清甚至超高清视频在4G网络下流畅传输的应用普及。
多核处理器以高性能、低功耗优势正逐步取代传统的单处理器成为市场的主流。随着应用需求扩大和技术进步,多核必将展示出其更为强大的性能优势。H.265视频编码技术在设计时就将并行实现考虑在内。新添加的Tile划分机制使得以往的slice、帧或GOP为单位的粗粒度数据并行机制更加适合于同构多核处理器上的并行实现。Dependentslice和WPP机制解决了以往H.264等编码技术中熵编码环节无法并行实现的问题,使得整个编解码过程中DCT、运动估计、运动补偿、熵编码等任务模块的划分更加均衡,显着提高并行加速比。
总之,H.265将会大大促进包括高清视频在内的视频应用的快速发展。