4K高清來襲，h265編碼器愈發(fā)重要。高清化是用戶的需求，也是視頻監(jiān)控發(fā)展的趨勢。然而高清化帶來的傳輸及存儲方面的問題，也讓企業(yè)頭痛不已。如何解決視頻傳輸及存儲?h265編碼器應運而生。
h265是什么?
從技術層面上分析，目前H.265/HEVC的架構大致上和 H.264/AVC相似，主要包含幀內預測、幀間預測、轉換、量化、去區(qū)塊濾波器、熵編碼等模塊。不同的是，HEVC整體被分成了編碼單位、預測單位和轉換單位這三個部分。
在有限帶寬下傳輸更高質量的網絡視頻，這就是H.265標準誕生的意義。對于大多數(shù)專業(yè)人士來說，H.265編碼標準并不陌生，其是ITU-T VCEG繼H.264之后所制定的視頻編碼標準。H.265標準主要是圍繞著現(xiàn)有的視頻編碼標準H.264，在保留了原有的某些技術外，增加了一些相關的技術。
在新增加的技術部分，能夠改善碼流、編碼質量、延時及算法復雜度之間的關系。據(jù)了解，H.265研究的主要內容包括，提高壓縮效率、提高魯棒性和錯誤恢復能力、減少實時的時延、減少信道獲取時間和隨機接入時延、降低復雜度。
愛立信于2012年8月推出了首款H.265編解碼器，之后，2013年1月25日，國際電信聯(lián)盟組織初步批準了HEVC/H.265標準，標準的全稱為高效視頻編碼(High Efficiency Video Coding)，據(jù)悉此標準是為了給音視頻服務提供更好的視頻編碼方法，H.265標準正式命名為HEVC。
H.265/HEVC的編碼架構
其實，H.265/HEVC編碼架構大致上與H.264/AVC的架構相似，其主要包括，幀內預測(intra prediction)、幀間預測(inter prediction)、轉換 (transform)、量化(quantization)、去區(qū)塊濾波器(deblocking filter)、熵編碼(entropy coding)等模塊，但在HEVC編碼架構中，整體被分為了三個基本單位，分別是：編碼單位(coding unit,CU)、預測單位(predict unit,PU) 和轉換單位(transform unit,TU )。
比起H.264/AVC，H.265/HEVC提供了更多不同的工具來降低碼率，以編碼單位來說，H.264中每個宏塊(macroblock/MB)大小都是固定的16x16像素，而H.265的編碼單位可以選擇從最小的8x8到最大的64x64。
同時，H.265的幀內預測模式支持33種方向(H.264只支持8種)，并且提供了更好的運動補償處理和矢量預測方法。
反復的質量比較測試已經表明，在相同的圖象質量下，相比于H.264，通過H.265編碼的視頻大小將減少大約39-44%。由于質量控制的測定方法不同，這個數(shù)據(jù)也會有相應的變化。
通過主觀視覺測試得出的數(shù)據(jù)顯示，在碼率減少51-74%的情況下，H.265編碼視頻的質量還能與H.264編碼視頻近似甚至更好，其本質上說是比預期的信噪比(PSNR)要好。
H.265技術占據(jù)絕對優(yōu)勢
首先，H.265標準具有靈活的編碼結構。在H.265中，將宏塊的大小從H.264的4×4、8×8、16×16擴展到了32×32、64×64、甚至于128×128的宏塊，以便于高分辨率視頻的壓縮。同時，H.265采用了更加靈活的編碼結構來提高編碼效率，包括編碼單元(CodingUnit)、預測單元(PredictUnit)和變換單元(TransformUnit)。
其次，擁有靈活的塊結構——RQT(ResidualQuad-treeTransform)。RQT是一種自適應的變換技術，這種思想是對H.264/AVC中ABT(AdaptiveBlock-sizeTransform)技術的延伸和擴展。對于幀間編碼來說，它允許變換塊的大小根據(jù)運動補償塊的大小進行自適應的調整;對于幀內編碼來說，它允許變換塊的大小根據(jù)幀內預測殘差的特性進行自適應的調整。大塊的變換相對于小塊的變換，一方面能夠提供更好的能量集中效果，并能在量化后保存更多的圖像細節(jié)，但是另一方面在量化后卻會帶來更多的振鈴效應。因此，根據(jù)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(jié)保留程度以及圖像的振鈴效應三者最優(yōu)的折中。
再次，采樣點自適應偏移(SampleAdaptiveOffset)。SAO在編解碼環(huán)路內，位于Deblock之后，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。采用SAO后，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% 此外，自適應環(huán)路濾波(AdaptiveLoopFilter)。ALF在編解碼環(huán)路內，位于Deblock和SAO之后，用于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的系數(shù)是在幀級計算和傳輸?shù)?，可以整幀應用ALF，也可以對于基于塊或基于量化樹(quadtree)的部分區(qū)域進行ALF，如果是基于部分區(qū)域的ALF，還必須傳遞指示區(qū)域信息的附加信息。
最后，H.265采用了并行化設計思路。當前芯片架構已經從單核性能逐漸往多核并行方向發(fā)展，因此為了適應并行化程度非常高的芯片，H.265引入了很多并行運算的優(yōu)化思路。
海康威視等支持H.265編解碼產品紛紛“出鍋”
9月初，海康威視推出了業(yè)界支持H.265 4K NVR產品;中興力維也在近日發(fā)布H.265高清網絡攝像機。4K帶來的高清時代，需要H.265的支持。
據(jù)了解，2014年9月份，海康威視推出了4K NVR，其具有超強的顯示和解碼性能。支持H.265編解碼。據(jù)悉，?？低?K NVR，是4K IPC強大的后盾，支持4K 顯示，解決了4K監(jiān)控存儲和顯示輸出的瓶頸，和4K IPC、4K顯示器一起形成完美的超清解決方案，將成為4K超清監(jiān)控的中流砥柱，促進4K監(jiān)控的普及和應用。
2014年9月12日，中興力維在南京舉行的新品發(fā)布會上，推出了支持H.265/HEVC的高清網絡攝像機7200系列。據(jù)中興力維執(zhí)行董事長祝金程表示，高清網絡攝像機7200系列可以提供高清圖像，同時又降低了存儲要求，節(jié)省了在存儲設備上的投資;甚至還能降低碼流，從而降低帶寬和網絡方面的壓力;在低照度、光線極差的環(huán)境下，仍然可以輸出高清圖像。這就是支持H.265的高清網絡攝像機7200系列的“三低”特征。
新近發(fā)布的蘋果手機iphone 6和iphone 6 plus均支持H.265視頻編解碼。從iPhone的技術規(guī)格頁面上可以看出，iPhone 6和iPhone 6 Plus都會利用下一代H.265技術——也就是高效率視頻編碼(HEVC)——來對通過蜂窩網絡進行的FaceTime視頻通話進行編碼和解碼。
2014年9月，全球視頻監(jiān)控半導體解決方案的領導者海思公司將基于H.265/HEVC標準推出業(yè)界第一顆高清網絡攝像機處理器Hi3516A。該Hi3516A處理器采用海思先進的H.265/HEVC算法，改善了H.265/HEVC標準固有的圖像振鈴效應，極大減少了大運動場景下的拖尾現(xiàn)象和塊效應，并在保持與H.264/AVC相同的圖像畫質下編碼碼流降低50%。同時，Hi3516A靈活的高性能ARM Cortex-A7處理器配合海思第二代智能分析協(xié)處理單元IVE2.0，提供車牌識別、周界防范、人臉識別等多達40種智能分析應用。
H.265標準發(fā)展前景
從長遠角度看，H.265標準將會成為超高清電視(UHDTV)的4K和8K分辨率的選擇。但這也會帶來其它問題。目前，還極少有原生4K分辨率的視頻內容。H.265標準的完成意味著內容擁有者現(xiàn)在已經有了一個對應的理論標準，但是他們現(xiàn)在還沒有一個統(tǒng)一的方式來傳送內容。索尼正在計劃一個4K電影數(shù)字傳送服務，供那些購買索尼4K電視的顧客使用，并且還在今年推出了名為“Mastered in 4K”的高清藍光DVD播放器。這些1080p影片是從4K數(shù)字母版轉換而來，并且將來有望推出質量更好的“近4K體驗”。
結語：H.265標準自2013年被確認，到如今大企業(yè)紛紛推出產品，其發(fā)展的趨勢異常火熱。配合著4K技術的發(fā)展，H.265編解碼發(fā)展越發(fā)重要，相信在不遠的將來，支持H.265的產品將會陸續(xù)推出。
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