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H.265编码技术助力网络视频发展

2014-11-14 11:14:08  

   编码器技术对于视频来说就好比砖石至于房屋,为之根本的方式存在着。客厅电视已经进入4k时代,网络视频也进入超高清时代,观众都希望在不用增加带宽费用的前提下获得更高清更唯美的视频画质体验。H.265编码器的出现对于这样的期待真是恰逢其时了。H.264统治了过去的五年,H.265/HEVC编码解码技术的出现也已经有两年光景,差不多该接班了。

 
 一、 视频监控对H.265编码需求日盛
 
  目前网络监控的需求量越来越大,间接促进了网络视频编码器的加速发展,目前网络视频编码器已经由单功能的视频编码传输,逐渐发展成为可以支持WIFI、3G、4G等多种网络环境,甚至带录制存储功能;传输通道也从原来单路逐渐发展成为:单路D1,两路HD1,四路CIF和多路兼容的多菜单操作与管理的集成系统。目前国内顶尖的编码器生产商世纪鼎点(www.powersmarttv.com)的拳头产品Powersmart系列编码器即可支持在3G、4G、WiFi等多网络环境下的多路回传。编码器是将信号或数据进行编制、转换后进行传输出去的设备。网络视频编码器只是编码器通过发展之后其中的一个很常见的应用。
 
  随着应用广泛视频编码标准地位逐渐提高
 
  在视频传输过程中在要求图像不失真,则图像传输的比特数就大,在网络带宽一定的情况下,降低视频图像的码流就成为一项重要的技术。H.264也称AVC(AdvancedVideoCoding),是一种先进数字视频压缩技术和标准,由JVT(JointVideoTeam)于2003年3月正式发布的。H.264标准的主要目标就是在同等保真条件下,提高编码效率,与之前的H.263或者MPEG-4标准相比,其在保证相同图像质量的情况下,降低约50%的码率。
 
  更为先进的H.265编码技术是ITU-TVCEG于2013年1月推出。在技术上,H.265将在现有的主流视频编码标准H.264上保留了一些较为成熟的技术和继承其现有的优势,同时对一些其他的技术进行改进,可能体现在提高压缩效率、提升错误恢复能力、减少实时的时延、减少信道获取时间和随机接入时延以及降低复杂度等方面。
 
   二、 H.265编码优势多多
 
  从编码框架上来说,H.265仍然沿用了H.264的混合编码框架,但是每个技术细节都有提升或改进。
 
  1、宏块和变换块。相对于H.264的4×4、8×8、16×16宏块类型,H.265引入了32×32、64×64甚至于128×128的宏块,目的在于减少高清数字视频的宏块个数,减少用于描述宏块内容的参数信息,同时整形变换块大小也相应扩大,用于减少H.264中变换相邻块问的相似系数。
 
  2、使用新的运动矢量预测方式。基于空间域的运动矢量预测方式,H.265扩充更加多的方向进行帧内预测,同时将预测块的集合由原来的空间域扩展到时间域及空时混合域,通过率失真准则计算后选择最佳的预测块。
 
  3、更多的考虑并行化设计。当前芯片架构已经从单核性能逐渐往多核并行方向发展,H.265引入了Entropyslice、WPP等并行运算思路,使用并行度更高的编码算法,更有利于H.265在GPU/DSP/FPGA/ASIC等并行化程度非常高的CPU中快速高效的实现产业化。
 
  4、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,显著提高并行加速比。
 
  5、更低的码流。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编码的视频码流大小比H.264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。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。

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