H.265编码：引爆网络视频监控高清时代

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　　说起H.265可能很多人并不太了解其究竟为何物?但对于高清视频的全面普及所有人都趋之若鹜。在这个电视拼4K极清，网络视频拼超清，视频监控拼高清的“视频血拼”年代，人们都希望在不用大费周章增加带宽的前提下获得更高清更唯美的视频画质体验。对于这样的期待，未来H.265很可能帮大家实现。H.265作为一种最新的视频压缩技术能在有限的带宽下传输更高质量的网络视频，仅需H.264的一半带宽，即可播放相同图质的视频。这也意味着我们的移动设备(手机、平板电脑)将能够直接在线播放全高清(1080P)视频。

　　而H.265标准也同时支持4K(4096×2160)和8K(8192×4320)超高清视频，可以说，H.265标准让网络视频跟上了显示屏“高分辨率化”的脚步，可能在几个月内，你就能看到支持H.265解码的设备上市了(如智能手机、显卡等)。H.264统治了过去的五年，而未来的五年甚至十年，H.265很可能将会成为主流。此刻，人们不禁会问H.265有哪些技术优势，未来又会如何应用。本文就带大家了解H.265的发展现状以及其未来的发展趋势。

　　H.265究竟为何物

　　H.265是ITU-TVCEG继H.264之后所制定的新的视频编码标准。目前世界上的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。从H.264标准发布到如今已经有五年时间，在这五年中H.264的应用范围不断扩展，成熟度不断提高，而ITU―T在H.264取得初步成功的时候，ITU―T的视频编码特别小组VCEG于2005年就对视频编码技术提出了更长远的设想。并规划在技术成熟时推出新一代的视频编码标准H.265。2012年8月，爱立信公司推出了首款H.265编解码器，而在仅仅六个月之后，国际电联(ITU)就正式批准通过了HEVC/H.265标准，标准全称为高效视频编码(HighEfficiencyVideoCoding)，相较于之前的H.264标准有了相当大的改善。

　　提出H.265标准.是为了给音视频服务提供更好的视频编码方法。音视频服务包括会话式和非会话式音视频服务。其中会话式音视频服务包括视频会议和可视电话，非会话式音视频服务包括流媒体、广播、文档下载、媒体存储/播放和数字摄像机。H.265标准围绕着现有的视频编码标准H.264，保留原来的某些技术，同时对一些相关的技术加以改进。新技术使用先进的技术用以改善码流、编码质量、延迟和算法复杂度之间的关系，达到最优化设置。具体的研究内容包括：提高压缩效率、提高鲁棒性和错误恢复能力、减少实时的迟延、减少信道获取时间和随机接入迟延、降低复杂度等。H.264由于算法优化，可以低于1Mbps的速度实现标清数字图像传送;H.265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。

　　事实上，H.265视频压缩技术早在H.264发布后不久，即进行了关键技术领域(KeyTechnicalAreas)技术研究和评估，并于2010年由VCEG和MPEG形成联合项目HEVC(HighEfficiencyVideoCoding)，将主要目标定义为在1080P分辨率上，相比H.264/AVC提高一倍左右的压缩比，并提供更高分辨率的有效支持。目前，三星、高通、博通以及华为等IT巨头都公开展示了相关技术，可见其颇受重视，未来极有可能取代H.264成为全球主流的视频压缩标准。

　　H.265的高明之处

　　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。比较大的改进是：1)在图像分块以及运动补偿、变换方面，支持更大尺寸和种类;2)更多帧内/帧间预测、运动矢量预测和变换模式;3)增加环内采样自适应滤波SAO;4)提供TILE模式，更好地支持并行处理等。这些新技术的应用，不但有效地提高压缩性能，也为各种处理器平台的有效实现扩展了空间。

　　H.265与H.264有何不同

　　在讨论H.265有哪些提升和优点之前，我们不妨先来了解一下H.264。H.264也称作MPEG-4AVC(AdvancedVideoCodec，高级视频编码)，是一种视频压缩标准，同时也是一种被广泛使用的高精度视频的录制、压缩和发布格式。H.264因其是蓝光光盘的一种编解码标准而著名，所有蓝光播放器都必须能解码H.264。更重要的是，因为苹果公司当初毅然决然抛弃了Adobe的VP6编码，选择了H.264，这个标准也就随着数亿台iPad和iPhone走入了千家万户，成为了目前视频编码领域的绝对霸主，占有超过80%的份额。H.264也被广泛用于网络流媒体数据、各种高清晰度电视广播以及卫星电视广播等领域。H.264相较于以前的编码标准有着一些新特性，如多参考帧的运动补偿、变块尺寸运动补偿、帧内预测编码等，通过利用这些新特性，H.264比其他编码标准有着更高的视频质量和更低的码率，也因此受到了人们的认可，而被广泛应用。

　　H.265/HEVC的编码架构大致上和H.264/AVC的架构相似，也主要包含：帧内预测(intraprediction)、帧间预测(interprediction)、转换(transform)、量化(quantization)、去区块滤波器(deblockingfilter)、熵编码(entropycoding)等模块。但在HEVC编码架构中，整体被分为了三个基本单位，分e是：编码单位(codingunit，CU)、预测单位(predictunit，PU)和转换单位(transformunit，TU)。

　　H.265为何优于H.264

　　比起H.264/AVC，H.265/HEVC提供了更多不同的工具来降低码率，以编码单位来说，H.264中每个宏块(marcoblock，MB)大小都是固定的16×16像素，而H.265的编码单位可以选择从最小的8×8到最大的64×64。信息量不多的区域(颜色变化不明显，比如车体的红色部分和地面的灰色部分)划分的宏块较大，编码后的码字较少，而细节多的地方(轮胎)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，从而降低了整体的码率，编码效率就相应提高了。同时，H.265的帧内预测模式支持33种方向(H.264只支持8种)，并且提供了更好的运动补偿处理和矢量预测方法。

　　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。这些主观视觉测试的评判标准覆盖了许多学科，包括心理学和人眼视觉特性等，视频样本非常广泛，虽然它们不能作为最终结论，但这也是非常鼓舞人心的结果。

　　目前的HEVC标准共有三种模式：Main、Main10和MainStillPicture。Main模式支持8bit色深(即红绿蓝三色各有256个色度，共1670万色)，Main10模式支持10bit色深，将会用于超高清电视(UHDTV)上。前两者都将色度采样格式限制为4：2：0。预期将在2014年对标准有所扩展，将会支持4：2：2和4：4：4采样格式(即提供了更高的色彩还原度)和多视图编码(例如3D立体视频编码)。