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H.265較之H.264有何優勢?

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【摘要】:
h.265  h.265是itu-tvceg繼h.264之后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、延時和算法復雜度之間的關系,達到最優化設置。具體的研究內容包括: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、降低復雜度等。h2
  h.265
  h.265是itu-tvceg繼h.264之后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、延時和算法復雜度之間的關系,達到最優化設置。具體的研究內容包括: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、降低復雜度等。h264由于算法優化,可以低于1mbps的速度實現標清數字圖像傳送;h265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。
  h.265旨在在有限帶寬下傳輸更高質量的網絡視頻,僅需原先的一半帶寬即可播放相同質量的視頻。這也意味著,我們的智能手機、平板機等移動設備將能夠直接在線播放1080p的全高清視頻。h.265標準也同時支持4k(4096×2160)和8k(8192×4320)超高清視頻。可以說,h.265標準讓網絡視頻跟上了顯示屏“高分辨率化”的腳步。
  h.264
  h.264,同時也是mpeg-4第十部分,是由itu-t視頻編碼專家組(vceg)和iso/iec動態圖像專家組(mpeg)聯合組成的聯合視頻組(jvt,joint video team)提出的高度壓縮數字視頻編解碼器標準。這個標準通常被稱之為h.264/avc(或者avc/h.264或者h.264/mpeg-4avc或mpeg-4/h.264 avc)而明確的說明它兩方面的開發者。
  h.264最大的優勢是具有很高的數據壓縮比率,在同等圖像質量的條件下,h.264的壓縮比是mpeg-2的2倍以上,是mpeg-4的1.5~2倍。舉個例子,原始文件的大小如果為88gb,采用mpeg-2壓縮標準壓縮后變成3.5gb,壓縮比為25∶1,而采用h.264壓縮標準壓縮后變為879mb,從88gb到879mb,h.264的壓縮比達到驚人的102∶1。低碼率(low bit rate)對h.264的高的壓縮比起到了重要的作用,和mpeg-2和mpeg-4asp等壓縮技術相比,h.264壓縮技術將大大節省用戶的下載時間和數據流量收費。尤其值得一提的是,h.264在具有高壓縮比的同時還擁有高質量流暢的圖像,正因為如此,經過h.264壓縮的視頻數據,在網絡傳輸過程中所需要的帶寬更少,也更加經濟。
  h.265與h.264有何不同
  在討論h.265有哪些提升和優點之前,我們不妨先來了解一下h.264。h.264也稱作mpeg-4avc(advanced video codec,高級視頻編碼),是一種視頻壓縮標準,同時也是一種被廣泛使用的高精度視頻的錄制、壓縮和發布格式。h.264因其是藍光光盤的一種編解碼標準而著名,所有藍光播放器都必須能解碼h.264。更重要的是,因為蘋果公司當初毅然決然拋棄了adobe的vp6編碼,選擇了h.264,這個標準也就隨著數億臺ipad和iphone走入了千家萬戶,成為了目前視頻編碼領域的絕對霸主,占有超過80%的份額。h.264也被廣泛用于網絡流媒體數據、各種高清晰度電視廣播以及衛星電視廣播等領域。h.264相較于以前的編碼標準有著一些新特性,如多參考幀的運動補償、變塊尺寸運動補償、幀內預測編碼等,通過利用這些新特性,h.264比其他編碼標準有著更高的視頻質量和更低的碼率,也因此受到了人們的認可,而被廣泛應用。
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  h.265/hevc的編碼架構大致上和h.264/avc的架構相似,也主要包含:幀內預測(intra prediction)、幀間預測(inter prediction)、轉換(transform)、量化(quantization)、去區塊濾波器(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)。
  h.265為何優于h.264
  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(marcoblock,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。信息量不多的區域(顏色變化不明顯,比如車體的紅色部分和地面的灰色部分)劃分的宏塊較大,編碼后的碼字較少,而細節多的地方(輪胎)劃分的宏塊就相應的小和多一些,編碼后的碼字較多,這樣就相當于對圖像進行了有重點的編碼,從而降低了整體的碼率,編碼效率就相應提高了。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編碼的視頻碼流大小比h.264減少大約39-44%。由于質量控制的測定方法不同,這個數據也會有相應的變化。通過主觀視覺測試得出的數據顯示,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。這些主觀視覺測試的評判標準覆蓋了許多學科,包括心理學和人眼視覺特性等,視頻樣本非常廣泛,雖然它們不能作為最終結論,但這也是非常鼓舞人心的結果。
  目前的hevc標準共有三種模式:main、main10和main still picture。main模式支持8bit色深(即紅綠藍三色各有256個色度,共1670萬色),main10模式支持10bit色深,將會用于超高清電視(uhdtv)上。前兩者都將色度采樣格式限制為4:2:0。預期將在2014年對標準有所擴展,將會支持4:2:2和4:4:4采樣格式(即提供了更高的色彩還原度)和多視圖編碼(例如3d立體視頻編碼)。
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  事實上,h.265和h.264標準在各種功能上有一些重疊。例如,h.264標準中的hi10p部分就支持10bit色深的視頻。另一個,h.264的部分(hi444pp)還可以支持4:4:4色度抽樣和14比特色深。在這種情況下,h.265和h.264的區別就體現在前者可以使用更少的帶寬來提供同樣的功能,其代價就是設備計算能力:h.265編碼的視頻需要更多的計算能力來解碼。目前已經有支持h.265解碼的芯片發布了——美國博通公司(broadcom)在今年1月初的ces大展上發布了一款brahma bcm 7445芯片,它是一個采用28納米工藝的四核處理器,可以同時轉碼四個1080p視頻數據流或解析分辨率為4096×2160的h.265編碼超高清視頻。
  h.265標準的誕生是在有限帶寬下傳輸更高質量的網絡視頻。對于大多數專業人士來說,h.265編碼標準并不陌生,其是itu-tvceg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,增加了能夠改善碼流、編碼質量、延時及算法復雜度之間的關系等相關的技術。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。
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