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H.265标准将给视频会议行业带来变化
来源: | 作者:pro277501 | 发布时间: 2019-01-15 | 2695 次浏览 | 分享到:

   面对视频应用不断向高清晰度、高帧率、高压缩率方向发展的趋势,当前主流的视频压缩标准协议H.264AVC)的局限性不断凸显,尤其在高清视频快速发展下,H.264技术逐渐暴露了一些局限性。

  H.264技术的局限性

  首先,由于分辨率的大大增加,单个宏块所表示的图像内容信息大大减少,H.264所采用的4×48×8宏块经过整数变换后,低频系数相似程度也大大提高,出现大量冗余,导致H.264编码对高清视频的压缩效率明显降低;其次,H.264算法宏块个数的爆发式增长,会导致每个编码宏块的预测模式、运动矢量、参考帧索引和量化级等宏块级参数信息占用更多码流资源,在有限带宽中,分配给真正描述图像内容的残差系数信息的可用带宽明显减少;由于分辨率的提高,表示同一个运动的运动矢量幅值也将大大增加,H.264中采用基于空间域的运动矢量预测方式,对运动矢量差编码使用的是哥伦布指数编码,该编码方式的特点是数值越大使用的比特数越多,因此,随着运动矢量幅值的大幅增加,H264中用来对运动矢量进行预测以及编码的压缩率也将逐渐降低;最后,H.264的一些关键算法都要求串行编码,并行度比较低,针对GPU/DSP/FPGA/ASIC等并行化程度非常高的CPUH.264的这种串行化处理越来越成为制约运算性能的瓶颈。

  新一代视频编码技术H.265

  对于视频会议这种视频应用技术,对视频的要求更高,不仅是远程通讯技术,而且是双向实时交互式应用。由于用户群较为高端,因此在低延时视频编解码技术上,视频会议一直是个先行者。视频会议从H.261时代开始发展,历经H.263时代,到目前的H.264时代,视频会议一直是低延时视频编解码最新技术的首批应用者。目前主流的H.264视频会议系统最新的以H.264 High Profile为主,可以在1Mbps带宽下达到1080P 30fps实时通信,且能够让用户体验到很好的图像效果,也减少了网络传输高清的压力,目前应用得较为广泛。但是随着数字化高清的持续发展,用户的需求也越来越高,视频会议作为视频编解码的高端应用,当然是要继续发展到更高标准更优化的视频编解码新技术。

  2013年初据国外媒体报道,国际电信联盟(ITU)已经批准了下一代新视频标准,这项新标准将有利于把4K视频带入未来的宽带网络之中,与此同时,该新标准还可以在低带宽的移动网络上播放高清网络视频内容。这项新标准就是H.265,即高效率视频编码(High Efficiency Video Coding),这一标准旨在把高质量的网络视频带到甚至是低带宽的网络中。

  这个最新标准H.265技术,被命名为HEVC。该标准的核心目标,是在H.264的基础上将压缩效率提高一倍,即在保证相同视频图像质量的前提下,视频流码率减少50%。因此,有望在512K带宽下实现1080P 30fps高用户体验的实时通信。

  目前,H.265HEVC)制定了两套选项,其中追求高图像质量的叫做High Efficiency,而追求低时延的叫做low-complexity。由于视频会议的实时性,视频会议领域基本上会选用low-complexity选项。

  由于H.265标准是从H.264标准发展优化而来,新的标准保留原来的某些技术,同时对一些相关的技术加以改进。

  作为视频编码的进一步发展,H.265HEVC)仍然沿用了H.264基础的预测加变换的混合编码框架,包含:

1.使用帧间预测编码技术去除视频信号的时间冗余;

2.使用帧内预测编码技术去除视频信号的空间冗余;

3.使用变换技术进一步去除预测差信号中存在的空间域冗余,并实现信号的稀疏表示;

4.使用熵编码技术去除各编码参数、参数二进制表示中存在的统计冗余。

  同时H.265着力研究新的编码工具或技术,在每一个环节都做了改进,包含码流改善、编码质量改善、延时和算法复杂度之间的关系的改善,并达到最优化设置。

     并行化设计思路

  H.265为了提升编解码的并行度,提出可以按垂直和水平方向对图像进行分割,按LCU为单位组成多个矩形区域,这些矩形区域叫做Tile,这些Tile可独立编解码,遵循光栅扫描的顺序。

  当前芯片架构已经从单核性能逐渐往多核并行方向发展,因此,H.265引入了很多并行运算的优化思路提升效率。

  H.265技术应用展望

  从H.265技术的优势来看,它将来的应用主要是高清领域。

  随着视频通信应用产业链的快速发展,视频应用向高分辨率高帧频高压缩比的方向发展的趋势愈加明显。分辨率目前流行的是1080P,后续将发展到4K×2K乃至8K×4K。但4K×2K以上分辨率市场还有待培育。