H.265技術(shù)內(nèi)容

　　H.265是ITU-T VCEG 繼H.264之后所制定的新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。H.265標(biāo)準(zhǔn)圍繞著現(xiàn)有的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264，保留原來的某些技術(shù)，同時(shí)對(duì)一些相關(guān)的技術(shù)加以改進(jìn)。

　　H.265的研發(fā)目的從命名就可以看出端倪，H.265又名HEVC(High Efficiency Video Coding，高效率視訊編碼)，其最主要的用途就是要進(jìn)一步降低影片所需的流量，以降低儲(chǔ)存與傳輸?shù)某杀?。H.265要求在最佳的編碼范本(profile)中，能在維持相同PSNR的前提下，節(jié)省以H.264壓縮的1080P監(jiān)控視頻36%左右的資料量，并且能在影像品質(zhì)差不多時(shí)，將節(jié)省的幅度進(jìn)一步提升到50%。

　　H.265使用先進(jìn)的技術(shù)用以改善碼流、編碼質(zhì)量、延時(shí)和算法復(fù)雜度之間的關(guān)系，達(dá)到最優(yōu)化設(shè)置。具體的內(nèi)容包括：提高壓縮效率、減少實(shí)時(shí)的時(shí)延、減少信道獲取時(shí)間和隨機(jī)接入時(shí)延、降低復(fù)雜度等。

　　H.265技術(shù)亮點(diǎn)

　　與H.264相比，雖然H.264的算法優(yōu)化，可以低于1Mbps的速度實(shí)現(xiàn)標(biāo)清數(shù)字圖像傳送，但H.265則可以實(shí)現(xiàn)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。這是因?yàn)橄鄬?duì)于H.264，H.265 標(biāo)準(zhǔn)的算法復(fù)雜性有了大幅提升，以此獲得較好的壓縮性能。H.265在很多特性上都做了較大的改進(jìn)：

　　綜合來說，H.265的技術(shù)亮點(diǎn)為：

　　靈活的編碼結(jié)構(gòu)

　　在H.265中，將宏塊的大小從H.264的16x16擴(kuò)展到了64x64，以便于高分辨率視頻的壓縮。

　　靈活的塊結(jié)構(gòu)----RQT(Residual Quad-tree Transform)

　　下圖為主要SIZES上的區(qū)別：

　　RQT是一種自適應(yīng)的變換技術(shù)，這種思想是對(duì)H.264/AVC中ABT(Adaptive Block-size Transform)技術(shù)的延伸和擴(kuò)展。對(duì)于幀間編碼來說，它允許變換塊的大小根據(jù)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償塊的大小進(jìn)行自適應(yīng)的調(diào)整;對(duì)于幀內(nèi)編碼來說，它允許變換塊的大小根據(jù)幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的特性進(jìn)行自適應(yīng)的調(diào)整。大塊的變換相對(duì)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(xì)節(jié)，但是另一方面在量化后卻會(huì)帶來更多的振鈴效應(yīng)。因此，根據(jù)當(dāng)前塊信號(hào)的特性，自適應(yīng)的選擇變換塊大小，可以得到能量集中、細(xì)節(jié)保留程度以及圖像的振鈴效應(yīng)三者最優(yōu)的折中。

　　采樣點(diǎn)自適應(yīng)偏移(Sample Adaptive Offset)

　　SAO在編解碼環(huán)路內(nèi)，位于Deblock之后，通過對(duì)重建圖像的分類，對(duì)每一類圖像像素值加減一個(gè)偏移，達(dá)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%。

　　自適應(yīng)環(huán)路濾波(Adaptive Loop Filter)

　　ALF在編解碼環(huán)路內(nèi)，位于Deblock和SAO之后，用于恢復(fù)重建圖像以達(dá)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(jí)計(jì)算和傳輸?shù)?，可以整幀?yīng)用ALF，也可以對(duì)于基于塊或基于量化樹(quadtree)的部分區(qū)域進(jìn)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。

　　并行化設(shè)計(jì)

　　當(dāng)前芯片架構(gòu)已經(jīng)從單核性能逐漸往多核并行方向發(fā)展，因此為了適應(yīng)并行化程度非常高的芯片實(shí)現(xiàn)，HEVC/H.265 引入了很多并行運(yùn)算的優(yōu)化思路。

　　H.265技術(shù)的優(yōu)化

　　目前普遍的設(shè)備廠商都是在做類似smart H.265技術(shù)。根據(jù)“大部分監(jiān)控場(chǎng)景變化較少、背景穩(wěn)定，監(jiān)控觀看者通常關(guān)注運(yùn)動(dòng)目標(biāo)”的特點(diǎn)，將H.265壓縮技術(shù)與智能分析技術(shù)相結(jié)合，通過建立背景模型和提取前景目標(biāo)，對(duì)前景和背景采用不同的編碼方式，從而在保證主觀質(zhì)量的前提下，提高編碼壓縮性能，明顯降低碼率。

　　H.265技術(shù)的延伸

　　前端采集設(shè)備和后端存儲(chǔ)設(shè)備支持H.265是前提條件。就現(xiàn)階段來說，H.265設(shè)備價(jià)格還是相較H.264還是要高一些。H.265的應(yīng)用還是在一些4K或8K高清攝像機(jī)，后端使用大盤位的專用存儲(chǔ)設(shè)備來直存，這樣，可以省去一部分H.265硬盤錄像機(jī)的需求，同時(shí)部署后端軟件監(jiān)控平臺(tái)，可以直接查詢和調(diào)取大盤位存儲(chǔ)設(shè)備中的錄像資料。

　　微軟Windows 10操作系統(tǒng)中原生內(nèi)置了 HEVC(高效率視頻編碼，或稱為 H.265)支持，即可以直接通過windows10系統(tǒng)高效率的播放4K或8K的視頻了。作為新一代視頻編碼技術(shù)，H.265有著前面幾代編碼技術(shù)，如MPEG-4、H.264等無可比擬的優(yōu)勢(shì)，即目前沒有能夠與之競(jìng)爭(zhēng)的壓縮技術(shù)，因此兼容性方面也是一個(gè)很大優(yōu)勢(shì)?？傊?，H.265將會(huì)大大促進(jìn)包括高清視頻在內(nèi)的視頻應(yīng)用的快速發(fā)展。

　　H.265技術(shù)的難題

　　在監(jiān)控行業(yè)，H.265已經(jīng)被多家芯片方案提供商所支持，但是從實(shí)際市場(chǎng)來看，使用H.265的產(chǎn)品還是非常的少。如果已經(jīng)完成的項(xiàng)目，更換為H.265的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，那么相應(yīng)的后端存儲(chǔ)也需要更換為支持H.265的產(chǎn)品，這樣的話，整體項(xiàng)目改造的投入過大。

　　對(duì)于的新的項(xiàng)目，H.265還是比較新的技術(shù)，各個(gè)安防廠家基本上還是將H.265納入自己的高端產(chǎn)品線，這樣新項(xiàng)目的整體成本也是要高于使用H.264的設(shè)備投入。

　　其實(shí)從目前整個(gè)監(jiān)控行業(yè)的布局來看，更適合使用H.265的場(chǎng)合就是像4K/8K這樣的需求。更高的清晰度，更低的帶寬。使用H.265可以將原有的帶寬至少降低50%，不管是網(wǎng)絡(luò)傳輸，還是后端的存儲(chǔ)空間都能夠得到很大的幫助。