H.265标准将成为主流?

2013-01-04 13:21:00 来源:安防知识网
技术/方案频道文章B

[摘要] “ITU之所以会在明年着力推出H.265标准是时事所趋。”王义学还表示,在数字视频应用产业链的快速发展中,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.264的局限性开始凸显。要面向更高清晰度、更高帧率、更高压缩率视频的应用,推出一个新标准肯定是有利无害。这将会促进高清监控行业的发展。

  “ITU之所以会在明年着力推出H.265标准是时事所趋。”王义学还表示,在数字视频应用产业链的快速发展中,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.264的局限性开始凸显。要面向更高清晰度、更高帧率、更高压缩率视频的应用,推出一个新标准肯定是有利无害。这将会促进高清监控行业的发展。

  背景H.264标准跟不上高清发展的脚步?

  有观点分析认为,随着高清的发展从而导致宏块个数的爆发式增长,这种情况下导致用于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所占用的码字过多,用于编码残差部分的码字明显减少。

  其次,高清化的来临也促使了安防设备的分辨率大大增加,单个宏块所表示的图像内容的信息大大减少。这将导致相邻的4×4或8×8块变换后的低频系数相似程度也大大提高,导致出现大量的冗余。

  而大量的冗余表示同一个运动的运动矢量的幅值将大大增加,H.264采用一个运动矢量预测值,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小使用的比特数越少。因此,随着运动矢量幅值的大幅增加,H.264中用来对运动矢量进行预测以及编码的方法压缩率将逐渐降低。

  此外,H.264的一些关键算法采用CAVLC和CABAC两种基于上下文的熵编码方法、deblock滤波等都要求串行编码,并行度比较低。针对GPU/DSP/FPGA/ASIC等并行化程度非常高的CPU,H.264的这种串行化处理越来越成为制约运算性能的瓶颈。

  上述四个问题的存在使得ITU迫不及待地推出新的H.265编码技术。

  “我们知道,现在安防高清化、智能化、IT化已经成为了行业发展趋势。而能否提供更高的编码技术,是直接影响高清发展的决定性因素。”王义学表示,就现在使用的MPEG4和H.264标准而言,“H.264具有很强的抗误码特性,可进行丢包率高、干扰严重的信道中的视频传输。在这两种标准中,H.264由于采用了多项提高图像质量和增加压缩比的技术措施,比MPEG4节约了50%的码率,具有较强的抗干扰性,容易获得稳定的图像。而压缩比则是视频传输过程中最重要的指标。也就是说,H.264标准在编码技术上的优势使它比MPEG4更先进。”所以,一直以来H.264被业内广泛接受。

  陈楚敏则认为,如果能够推出更加优越的技术让企业去测试和接受,那么这个方案必然会被市场接受。

  五大技术优势支撑H.265标准

  当然,与现行的H.264标准相比较,H.265标准不乏出色的技术支撑。根据JCT-VC联合工作组2012年2月17日发布的第一版内部草稿《Highefficiencyvideocoding(HEVC)textspecificationdraft6》资料分析:

  首先,H.265标准具有灵活的编码结构。在H.265中,将宏块的大小从H.264的16×16扩展到了64×64,以便于高分辨率视频的压缩。同时,H.265采用了更加灵活的编码结构来提高编码效率,包括编码单元(CodingUnit)、预测单元(PredictUnit) 和变换单元(TransformUnit)。

  其次,拥有灵活的块结构——RQT(ResidualQuad-treeTransform)。RQT是一种自适应的变换技术,这种思想是对H.264/AVC中ABT(AdaptiveBlock-sizeTransform)技术的延伸和扩展。对于帧间编码来说,它允许变换块的大小根据运动补偿块的大小进行自适应的调整;对于帧内编码来说,它允许变换块的大小根据帧内预测残差的特性进行自适应的调整。大块的变换相对于小块的变换,一方面能够提供更好的能量集中效果,并能在量化后保存更多的图像细节,但是另一方面在量化后却会带来更多的振铃效应。因此,根据当前块信号的特性,自适应的选择变换块大小,可以得到能量集中、细节保留程度以及图像的振铃效应三者最优的折中。

  再次,采样点自适应偏移(SampleAdaptiveOffset)。SAO在编解码环路内,位于Deblock之后,通过对重建图像的分类,对每一类图像像素值加减一个偏移,达到减少失真的目的,从而提高压缩率,减少码流。采用SAO后,平均可以减少2%~6%的码流,而编码器和解码器的性能消耗仅仅增加了约2%

  此外,自适应环路滤波(AdaptiveLoopFilter)。ALF在编解码环路内,位于Deblock和SAO之后,用于恢复重建图像以达到重建图像与原始图像之间的均方差(MSE)最小。ALF的系数是在帧级计算和传输的,可以整帧应用ALF,也可以对于基于块或基于量化树(quadtree)的部分区域进行ALF,如果是基于部分区域的ALF,还必须传递指示区域信息的附加信息。

  最后,H.265采用了并行化设计思路。当前芯片架构已经从单核性能逐渐往多核并行方向发展,因此为了适应并行化程度非常高的芯片,H.265引入了很多并行运算的优化思路。

  以五大亮点技术为支撑的H.265新标准或将再次掀起业内一场新的压缩标准争夺战。

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[责任编辑:付英男]

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