h.265
h.265是itu-tvceg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)。新技術(shù)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。具體的研究?jī)?nèi)容包括：提高壓縮效率、提高魯棒性和錯(cuò)誤恢復(fù)能力、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。h264由于算法優(yōu)化，可以低于1mbps的速度實(shí)現(xiàn)標(biāo)清數(shù)字圖像傳送;h265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。
h.265旨在在有限帶寬下傳輸更高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)視頻，僅需原先的一半帶寬即可播放相同質(zhì)量的視頻。這也意味著，我們的智能手機(jī)、平板機(jī)等移動(dòng)設(shè)備將能夠直接在線播放1080p的全高清視頻。h.265標(biāo)準(zhǔn)也同時(shí)支持4k(4096×2160)和8k(8192×4320)超高清視頻?？梢哉f，h.265標(biāo)準(zhǔn)讓網(wǎng)絡(luò)視頻跟上了顯示屏“高分辨率化”的腳步。
h.264
h.264，同時(shí)也是mpeg-4第十部分，是由itu-t視頻編碼專家組(vceg)和iso/iec動(dòng)態(tài)圖像專家組(mpeg)聯(lián)合組成的聯(lián)合視頻組(jvt，joint video team)提出的高度壓縮數(shù)字視頻編解碼器標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)通常被稱之為h.264/avc(或者avc/h.264或者h(yuǎn).264/mpeg-4avc或mpeg-4/h.264 avc)而明確的說明它兩方面的開發(fā)者。
h.264最大的優(yōu)勢(shì)是具有很高的數(shù)據(jù)壓縮比率，在同等圖像質(zhì)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(gè)例子，原始文件的大小如果為88gb，采用mpeg-2壓縮標(biāo)準(zhǔn)壓縮后變成3.5gb，壓縮比為25∶1，而采用h.264壓縮標(biāo)準(zhǔn)壓縮后變?yōu)?79mb，從88gb到879mb，h.264的壓縮比達(dá)到驚人的102∶1。低碼率(low bit rate)對(duì)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(shù)相比，h.264壓縮技術(shù)將大大節(jié)省用戶的下載時(shí)間和數(shù)據(jù)流量收費(fèi)。尤其值得一提的是，h.264在具有高壓縮比的同時(shí)還擁有高質(zhì)量流暢的圖像，正因?yàn)槿绱?，?jīng)過h.264壓縮的視頻數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中所需要的帶寬更少，也更加經(jīng)濟(jì)。
h.265與h.264有何不同
在討論h.265有哪些提升和優(yōu)點(diǎn)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(jí)視頻編碼)，是一種視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也是一種被廣泛使用的高精度視頻的錄制、壓縮和發(fā)布格式。h.264因其是藍(lán)光光盤的一種編解碼標(biāo)準(zhǔn)而著名，所有藍(lán)光播放器都必須能解碼h.264。更重要的是，因?yàn)樘O果公司當(dāng)初毅然決然拋棄了adobe的vp6編碼，選擇了h.264，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)也就隨著數(shù)億臺(tái)ipad和iphone走入了千家萬戶，成為了目前視頻編碼領(lǐng)域的絕對(duì)霸主，占有超過80%的份額。h.264也被廣泛用于網(wǎng)絡(luò)流媒體數(shù)據(jù)、各種高清晰度電視廣播以及衛(wèi)星電視廣播等領(lǐng)域。h.264相較于以前的編碼標(biāo)準(zhǔn)有著一些新特性，如多參考幀的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、變塊尺寸運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼等，通過利用這些新特性，h.264比其他編碼標(biāo)準(zhǔn)有著更高的視頻質(zhì)量和更低的碼率，也因此受到了人們的認(rèn)可，而被廣泛應(yīng)用。
h.265/hevc的編碼架構(gòu)大致上和h.264/avc的架構(gòu)相似，也主要包含：幀內(nèi)預(yù)測(cè)(intra prediction)、幀間預(yù)測(cè)(inter prediction)、轉(zhuǎn)換(transform)、量化(quantization)、去區(qū)塊濾波器(deblocking filter)、熵編碼(entropy coding)等模塊。但在hevc編碼架構(gòu)中，整體被分為了三個(gè)基本單位，分別是：編碼單位(coding unit，cu)、預(yù)測(cè)單位(predict unit，pu)和轉(zhuǎn)換單位(transform unit，tu)。
h.265為何優(yōu)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(gè)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(qū)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(xì)節(jié)多的地方(輪胎)劃分的宏塊就相應(yīng)的小和多一些，編碼后的碼字較多，這樣就相當(dāng)于對(duì)圖像進(jìn)行了有重點(diǎn)的編碼，從而降低了整體的碼率，編碼效率就相應(yīng)提高了。同時(shí)，h.265的幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式支持33種方向(h.264只支持8種)，并且提供了更好的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償處理和矢量預(yù)測(cè)方法。
反復(fù)的質(zhì)量比較測(cè)試已經(jīng)表明，在相同的圖象質(zhì)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(zhì)量控制的測(cè)定方法不同，這個(gè)數(shù)據(jù)也會(huì)有相應(yīng)的變化。通過主觀視覺測(cè)試得出的數(shù)據(jù)顯示，在碼率減少51-74%的情況下，h.265編碼視頻的質(zhì)量還能與h.264編碼視頻近似甚至更好，其本質(zhì)上說是比預(yù)期的信噪比(psnr)要好。這些主觀視覺測(cè)試的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)覆蓋了許多學(xué)科，包括心理學(xué)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(jié)論，但這也是非常鼓舞人心的結(jié)果。
目前的hevc標(biāo)準(zhǔn)共有三種模式：main、main10和main still picture。main模式支持8bit色深(即紅綠藍(lán)三色各有256個(gè)色度，共1670萬色)，main10模式支持10bit色深，將會(huì)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(yù)期將在2014年對(duì)標(biāo)準(zhǔn)有所擴(kuò)展，將會(huì)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)。
事實(shí)上，h.265和h.264標(biāo)準(zhǔn)在各種功能上有一些重疊。例如，h.264標(biāo)準(zhǔn)中的hi10p部分就支持10bit色深的視頻。另一個(gè)，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(qū)別就體現(xiàn)在前者可以使用更少的帶寬來提供同樣的功能，其代價(jià)就是設(shè)備計(jì)算能力：h.265編碼的視頻需要更多的計(jì)算能力來解碼。目前已經(jīng)有支持h.265解碼的芯片發(fā)布了——美國(guó)博通公司(broadcom)在今年1月初的ces大展上發(fā)布了一款brahma bcm 7445芯片，它是一個(gè)采用28納米工藝的四核處理器，可以同時(shí)轉(zhuǎn)碼四個(gè)1080p視頻數(shù)據(jù)流或解析分辨率為4096×2160的h.265編碼超高清視頻。
h.265標(biāo)準(zhǔn)的誕生是在有限帶寬下傳輸更高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)視頻。對(duì)于大多數(shù)專業(yè)人士來說，h.265編碼標(biāo)準(zhǔn)并不陌生，其是itu-tvceg繼h.264之后所制定的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。h.265標(biāo)準(zhǔn)主要是圍繞著現(xiàn)有的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)h.264，在保留了原有的某些技術(shù)外，增加了能夠改善碼流、編碼質(zhì)量、延時(shí)及算法復(fù)雜度之間的關(guān)系等相關(guān)的技術(shù)。h.265研究的主要內(nèi)容包括，提高壓縮效率、提高魯棒性和錯(cuò)誤恢復(fù)能力、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。
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