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走进H.265技术:技术有优势 存储有难题

导读: H.265标准主要是围绕着现有的视频编码标准H.264,在保留了原有的某些技术外,增加了能够改善码流量、编码质量、延时及算法复杂度之间的关系等相关的技术。H.265研究的主要内容包括,提高压缩效率、提高影像进化性和错误恢复能力、减少实时的时延、减少影像频道获取时间和随机接入时延、降低复杂度。

  H.265标准自从去年被确认后,目前中国各大安防企业已纷纷推出新产品,其发展的趋势渐趋火热。同时配合着4K影像技术的发展,H.265编译码发展越发重要,相信在2014年底之前,会有更多支持H.265的产品推出。

  H.265标准的诞生是在有限带宽下传输更高质量的网络影像。对于大多数专业人士来说,H.265编码标准并不陌生,其是ITU-TVCEG继H.264之后所制定的视频编码标准。H.265标准主要是围绕着现有的视频编码标准H.264,在保留了原有的某些技术外,增加了能够改善码流量、编码质量、延时及算法复杂度之间的关系等相关的技术。H.265研究的主要内容包括,提高压缩效率、提高影像进化性和错误恢复能力、减少实时的时延、减少影像频道获取时间和随机接入时延、降低复杂度。

  H.265技术具有绝对优势

  首先,H.265标准具有灵活的编码结构。在H.265中,将宏块(Macro Block)的大小从H.264的4×4、8×8、16×16扩展到了32×32、64×64、甚至于128×128的宏块,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(Coding Unit)、预测单元(Predict Unit)和变换单元(Transform Unit)。

  其次,拥有灵活的块结构—RQT(Residual Quad-tree Transform)。RQT是一种自我调整的变换技术,这种思想是对H.264/AVC ABT(Adaptive Block-size Transform)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我调整的调整;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我调整的调整。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影像细节,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、细节保留程度以及影像的振铃效应三者最优的折中。

  再次,采样点自我调整偏移(Sample Adaptive Offset)。SAO在编译码环路内,位于Deblock之后,通过对重建影像的分类,对每一类影像画素值加减一个偏移,达到减少失真的目的,从而提高压缩率,减少码流量。采用SAO后,平均可以减少2%~6%的码流量,而编码器和译码器的性能消耗仅仅增加了约2%此外,自我调整环路滤波(Adaptive Loop Filter)。ALF在编译码环路内,位于De-block和SAO之后,用于恢复重建影像以达到重建影像与原始影像之间的均方差(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(quad tree)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。

  H.265编码遇到存储难题

  H.265编码在视频存储方面也是一大难题,使用蓝光光盘存储4K视频可行吗?目前仍是个难处,理论上这是H.264格式编码的一种扩展,但空间仍然是个难题。采用H.264视频编码的4K电影需具备至少100G空间蓝光盘片,那么在监控领域你又是否能找到100G支持可擦写的光盘呢?

  换句话说,尽管H.265编码和芯片已经准备就绪,其仍然缺乏4K内容支持,与现有蓝光光盘标准兼容性、存储空间和回放成为最大绊脚石。或许,这就是H.265最大的挑战吧。

  另外,目前H.265的视频压缩技术、区域分类技术,还停留在少数几个厂家里;如果涉及收费,必然提高设备成本,而这些成本,就会进一步转嫁到用户身上。

  在此一些专家的看法是:

  1、H.265必须满足特定条件:银行安防系统通常每隔四到五年就进行一次更新换代。随着视频监控技术的发展,宽动态性能的提升,摄影机本身性能的增强,会有更多复杂的信息在网络上传送,但是带宽却没有提升的前提下,H.265技术才会应用到实际安防项目中。

  2、硬件的问题:H.265虽然可以少占用带宽,却提高了硬件性能消耗,这就要求不管是前端还是后端,都必须有一个高性能的硬件处理H.265的编码、译码等问题。

  3、H.265专利问题:随着市场经济的发展,将会有很多相应的解决方法或更好的技术,但是这些需要时间做前提。

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