說起H.265可能很多人并不太了解其究竟為何物?但對于高清視頻的全面普及所有人都趨之若鶩。 在這個(gè)電視拼4K極清，網(wǎng)絡(luò)視頻拼超清，視頻監(jiān)控拼高清的“視頻血拼”年代，人們都希望在不用大費(fèi)周章增加帶寬的前提下獲得更高清更唯美的視頻畫質(zhì)體驗(yàn)。對于這樣的期待，未來H.265很可能幫大家實(shí)現(xiàn)。H.265作為一種最新的視頻壓縮技術(shù)能在有限的帶寬下傳輸更高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)視頻，僅需H.264的一半帶寬，即可播放相同圖質(zhì)的視頻。這也意味著我們的移動(dòng)設(shè)備(手機(jī)、平板電腦)將能夠直接在線播放全高清(1080P)視頻。而H.265標(biāo)準(zhǔn)也同時(shí)支持4K(4096×2160)和8K(8192×4320)超高清視頻，可以說，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，可能在幾個(gè)月內(nèi)，你就能看到支持H.265解碼的設(shè)備上市了(如智能手機(jī)、顯卡等)。H.264統(tǒng)治了過去的五年，而未來的五年甚至十年，H.265很可能將會(huì)成為主流。此刻 ，人們不禁會(huì)問 H. 2 6 5有哪些技術(shù)優(yōu)勢，未來又會(huì)如何應(yīng)用。本文就帶大家了解 H. 265的發(fā)展現(xiàn)狀以及其未來的發(fā)展趨勢。

　　<2>H.265究竟為何物

　　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)。目前世界上的視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)主要來源于國際電聯(lián)ITU-T和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO，ITU的H.26×系列視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過了H.261、H.263,h.263+這樣一個(gè)演進(jìn)過程。而ISO的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)是MPEG系列，從MPEG1、MEPG2到MPEG4，之后兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化組合走向合作，成立了JVT，推出了在當(dāng)前最有效的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，H.264/AVC。從H.264標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布到如今已經(jīng)有五年時(shí)間，在這五年中H.264的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展，成熟度不斷提高，而 ITU— T在 H.264取得初步成功的時(shí)候 ，ITU— T的視頻編碼特別小組 VCEG于 2 0 05年 就對視頻編碼技術(shù)提出了更長遠(yuǎn)的設(shè)想。并規(guī)劃在技術(shù)成熟時(shí)推出新一代的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn) H.2 6 5。2012年8月，愛立信公司推出了首款H.265編解碼器，而在僅僅六個(gè)月之后，國際電聯(lián)(ITU)就正式批準(zhǔn)通過了HEVC/H.265標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)全稱為高效視頻編碼(High Efficiency Video Coding)，相較于之前的H.264標(biāo)準(zhǔn)有了相當(dāng)大的改善。

　　提出H.2 6 5標(biāo)準(zhǔn).是為了給音視頻服務(wù)提供更好的視頻編碼方法。音視頻服務(wù)包括會(huì)話式和非會(huì)話式音視頻服務(wù)。其中會(huì)話式音視頻服務(wù)包括視頻會(huì)議和可視電話 ，非會(huì)話式音視頻服務(wù)包括流媒體、廣播 、文檔下載 、媒體存儲(chǔ) /播放和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。 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、延遲和算法復(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)的遲延、減少信道獲取時(shí)間和隨機(jī)接入遲延、降低復(fù)雜度等。H.264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;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。

　　事實(shí)上，H.265視頻壓縮技術(shù)早在H.264發(fā)布后不久，即進(jìn)行了關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域(Key Technical Areas)技術(shù)研究和評估，并于2010年由VCEG和MPEG形成聯(lián)合項(xiàng)目HEVC(High Efficiency Video Coding)，將主要目標(biāo)定義為在1080P分辨率上，相比H.264/AVC提高一倍左右的壓縮比，并提供更高分辨率的有效支持。目前，三星、高通、博通以及華為等IT巨頭都公開展示了相關(guān)技術(shù)，可見其頗受重視，未來極有可能取代H.264成為全球主流的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。

[nextpage]

　　<2>H.265的高明之處

　　從編碼框架上來說，H.265仍然沿用了H.264的混合編碼框架，但是每個(gè)技術(shù)細(xì)節(jié)都有提升或改進(jìn)。比較大的改進(jìn)是：1)在圖像分塊以及運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、變換方面，支持更大尺寸和種類;2)更多幀內(nèi)/幀間預(yù)測、運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測和變換模式;3)增加環(huán)內(nèi)采樣自適應(yīng)濾波SAO;4)提供TILE模式，更好地支持并行處理等。這些新技術(shù)的應(yīng)用，不但有效地提高壓縮性能，也為各種處理器平臺(tái)的有效實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展了空間。

　　<3>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-4 AVC(Advanced Video Codec，高級視頻編碼)，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(intra prediction)、幀間預(yù)測(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)測單位(predict unit,PU) 和轉(zhuǎn)換單位(transform unit,TU )。

　　<3>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。以下圖為例，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)測方法。

[nextpage]

　　反復(fù)的質(zhì)量比較測試已經(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。這些主觀視覺測試的評判標(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、Main 10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)，Main 10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——美國博通公司(Broadcom)在今年1月初的CES大展上發(fā)布了一款Brahma BCM7445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。

　　<2>H.265的未來之路

　　對于普通消費(fèi)者來說，更關(guān)心的肯定是還要多久才能買到支持H.265/HEVC解碼的設(shè)備。這就要取決于很多因素了。AMD和Nvidia等顯卡巨頭可能會(huì)在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)整合H.265，盡管H.265還有許多新功能尚未添加。第一代芯片可能只適用于剛定案的標(biāo)準(zhǔn)，待將來擴(kuò)展完成后，還會(huì)做出支持H.265多視圖解碼的版本。對此杭州海康威視數(shù)字股份有限公司俞海表示已經(jīng)較為深入地評估和實(shí)現(xiàn)了H.265算法，并展示了部分相關(guān)技術(shù)。在本屆深圳安博會(huì)上，?？低暣笃聊伙@示出的H.265圖像效果，受到參展商的一致認(rèn)可。目前，H.265的主要問題在于編碼復(fù)雜度較高，產(chǎn)品的性能與成本還沒有達(dá)到平衡。相信在安防行業(yè)的共同努力下，尤其是在IC技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展后，HEVC可以逐漸取代H.264成為未來的主流。

　　就目前而言，有線電視和數(shù)字電視廣播主要采用仍舊是MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)。好消息是，H.265標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)最終可以說服廣播電視公司放棄垂垂老矣的MPEG-2，因?yàn)橥瑯拥膬?nèi)容，H.265可以減少70-80%的帶寬消耗。這就可以在現(xiàn)有帶寬條件下輕松支持全高清1080P廣播。但是另一方面，電視廣播公司又很少有想要?jiǎng)?chuàng)新的理由，因?yàn)榇蠖鄶?shù)有線電視公司在他們的目標(biāo)市場中面臨的競爭實(shí)在是有限。出于節(jié)省帶寬的目的，反而是衛(wèi)星電視公司可能將會(huì)率先采用H.265標(biāo)準(zhǔn)。

　　從長遠(yuǎn)角度看，H.265標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)成為超高清電視(UHDTV)的4K和8K分辨率的選擇。但這也會(huì)帶來其它問題。目前，還極少有原生4K分辨率的視頻內(nèi)容。H.265標(biāo)準(zhǔn)的完成意味著內(nèi)容擁有者現(xiàn)在已經(jīng)有了一個(gè)對應(yīng)的理論標(biāo)準(zhǔn)，但是他們現(xiàn)在還沒有一個(gè)統(tǒng)一的方式來傳送內(nèi)容。索尼正在計(jì)劃一個(gè)4K電影數(shù)字傳送服務(wù)，供那些購買索尼4K電視的顧客使用，并且還在今年推出了名為“Mastered in 4K”的高清藍(lán)光DVD播放器。這些1080p影片是從4K數(shù)字母版轉(zhuǎn)換而來，并且將來有望推出質(zhì)量更好的“近4K體驗(yàn)”。

[nextpage]

　　標(biāo)清(SD)，高清(HD)和8K分辨率超高清(UHD)視頻大小對比圖

　　藍(lán)光光盤協(xié)會(huì)(The Blu-ray Disc Association)正在研究在藍(lán)光光盤標(biāo)準(zhǔn)中支持4K分辨率視頻的方法，但是這可沒那么簡單。理論上H.264在擴(kuò)展后就可以擁有這個(gè)功能，但是到那時(shí)碼率問題又會(huì)浮出水面。一個(gè)H.264編碼的4K藍(lán)光電影需要的存儲(chǔ)空間遠(yuǎn)大于相同內(nèi)容的H.265版本，其大小可高達(dá)100G以上，而現(xiàn)有的播放器也不支持100-128GB的高容量可刻錄可擦寫光盤( BDXL)。

　　到目前為止，仍然沒有一個(gè)妥善解決方案，可以將4K分辨率視頻加入已有的藍(lán)光標(biāo)準(zhǔn)中并且不破壞其兼容性。雖然更新到H.265標(biāo)準(zhǔn)并不需要對光盤制造工藝進(jìn)行改進(jìn)，但卻需要制造全新的播放器才能將新的藍(lán)光光盤播放出來，雖然現(xiàn)在有些播放器可以播放高密度光盤，但那也需要進(jìn)行設(shè)備檢查升級才行。

　　另一個(gè)大問題就是游戲主機(jī)對H.265標(biāo)準(zhǔn)的支持。索尼的PS2和PS3主機(jī)推動(dòng)了DVD和藍(lán)光標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。而即將發(fā)布的PS4理論上很可能將支持4K分辨率的內(nèi)容，但4K分辨率的視頻該怎樣傳送，通過哪些標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行支持?這仍然在討論中。

　　<3>H.265在安防的絆腳石

　　既然H.265對整個(gè)視頻產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢既明顯又迅速，那為什么H.265沒有在安防領(lǐng)域產(chǎn)生大規(guī)模的覆蓋效果呢?或許專業(yè)視頻監(jiān)控提供商，杭州?？低晹?shù)字股份有限公司的高級算法經(jīng)理俞海的一席話能夠讓我們對這個(gè)問題作出回答。

　　俞經(jīng)理表示從目前來看，H.265產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與推廣，首先可能在專利方面存在風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)悉，握有H.265重要專利的企業(yè)，例如三星、高通以及聯(lián)發(fā)科，目前尚沒有表明態(tài)度愿意將其專利加入到MPEG LA的專利池中，而是保留各自分別收取專利費(fèi)的可能性。如果H.265實(shí)行分別收費(fèi)，IT產(chǎn)業(yè)鏈中其他廠家，尤其是與上述企業(yè)存在競爭業(yè)務(wù)的，很可能對該標(biāo)準(zhǔn)的支持謹(jǐn)慎從事，最終影響標(biāo)準(zhǔn)的大規(guī)模應(yīng)用。其次，具體到安防產(chǎn)業(yè)，還存在編碼芯片成本和網(wǎng)絡(luò)兼容進(jìn)程等風(fēng)險(xiǎn)。這兩個(gè)風(fēng)險(xiǎn)，可能需要安防產(chǎn)業(yè)的上下游，例如IC廠商和系統(tǒng)平臺(tái)集成廠商共同努力盡快完善，以促進(jìn)新標(biāo)準(zhǔn)的推廣。

　　H.265在安防領(lǐng)域的發(fā)展前景，除了上述可能存在的阻礙因素外，還與安防用戶類型有關(guān)。對于視頻監(jiān)控的用戶，可以粗略地劃分成行業(yè)型和消費(fèi)型兩類：行業(yè)型用戶如公安、交通、金融和能源等，一般已建或在建專用監(jiān)控平臺(tái)，這類用戶成本相對不敏感，傾向于專業(yè)型的安防設(shè)備，對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性較為重視，接受H.265可能需要較長的驗(yàn)證周期。對于消費(fèi)型的用戶，如家庭、小商鋪等，系統(tǒng)建設(shè)的成本較低，新技術(shù)的接受普及可能更快一些。所以，H.265可能會(huì)首先在第二類，也就是目前頗受看好的民用市場率先獲得應(yīng)用。

[nextpage]

　　深圳中興力維技術(shù)有限公司梁立偉認(rèn)為，隨著網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的廣泛應(yīng)用，高清視頻已經(jīng)成為市場的主流，然而目前H.264標(biāo)準(zhǔn)在高清視頻監(jiān)控應(yīng)用中呈現(xiàn)出越來越多的局限性。1080P的視頻圖像一般需要占用4~10M的帶寬，這給網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)建設(shè)帶來了較大的成本壓力。帶寬、成本、技術(shù)等原因都成為制約行業(yè)快速向高清化發(fā)展的瓶頸。H.265/HEVC標(biāo)準(zhǔn)的成熟，會(huì)給視頻帶來更高的壓縮比，降低網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)建設(shè)成本。根據(jù)安防系統(tǒng)建設(shè)模型，網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)設(shè)備通常占據(jù)建設(shè)投資40%左右。如何最大效率降低網(wǎng)絡(luò)帶寬和存儲(chǔ)空間，需要從視頻壓縮編碼入手來解決，采用H.265/HEVC標(biāo)準(zhǔn)的壓縮效率可以比H.264提升50%以上，根據(jù)估算可能帶來的投資節(jié)省高達(dá)20%!

　　對于H.265的未來，北京中盛益華科技有限公司顧長海也談了他的看法，他認(rèn)為H.265已經(jīng)在很多的技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了對H.264的全面超越。無論在功能還是性能上，H.265的功能都幾乎對前者有著覆蓋性的進(jìn)步，因此如果從這些方面看來，H.265的上位僅僅只是時(shí)間的問題。

　　目前看來，對于H.265/HEVC標(biāo)準(zhǔn)，我們?nèi)孕璩种?jǐn)慎樂觀態(tài)度。但有一點(diǎn)是肯定的：H.265標(biāo)準(zhǔn)在同等的內(nèi)容和質(zhì)量上，會(huì)顯著地減少帶寬消耗，有了H.265，高清1080P電視廣播和4K視頻的網(wǎng)絡(luò)播放將不再困難，但前提是索尼或者其它媒體巨頭能想出辦法來傳送這些內(nèi)容。同時(shí)，如果移動(dòng)設(shè)備要采用H.265標(biāo)準(zhǔn)，那么其在解碼視頻時(shí)對電量的高消耗也是各大廠商需要解決的問題。