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H.265较之H.264有何优势?

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【摘要】:
h.265  h.265是itu-tvceg继h.264之后所 制定的新的视频编码标准。h.265标准围 绕着现有的视频编码标准h.264,保留原来的某些技术,同时对 一些相关的技术加以改进。新技术 使用先进的技术用以改善码流、编码质量、延时和 算法复杂度之间的关系,达到最优化设置。具体的研究内容包括:提高压缩效率、提高鲁 棒性和错误恢复能力、减少实时的时延、减少信 道获取时间和随机接入时延、降低复杂度等。h2
  h.265
  h.265是itu-tvceg继h.264之后所 制定的新的视频编码标准。h.265标准围 绕着现有的视频编码标准h.264,保留原来的某些技术,同时对 一些相关的技术加以改进。新技术 使用先进的技术用以改善码流、编码质量、延时和 算法复杂度之间的关系,达到最优化设置。具体的研究内容包括:提高压缩效率、提高鲁 棒性和错误恢复能力、减少实时的时延、减少信 道获取时间和随机接入时延、降低复杂度等。h264由于算法优化,可以低于1mbps的速度 实现标清数字图像传送;h265则可以实现利用1~2mbps的传输速度传送720p(分辨率1280*720)普通高清音视频传送。
  h.265旨在在 有限带宽下传输更高质量的网络视频,仅需原 先的一半带宽即可播放相同质量的视频。这也意味着,我们的智能手机、平板机 等移动设备将能够直接在线播放1080p的全高清视频。h.265标准也同时支持4k(4096×2160)和8k(8192×4320)超高清视频。可以说,h.265标准让 网络视频跟上了显示屏“高分辨率化”的脚步。
  h.264
  h.264,同时也是mpeg-4第十部分,是由itu-t视频编码专家组(vceg)和iso/iec动态图像专家组(mpeg)联合组 成的联合视频组(jvt,joint video team)提出的 高度压缩数字视频编解码器标准。这个标 准通常被称之为h.264/avc(或者avc/h.264或者h.264/mpeg-4avc或mpeg-4/h.264 avc)而明确 的说明它两方面的开发者。
  h.264最大的 优势是具有很高的数据压缩比率,在同等 图像质量的条件下,h.264的压缩比是mpeg-2的2倍以上,是mpeg-4的1.5~2倍。举个例子,原始文 件的大小如果为88gb,采用mpeg-2压缩标准压缩后变成3.5gb,压缩比为25∶1,而采用h.264压缩标准压缩后变为879mb,从88gb到879mb,h.264的压缩比达到惊人的102∶1。低码率(low bit rate)对h.264的高的 压缩比起到了重要的作用,和mpeg-2和mpeg-4asp等压缩技术相比,h.264压缩技 术将大大节省用户的下载时间和数据流量收费。尤其值得一提的是,h.264在具有 高压缩比的同时还拥有高质量流畅的图像,正因为如此,经过h.264压缩的视频数据,在网络 传输过程中所需要的带宽更少,也更加经济。
  h.265与h.264有何不同
  在讨论h.265有哪些 提升和优点之前,我们不 妨先来了解一下h.264。h.264也称作mpeg-4avc(advanced video codec,高级视频编码),是一种视频压缩标准,同时也 是一种被广泛使用的高精度视频的录制、压缩和发布格式。h.264因其是 蓝光光盘的一种编解码标准而著名,所有蓝 光播放器都必须能解码h.264。更重要的是,因为苹 果公司当初毅然决然抛弃了adobe的vp6编码,选择了h.264,这个标 准也就随着数亿台ipad和iphone走入了千家万户,成为了 目前视频编码领域的绝对霸主,占有超过80%的份额。h.264也被广 泛用于网络流媒体数据、各种高 清晰度电视广播以及卫星电视广播等领域。h.264相较于 以前的编码标准有着一些新特性,如多参 考帧的运动补偿、变块尺寸运动补偿、帧内预测编码等,通过利用这些新特性,h.264比其他 编码标准有着更高的视频质量和更低的码率,也因此 受到了人们的认可,而被广泛应用。
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  h.265/hevc的编码架构大致上和h.264/avc的架构相似,也主要包含:帧内预测(intra prediction)、帧间预测(inter prediction)、转换(transform)、量化(quantization)、去区块滤波器(deblocking filter)、熵编码(entropy coding)等模块。但在hevc编码架构中,整体被 分为了三个基本单位,分別是:编码单位(coding unit,cu)、预测单位(predict unit,pu)和转换单位(transform unit,tu)。
  h.265为何优于h.264
  比起h.264/avc,h.265/hevc提供了 更多不同的工具来降低码率,以编码单位来说,h.264中每个宏块(marcoblock,mb)大小都是固定的16x16像素,而h.265的编码 单位可以选择从最小的8x8到最大的64x64。信息量不多的区域(颜色变化不明显,比如车 体的红色部分和地面的灰色部分)划分的宏块较大,编码后的码字较少,而细节多的地方(轮胎)划分的 宏块就相应的小和多一些,编码后的码字较多,这样就 相当于对图像进行了有重点的编码,从而降 低了整体的码率,编码效 率就相应提高了。同时,h.265的帧内预测模式支持33种方向(h.264只支持8种),并且提 供了更好的运动补偿处理和矢量预测方法。
  反复的 质量比较测试已经表明,在相同的图象质量下,相比于h.264,通过h.265编码的 视频码流大小比h.264减少大约39-44%。由于质 量控制的测定方法不同,这个数 据也会有相应的变化。通过主 观视觉测试得出的数据显示,在码率减少51-74%的情况下,h.265编码视 频的质量还能与h.264编码视 频近似甚至更好,其本质 上说是比预期的信噪比(psnr)要好。这些主 观视觉测试的评判标准覆盖了许多学科,包括心 理学和人眼视觉特性等,视频样本非常广泛,虽然它 们不能作为最终结论,但这也 是非常鼓舞人心的结果。
  目前的hevc标准共有三种模式:main、main10和main still picture。main模式支持8bit色深(即红绿蓝三色各有256个色度,共1670万色),main10模式支持10bit色深,将会用于超高清电视(uhdtv)上。前两者 都将色度采样格式限制为4:2:0。预期将在2014年对标准有所扩展,将会支持4:2:2和4:4:4采样格式(即提供 了更高的色彩还原度)和多视图编码(例如3d立体视频编码)。
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  事实上,h.265和h.264标准在 各种功能上有一些重叠。例如,h.264标准中的hi10p部分就支持10bit色深的视频。另一个,h.264的部分(hi444pp)还可以支持4:4:4色度抽样和14比特色深。在这种情况下,h.265和h.264的区别 就体现在前者可以使用更少的带宽来提供同样的功能,其代价 就是设备计算能力:h.265编码的 视频需要更多的计算能力来解码。目前已经有支持h.265解码的芯片发布了——美国博通公司(broadcom)在今年1月初的ces大展上发布了一款brahma bcm 7445芯片,它是一个采用28纳米工 艺的四核处理器,可以同时转码四个1080p视频数 据流或解析分辨率为4096×2160的h.265编码超高清视频。
  h.265标准的 诞生是在有限带宽下传输更高质量的网络视频。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、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、提高鲁 棒性和错误恢复能力、减少实时的时延、减少信 道获取时间和随机接入时延、降低复杂度。
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