服务支持 . Solution
首页 > 解决方案 > 安防知识
解决方案

什么是H.265

日期:2014-10-25 阅读4101次

IPC江湖上流传的视频编码标准不下数十种,每种标准都可以说是厂商与各利益组织竞争、妥协、合作后的产物。这里我们简单把它们划为两个阶段:第一阶段可称为1080P及之前的阶段,这个阶段可称之为H.264时代;第二个阶段可称为后1080P时代,也包括目前愈演愈烈的4K时代,不过这个阶段的编码标准可称之为H.265时代。

  前言

  在网络高清领域,高清和H.264是一对紧密无间的“小伙伴”,从H.264诞生至今年的这十年间H.264对推动高清IPC的普及立下了汗马功劳,最终实现了一统江湖的局面。市面上几乎所有的IPC都是基于H.264编码,但是随着分辨率的提升,大路数的联网以及存储空间的暴增,让H.264的压缩变得越来越难以应付。基于这一点,H.265在2013年1月被国际电联(ITU)通过为下一代高清标准,其即通过提供更多不同的工具来降低码率,在同等带宽条件下,H.265将H.264的画质提升了50%,为整个安防行业带来新的变革。H.264统治了过去的十年,而未来的五年甚至十年,H.265将会成为主流,开启安防新的时代。

  H.265的诞生

  IPC江湖上流传的视频编码标准不下数十种,每种标准都可以说是厂商与各利益组织竞争、妥协、合作后的产物。这里我们简单把它们划为两个阶段:第一阶段可称为1080P及之前的阶段,这个阶段可称之为H.264时代;第二个阶段可称为后1080P时代,也包括目前愈演愈烈的4K时代,不过这个阶段的编码标准可称之为H.265时代。

  高清编码标准第一阶段: H.264胜出

  跟电信联盟最终确立了WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA三大3G标准一样,早前胜出的视频编码标准也有三种——MPEG-2、M-JPEG、H.264,其中MPEG-4问世比较早,也是最早实现硬解的,H.264也叫MPEG-4 AVC,有两个名字是因为早前它是由两个组织命名的,国际电联ITUT-T、ISO/IEC国际标准化组织分别给它取了名字。第三种标准M-JPEG是一种无需许可证的标准,具有广泛兼容性,普遍应用于诸如需要对视频序列中每一帧进行分析,一般每秒5帧以下低帧速的场合。M-JPEG还可以用来满足需要集成支持M-JPEG系统的应用需求。这三大标准中,MPEG-2出道时间早,压缩比小,占用空间大,影响也是最低的。H.264与M-JPEG是720P、1080P高清视频编码的两大主流,这得益与H.264的高压缩比和低带宽占用。

  高清编码标准第二阶段:H.265横空出世

  第一阶段的编码标准竞争犹如之前的3G标准,H.264最终成了3大标准中的WCDMA发展的最好。后1080P视频时代则是到了4G时代,如LTE一样在场的玩家所剩无几,有能力成为新一代标准的只有H.265。 从安防监控领域来看,这主要是由于产业链的快速发展,视频应用的发展朝着如下几个方面的趋势越来越明显。

  更高清晰度(Higher Definition):数字视频的应用格式从720P向1080P全面升级,随着分辨率的提升甚至出现了4K×2K、8K×4K的视频格式;

  更高帧率(Higher frame rate):视频帧率从30fps向60fps、120fps甚至240fps的应用场景升级;

  更高压缩率(Higher ComPression rate ):传输带宽和存储空间一直是视频应用中最为关键的资源,因此,在有限的空间和带宽中获得最佳的视频体验一直是用户的不懈追求。

  由于数字视频应用在发展中面临上述趋势,如果继续采用H.264编码就出现如下一些局限性:

  宏块个数的爆发式增长,会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;

  分辨率的大大增加,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;

  同一个运动的运动矢量的幅值也将随着分辨率的增加而大大增加,H.264中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;

  H.264的一些关键算法例如采用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。