視頻編碼壓縮新標(biāo)準(zhǔn)H.265為何勝過H.264

在我們以往的應(yīng)用中，H.264經(jīng)常作為當(dāng)前最為先進(jìn)的壓縮標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)。比起此前的壓縮標(biāo)準(zhǔn)，H.264具有很高的壓縮性能。比如，在同等圖像質(zhì)量的條件下，H.264的壓縮比率是MPEG2的2倍以上，而對(duì)于MPEG4的壓縮效果，也達(dá)到了1.5倍-2倍的范圍。相比較H.264，新出臺(tái)的H.265能否勝任新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)職責(zé)?
H.264尚能飯否，H.265已來救場(chǎng)?
其實(shí)，究其壓縮比為何如此之高，其主要原因在于低碼率。與MPEG2和MPEG4相比，H.264壓縮技術(shù)大大地降低了用戶的下載時(shí)間和數(shù)據(jù)流量。此外，H.264還具有高質(zhì)量的流暢圖像，正是因?yàn)槿绱?，?jīng)過H.264壓縮的視頻數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中所需的帶寬更低，也更加經(jīng)濟(jì)。按理說，H.264的出現(xiàn)幾乎已經(jīng)能夠滿足我們使用中的所有基本需求，那么，H.265的出現(xiàn)又到底打算扮演一個(gè)什么樣的角色呢?
據(jù)了解，H.265是ITU-TVCEG繼H.264之后所制定的新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。前者在技術(shù)上，圍繞著現(xiàn)有的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264，在保留原來的一些成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)一些其他的技術(shù)加以改進(jìn)。比如說，在提高壓縮效率、提高魯棒性和錯(cuò)誤恢復(fù)能力等，以及減少實(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。
H.265技術(shù)優(yōu)勢(shì)
1、更大的宏塊和變換塊。相對(duì)于H.264的4×4、8×8、16×16宏塊類型，H.265引入了32×32、64×64甚至于128×128的宏塊，目的在于減少高清數(shù)字視頻的宏塊個(gè)數(shù)，減少用于描述宏塊內(nèi)容的參數(shù)信息，同時(shí)整形變換塊大小也相應(yīng)擴(kuò)大，用于減少H.264中變換相鄰塊問的相似系數(shù)。
2、使用新的MV(運(yùn)動(dòng)矢量)預(yù)測(cè)方式。區(qū)別于H.264基于空間域的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)方式，H.265擴(kuò)充更加多的方向進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測(cè)，同時(shí)將預(yù)測(cè)塊的集合由原來的空間域擴(kuò)展到時(shí)間域及空時(shí)混合域，通過率失真準(zhǔn)則計(jì)算后選擇最佳的預(yù)測(cè)塊。使用該方法，在基本模式下測(cè)試，在與H.264相同質(zhì)量的情況下，得到平均為6.1%的壓縮增益，復(fù)雜圖像的壓縮增益甚至能提高到20%。
3、更多的考慮并行化設(shè)計(jì)。當(dāng)前芯片架構(gòu)已經(jīng)從單核性能逐漸往多核并行方向發(fā)展，H.265引入了Entropyslice、WPP等并行運(yùn)算思路，使用并行度更高的編碼算法，更有利于H.265在GPU/DSP/FPGA/ASIC等并行化程度非常高的CPU中快速高效的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
4、H.265更快、更強(qiáng)。高清視頻在安防監(jiān)控中的應(yīng)用越來越普及，由此帶來了存儲(chǔ)成本與空間的急劇上升。與正在使用的H.264編碼技術(shù)相比，H.265的高壓縮率特性能夠節(jié)省一半左右的存儲(chǔ)空間，從而顯著降低了視頻的存儲(chǔ)成本。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，解決了H.265計(jì)算復(fù)雜度瓶頸后，在超高清監(jiān)控應(yīng)用方面，像H.264替換MPEG-2一樣，H.265必然會(huì)替換現(xiàn)在的H.264技術(shù)。
而今，人們?nèi)找嫦ＭS時(shí)隨地通過任何終端都能更便捷地獲取所需內(nèi)容與服務(wù)。LTE等4G無線技術(shù)以更低的每比特成本支持高得多的容量，從而提高了視頻業(yè)務(wù)的商用可行性。預(yù)計(jì)未來幾年將要求視頻內(nèi)容的帶寬進(jìn)一步降低，運(yùn)營商將獲得所需的解決方案和網(wǎng)絡(luò)靈活性，以經(jīng)濟(jì)高效地向用戶提供真正的移動(dòng)視頻和多媒體體驗(yàn)。另外，移動(dòng)終端的顯示屏技術(shù)正向著超高ppi與超高清分辨率的方向發(fā)展。因此，H.265的高壓縮率特性，將進(jìn)一步促使高清甚至超高清視頻在4G網(wǎng)絡(luò)下流暢傳輸?shù)膽?yīng)用普及。
多核處理器以高性能、低功耗優(yōu)勢(shì)正逐步取代傳統(tǒng)的單處理器成為市場(chǎng)的主流。隨著應(yīng)用需求擴(kuò)大和技術(shù)進(jìn)步，多核必將展示出其更為強(qiáng)大的性能優(yōu)勢(shì)。H.265視頻編碼技術(shù)在設(shè)計(jì)時(shí)就將并行實(shí)現(xiàn)考慮在內(nèi)。新添加的Tile劃分機(jī)制使得以往的slice、幀或GOP為單位的粗粒度數(shù)據(jù)并行機(jī)制更加適合于同構(gòu)多核處理器上的并行實(shí)現(xiàn)。Dependentslice和WPP機(jī)制解決了以往H.264等編碼技術(shù)中熵編碼環(huán)節(jié)無法并行實(shí)現(xiàn)的問題，使得整個(gè)編解碼過程中DCT、運(yùn)動(dòng)估計(jì)、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、熵編碼等任務(wù)模塊的劃分更加均衡，顯著提高并行加速比。