[监控技术]监控中H.265较之H.264有何优势？

[摘要] 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。

　　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。

　　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)。

　　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。