HEVC编码技术

更新时间:2018-10-28 02:17:57?点击:30857 ? 行业动态

它是High Efficiency Video Coding的简称,是一种新的视频压缩标准,将全面提升视频的压缩效率。与现有的视频压缩标准H.264/AVC相比,它能将压缩效率提高一倍以上,同时可支持4K分辨率甚至8K分辨率的超高画质视频。

技术优势
视频压缩已经是我们生活中必不可少的家庭娱乐之一,如果没有它的存在,那么我们将活在一个全球范围内只有几十个电视频道的世界里,放在眼下那简直是无法想象的。数字技术首次出现在英国,那时候人们已经有了电视机,通过数字技术的不断进化演变,地面电视频道迅速地从5个发展到了30多个,极大的丰富了人们的日常生活娱乐。



H.265编码技术由中国华为公司主导,华为拥有H.265编码最多的核心专利技术,2012年8月爱立信推出首款H.265编码器,2013年2月国际电信联盟(ITU)规范通过H.265标准审核,将其命名为High Efficiency Video Coding(高效视频编码),因此,严格来说HEVC是H.265编码的正式命名。
HEVC编码技术承袭现有的H.264编码技术,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,全新HEVC编码技术为提升压缩率,将这些模块整合成3个单元,分辨率是编码单元(coding unit,CU)、预测单位(predict unit,PU) 和转换单位(transform unit,TU)。
H.264编码技术的编码单位,每个宏块固定为16×16像素,而HEVC编码技术的编码单位较为灵活,最小可以实现8×8像素编码,最大可以实现64×64像素编码。H.264帧内预测模式支持8种方向调节,而HEVC帧内预测模式支持多达33种方向调节,且提供比H.264编码技术更好的矢量预测计算方法和动态补偿处理效果。

HEVC编码技术大幅提升压缩比
HEVC全新的编码方式有效提升了视频压缩率,仅需原先的一半带宽即可播放相同质量的视频。众所周知,视频编码的码率是可以灵活控制的,以相同的视频质量为基准,HEVC编码技术相比H.264编码技术能够在视频容量减少大约39~74%,并且还能获得比H.264视频更好的信噪比(PSNR)效果。如此惊艳的表现势必巅峰整个显示产业。
HEVC编码技术有着惊人的压缩率,加上灵活的宏块像素技术,这对于Ultra HD 4K/8K超高清分辨率极为重要,即将于2015年春季正式出台的蓝光4K(3840×2160)标准将会采用H.265/HEVC编码标准,HEVC编码技术能够大幅降低蓝光4K光盘的容量需求,对于推进4K产业发展有极其重大的意义,随着蓝光光盘技术的不断演进,HEVC编码格式有望影响未来的8K(7680×4320)标准。

HEVC编码大幅提升网络视频画质
HEVC编码技术“事半功倍”的压缩率还能够在互联网在线视频领域发挥巨大作用,举例例子,用户家中10M网络带宽观看H.264 720p网络视频体验出色,观看H.264 1080p网络视频则卡顿严重,通过HEVC编码后的1080p的网络视频,则可以在10M网络带宽下流畅观看(H.264 720p/HEVC 1080p带宽需求接近)。因此,HEVC编码技术在同样的网络带宽下有效提升网络视频的画质表现。

HEVC视频编码已经开始造福百姓,并将持续影响着整个视频产业
国内的搜狐视频和迅雷视频已经开始采用HEVC编码技术进行视频处理,力求用户可以获得流畅的高品质视频体验。目前许多高清论坛也有将经典电影内容“洗版”HEVC编码的趋势,此举可为高清收藏控提升可观的存储空间利用率。展望未来,无论是即将出台的蓝光标准还是未来的8K超高清技术,更是离不开HEVC编码技术的支持。综上所述,HEVC编码技术已经开始并将持续影响着整个视频产业。

当初的人们可观看的电视内容并多
但是,现有的压缩方案,比如H.264、MPEG-4等等仍然是非常落后的技术,也许你会说像苹果iTunes中的各种视频内容下载、天空台高清电视频道的编解码器等都使用H.264技术,但如今我们正在引进更高效率视频编码(HEVC,即H.265)却仍然是不争的事实。
HEVC压缩方案可以使1080P视频内容时的压缩效率提高50%左右,这就意味着视频内容的质量将上升许多,而且可以节省下大量的网络带宽,对于消费者而言,我们可以享受到更高质量的4K视频、3D蓝光、高清电视节目内容。

视频压缩方案主要被运用在提高画面质量上
实际上,HEVC和H.264视频编码的差异是极小的,至少在主要性能上是相同的,它们都能使画面实际编码的画幅变得更大,比如从2K到4K、从4K到8K分辨率的变化,它们的目的是使得全高清视频的播放速率变得更快。Netflix公司在2013年的CES展会上已经演示过该技术。

各种4K高清设备都需要HEVC协议支持
HEVC可以被认为很快即将流行的协议标准,因为不管是3D蓝光播放器还是其他的一些流媒体播放器,它都急需一个新的编解码器,以达到播放4K内容的能力。非常可喜的是HEVC协议标准的整个框架结构已经被确定,它将在H.264标准2至4倍的复杂度基础上,将压缩效率提升一倍以上。
当然,新的编解码器也有不可避免的缺点,它们不支持大多数硬件,通常需要效率更高,更多的处理器来辅助,这意味着,如果有一个固件需要更新,而编解码器却跟不上升级速度的话,那么我们的电视机顶盒和蓝光播放机是无法播放HEVC编码内容的,需要等待解决方案出现后才能继续使用。

松下公司已明确支持HEVC协议标准
即便如此,世界上许多知名电视机品牌和媒体运营商依然将HEVC协议标准作为未来主要研发的媒体格式,比如松下公司就已经明确表态,要在其未来的4k电视及OLED电视上使用该协议。相信在不久之后,HEVC协议标准一定会以强劲的压缩效率表现,将视频压缩技术推向全新的高度,成为各电视和广播载体的标杆。


发展历史
早在2004年,ITU-T视频编 码专家组(VCEG)开始研究新技术以便创建一个新的视频压缩标准。在2004年10月,H.264/ AVC小组对潜在的各种技术进行了调查。2005年1月VCEG的会议上,VCEG开始指定某些主题为“关键技术”作进一步研究。2005年成立软件代码 库称为Key Technical Areas (KTA)用来评估这些新的“关键技术。KTA的软件是在联合模型(JM)基础上由MPEG和VCEG的视频组联合开发的,项目名称暂定为H.265和 H.NGVC(Next-generation Video Coding),此项目在2010年最终演化为由VCEG和MPEG合资项目也叫做HEVC(High efficiency video coding)。
按照NGVC的初步要求,在维持视觉质量相同的情况下,比特率较H.264/MPEG-4 AVC的高中档(high profile),计算复杂度维持在比特率较H.264/MPEG-4 AVC的高中档的1/2至3倍之间。 “H.265” 只是作为 “高性能视频编码(HEVC)”一个昵称。
2009年7月,实验结果表明比特率相较于H.264/AVC High Profile平均降低20%左右,这些结果促使MPEG与VCEG合作发起的新的标准化工作。
2010年1月,VCEG和MPEG开始发起视频压缩技术正式提案。相关技术由视频编码联合组(Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC))审议和评估,其合作小组第一次会议于2010年4月召开大会,一共有27个完整的提案。评价结果表明,一些提案在许多测试用例可以达到 只用一半的比特率并维持H.264/AVC相同的视觉质量。在这次会议上,联合项目名改称为高效率的视频编码(HEVC),并且JCT-VC小组把相关技 术集成到一个的软件代码库(HM[2])和标准文本草案规范,并进行进一步实验,以评估各项功能。[1]
2012年2月10日,在美国圣何塞召开了第99届MPEG会议。MPEG组织和ITU-T组织对JCT-VC的工作表示满意,准备于2013年1月,同时在ISO/IEC和ITU-T发布HEVC标准的最终版本。
2013年1月26号,HEVC正式成为国际标准。

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