浅谈H.265视频编解码技术标准的概念

    H.265是ITU-TVCEG继H.264之后所制定的新的视频编码标准。目前世界上的视频编解码标准主要来源于国际电联ITU-T和国际标准化组织ISO，ITU的H.26×系列视频压缩标准经过了H.261、H.263，h.263+这样一个演进过程。而ISO的视频压缩标准是MPEG系列，从MPEG1、MEPG2到MPEG4，之后两个标准化组合走向合作，成立了JVT，推出了在当前最有效的视频压缩标准，H.264/AVC。从H.264标准发布到如今已经有五年时间，在这五年中H.264的应用范围不断扩展，成熟度不断提高，而ITU—T在H.264取得初步成功的时候，ITU—T的视频编码特别小组VCEG于2005年就对视频编码技术提出了更长远的设想。并规划在技术成熟时推出新一代的视频编码标准H.265。2012年8月，爱立信公司推出了首款H.265编解码器，而在仅仅六个月之后，国际电联(ITU)就正式批准通过了HEVC/H.265标准，标准全称为高效视频编码(HighEfficiencyVideoCoding)，相较于之前的H.264标准有了相当大的改善。

    提出H.265标准.是为了给音视频服务提供更好的视频编码方法。音视频服务包括会话式和非会话式音视频服务。其中会话式音视频服务包括视频会议和可视电话，非会话式音视频服务包括流媒体、广播、文档下载、媒体存储/播放和数字摄像机。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、延迟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、减少实时的迟延、减少信道获取时间和随机接入迟延、降低复杂度等。H.264由于算法优化，可以低于1Mbps的速度实现标清数字图像传送;H.265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。

    事实上，H.265视频压缩技术早在H.264发布后不久，即进行了关键技术领域(KeyTechnicalAreas)技术研究和评估，并于2010年由VCEG和MPEG形成联合项目HEVC(HighEfficiencyVideoCoding)，将主要目标定义为在1080P分辨率上，相比H.264/AVC提高一倍左右的压缩比，并提供更高分辨率的有效支持。目前，三星、高通、博通以及华为等IT巨头都公开展示了相关技术，可见其颇受重视，未来极有可能取代H.264成为全球主流的视频压缩标准。

    传输码率优势

    H.263可以2~4Mbps的传输速度实现标准清晰度广播级数字电视(符合CCIR601、CCIR656标准要求的720*576);而H.264由于算法优化，可以低于2Mbps的速度实现标清数字图像传送;H.265HighProfile可实现低于1.5Mbps的传输带宽下，实现1080p全高清视频传输。

    除了在编解码效率上的提升外，在对网络的适应性方面H.265也有显著提升，可很好运行在Internet等复杂网络条件下。

    性能提升较高

    在运动预测方面，下一代算法将不再沿袭“宏块”的画面分割方法，而可能采用面向对象的方法，直接辨别画面中的运动主体。在变换方面，下一代算法可能不再沿袭基于傅立叶变换的算法族，有很多文章在讨论，其中提请大家注意所谓的“超完备变换”，主要特点是：其MxN的变换矩阵中，M大于N，甚至远大于N，变换后得到的向量虽然比较大，但其中的0元素很多，经过后面的熵编码压缩后，就能得到压缩率较高的信息流。

    关于运算量，H.264的压缩效率比MPEG-2提高了1倍多，其代价是计算量提高了至少4倍，导致高清编码需要100GOPS的峰值计算能力。尽管如此，仍有可能使用2013年的主流IC工艺和普通设计技术，设计出达到上述能力的专用硬件电路，且使其批量生产成本维持在原有水平。5年(或许更久)以后，新的技术被接受为标准，其压缩效率应该比H.264至少提高1倍，估计对于计算量的需求仍然会增加4倍以上。随着半导体技术的快速进步，相信届时实现新技术的专用芯片的批量生产成本应该不会有显著提高。因此，500GOPS，或许是新一代技术对于计算能力的需求上限。

    H.264统治了过去的五年，而未来的五年甚至十年，H.265很可能将会成为主流。