新一代视频压缩标准“HEVC”：移动时代的核心技术

“平板电脑如今已经成为‘智能’便携电视机。无论画面尺寸多大，能为用户提供影像内容的设备都可以称之为电视机”。

　　利用LTE的传输频带发送HEVC视频

　　照片是NTT DoCoMo开发的HEVC软件解码处理技术的演示。播放了设想利用LTE的传输频带、以10Mbit/秒的编码速度压缩的4K影像。

　　美国电视机大型厂商VIZIO公司的首席执行官王蔚（William Wang）这样说道。他指出，对消费者来说，“电视机”的定义正在发生着巨大变化。平板电视的价格在迅速下滑。长久以来一直是家用影像设备中心的“电视接收机”将把其“主角”地位让给平板电脑和智能手机等移动终端。

　　目前，网络服务行业把首先从移动而非个人电脑开始开发的情况称为“移动优先”（Mobile First）。移动优先的举措还涉及以电视为顶点的影像技术的开发。具有代表性的视频压缩技术就是“HEVC”。

　　支撑未来10年的核心技术

　　HEVC为“High Efficiency Video Coding”的缩写，是目前主流视频压缩技术“H.264/MEPG-4 AVC”的下一代国际标准技术。2013年1月确立了用“H.265”作为ITU（国际电信联盟）的标准名称。在ISO（国际标准化机构）和IEC（国际电工委员会）则被称为“ISO/IEC 23008-2”。

　　主导制定HEVC规格的是视频压缩技术的国际标准化团体“MPEG（Moving Picture Experts Group）”和“VCEG（Video Coding Experts Group）”的共同团队。自1990年代中期“MPEG-2”实现标准化以来，视频压缩技术的新标准一直以10年更新一次的速度亮相。2013年恰逢H.264标准化大约10年。就这一意义而言，可以说HEVC是支撑未来10年的影像相关产品和影像服务的核心技术。

　　开始提出硬件编码器方案

　　照片是NTT试制的HEVC硬件编码器。利用FPGA实现。

NTT DoCoMo开始提供授权

　　HEVC的特点是，视频数据的压缩率提高至H.264的约2倍。也就是说，以约一半的编码速度即可实现与H.264相同的画质。例如，此前以2Mbit/秒的编码速度发送的视频内容，在相同的画质下约1Mbit/秒的速度就足够了。

　　这一特点适合采用通信频带受限的移动通信来发送视频的服务。这是HEVC在移动相关行业备受关注的主要原因。对于正面临智能手机普及导致的通信频带紧迫这一课题的通信运营商来说，HEVC是有望减轻通信网络负荷的新技术。

　　NTT DoCoMo从2013年3月开始授权提供支持HEVC的视频解码软件。移动终端正在不断推进显示画面的全高清（1920×1080像素）化。NTT DoCoMo打算将HEVC作为面向移动终端的全高清影像服务的王牌。该公司的解码软件为减少播放全高清影像时的延迟和丢帧情况做了改进。

　　HEVC的标准化作业有很多手机相关企业参与。现在众多企业正在开发支持HEVC的技术，2013年肯定会出现大量相应技术的提案。

　　在移动领域备受关注的理由是什么？

　　移动相关领域比电视领域更关注HEVC的理由有两个。

　　一是面向移动终端的视频发送服务的开发活跃。不只是专用服务，利用有线电视（CATV）和FTTH（Fiber To The Home）的电视影像服务企业也积极致力于移动终端视频发送服务的开发，欲将其作为新的发展方向。美国CATV运营商大力推进的“TV Everywhere”（无处不电视）移动终端服务就是其中的代表。

　　HEVC的一大特点是，采用了与移动终端和个人电脑用微处理器及图像处理用GPU正在推进的多核化相称的技术。比如，在视频压缩的过滤处理等技术中采用了面向多核并行处理的技术。

　　另一个理由是，通过广电系统、尤其是地面微波数字系统向大屏幕电视机发送影像内容时的视频压缩技术在今后数年可能不会发生太大变化。现在，发达国家的地面微波数字电视系统的主流编码格式是“MPEG-2”。今后将全面向微波数字电视过渡的新兴市场国家也大多采用“H.264”。从目前的广电基础设施置换成本来考虑，HEVC很难在地面微波数字电视领域迅速扩大。因此，视频压缩技术的进步由移动终端和移动服务引领，这种构图短时间内仍会持续。

　　全高清以上的高精细影像开发日益活跃

　　当然，这并不是说面向大屏幕电视机的影像服务不会采用HEVC。该领域备受期待的应用领域是全高清以上的高精细视频。

　　例如，具备全高清4倍分辨率的4K×2K（3840×2160像素）影像服务。为了在广电系统以及面向智能电视的网络视频服务中利用 HEVC，目前正在推进相关技术的开发。通过实现相当于H.264两倍的压缩率，通过广电系统和网络视频平台提供4K影像的服务有望成为现实。

　　LG电子与韩国公共电视台KBS共同实施了利用微波数字电视系统发送4K影像的试验，采用欧洲的微波数字电视规格“DVB-T2”，播放利用HEVC以35Mbit/秒的编码速度压缩的影像。

　　在日本，日本放送协会（NHK）面向拥有4K影像4倍分辨率的“超高清（SHV）”，正在开发支持HEVC的编解码技术。SHV是分辨率为 8K×4K（7680×4320）像素的视频。2013年2月NHK宣布，开发出了利用CATV网络传输利用H.264标准压缩的SHV视频的技术。如果能采用HEVC标准的话，有望进一步提高传输效率。

　　播放终端的量产效果可降低成本

　　支持4K视频显示的大屏幕电视产品已接连投产。今后，如果能降低使用HEVC软件和硬件技术的成本，以大屏幕电视为首的家用影像产品也极有可能全面配备HEVC技术。

　　目前，在不断普及的移动领域扩大HEVC应用的动向很多。这是因为，播放终端的市场规模非常大，因此摄影使用的摄像机、影像编辑设备以及发送服务等采用的HEVC技术有望迅速降价。

　　据参与标准化制定的技术人员介绍，HEVC的编解码处理虽比H.264要复杂，但“处理负荷只是稍微加重”。因此HEVC将比H.264等现行规格面世时更快速普及。这将促成通过微波电视、CATV、卫星电视和宽带为家庭发送全高清以上的高精细视频热潮的出现。