视频编解码标准H.265 H.264优劣之辩

说到提高视频监控的视频流质量,就不得不提目前效率最高的视频编解码技术标准H.265。H.265,也称为HEVC(高效视频编码),是一种视频编码技术,旨在大大降低视频流的比特率,同时保持最高的可用图像质量。与其前身技术(H.264)相比,H.265可以提供约两倍的压缩比,同时保证相同的视频质量;或者在码流相同的情况下,图像质量可以得到很大的提高。理论最高分辨率为8192*4320,包括8K UHD格式。

视频编解码标准H.265 H.264的优劣之辩

随着IPC的快速发展和大量部署,安防视频监控的高清化进程不断深入,前端设备的镜头规格和后端设备的显示分辨率同步提升,视频编解码的标准也需要相应改变。

265的优势

随着H.265格式进入市场,逐渐开始在高清IP摄像机和NVR产品中部署。H.265能减少50%左右的存储容量是因为其算法的效率提高。H.265和H.264视频编解码技术的工作原理是通过比较单个视频帧来寻找重复帧。这些冗余的部分将被少量能够代表原始内容的替代数据信息所取代。它们之间的区别在于H.265技术放大/缩小CTU(编码树单元)块的能力。H.265的CTU大小在4 * 4到64 * 64之间,而H.264技术只允许16*16大小的CTU块。为了增强CTU分割,以及更好的运动补偿和空间预测,需要提高许多信号处理能力。

除了使用CTU来减少比特流,H.265还依靠并行计算来使自己的编码过程更快。它支持AVX/AVX2、FMA3/FMA4等扩展,图像的单个矩形区域在运算过程中相互独立,从而支持并行处理。H.265还有一个H.264没有的能力,即WPP(波前并行处理)技术,这是一种决策树技术,可以使压缩过程更加高效。

综上所述,H.265压缩技术是一种高效的视频编码技术,相比其前身技术在三个方面有了很大的提升。H.265技术意味着更流畅的视频播放、更低的延迟和更小的存储空间。对于先进的高清、智能安防视频监控领域,更好的图像质量意味着后期智能处理和分析的操作空间更大;更低的比特流和存储空间意味着更低的总拥有成本,从技术角度看利大于弊。

但是H.265离大规模部署还很远。从长远来看,H.264和H.265应该会长期共存。

H.265发展的障碍

目前H.265技术发展的障碍很大程度上来自于优化后的H.264技术(目前H.264是业界大多数场景下可用的技术标准)和高昂的升级成本。另外,影响H.265发展的原因还可能是要考虑到产业链因素——,要改进生产设备和工艺才能生产出兼容H.265标准的设备,专利授权费。

1.实验室测试的局限性

根据ICT-VC(视频编码联合协作组)的测试,H.265的压缩率比H.264提高了一倍,然而这只是实验室的测试数据,并不是实际测试的数据,所以根本不能反映真实环境的复杂程度。所以目前H.265宣称的压缩性能比H.264的双倍提升还停留在理论值。

另一方面,H.264在业界已经被采用了10多年,其性能已经被用户所熟知。同时拥有最丰富的编解码选择,产业链有芯片和板卡厂商的支持,各方面趋于稳定。

2.高昂的专利费。

阻碍H.265广泛部署的另一个问题是专利许可。H.264已经让行业内很多企业受益,而H.265并不是免费的新工具。H.265现阶段还没有普及,专利归属问题没有统一解决,专利成本高。对于安防公司来说,这是一个不得不面对的问题,也是需要认真考虑的问题,因为这关系到制造以及给客户带来的成本增加:为了兼容新标准,前后设备需要更新升级,那么如何才能让客户确信所有额外的花费都是值得的?

视频编解码标准开发的后续工作

视频编解码的发展基本可以用10年来概括:1994年,MPEG2应运而生。2003年,H.264标准出现。2013年,H.265出现。

MPEG2出现的时候,行业的焦点主要在DVD播放机和标清电视上。MPEG2可以很好的用在这些设备上。随后,H.264的出现满足了IT、移动互联网和高清分辨率的要求,促进了高清数字电视、互联网视频、移动视频、视频监控、蓝光视频等应用的发展。H.265也有自己的优势,将用于超高清超高清场景、云计算等高级应用。

随着H.265的开发和应用,其创始人ICT-VC成立了一个新的团队(IVET),专注于更强的压缩技术。与此同时,另一个组织,AOM(开放媒体联盟),成立了,这是定位于创建互联网视频标准。其成员包括一些互联网和技术相关的企业,如微软、谷歌、英特尔、亚马逊等。

就安全性而言,H.265标准在技术上有其领先地位,但H.264在现阶段更易获得,也更经济,所以不存在全局最优的编解码标准,只有满足场景需求的最合适的标准。但可以预见的是,由于不同组织的投入和竞争,视频编解码标准的演进将会加快。或许未来视频编解码的发展将不再遵循10年发展规律,进入更快的发展节奏。

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