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H.265的好处有哪些?

2017年05月27日 监控技术 ⁄ 共 1513字 ⁄ 字号 暂无评论 ⁄ 阅读 1,438 次

作为新一代视频编码标准,H.265仍然属于预测加变换的混合编码框架。然而,相对于H.264,H.265 在很多方面有了革命性的变化。H.265的技术优势有:

1、灵活的编码结构

H.265与H.264最大的差异在于编码块的划分,H.264采用16x16的宏块,而H.265中,将宏块的大小从H.264的16×16扩展到了64×64,以便于高分辨率视频的压缩。同时,采用了更加灵活的编码结构来提高编码效率,包括编码单元(Coding Unit)、预测单元(Predict Unit)和变换单元(Transform Unit)。编码单元增大,能更好地利用图像相邻像素信息,对编码效率的提升贡献很大。

其中编码单元类似于H.264中的宏块的概念,用于编码的过程,预测单元是进行预测的基本单元,变换单元是进行变换和量化的基本单元。这三个单元的分离,使得变换、预测和编码各个处理环节更加灵活,也有利于各环节的划分更加符合视频图像的纹理特征,有利于各个单元更优化的完成各自的功能。H.265和H.264编码能力对比见下图:

2、灵活的块结构——RQT(ResidualQuad-tree Transform)

RQT是一种自适应的变换技术,这种思想是对H.264中ABT(Adaptive Block-size Transform)技术的延伸和扩展。在帧内预测模块中,H.265进一步丰富预测模式,将H.264原来最多9种方向预测扩展到35种;在帧间预测模块,H.265改进了亚像素插值技术以及运动矢量预测技术;熵编码模块中,H.265抛弃了性能较低的CAVLC技术,只采用CABAC技术。对于帧间编码来说,它允许变换块的大小根据运动补偿块的大小进行自适应的调整;对于帧内编码来说,它允许变换块的大小根据帧内预测残差的特性进行自适应的调整。大块的变换相对于小块的变换,一方面能够提供更好的能量集中效果,并能在量化后保存更多的图像细节,但是另一方面在量化后却会带来更多的振铃效应。因此,根据当前块信号的特性,自适应的选择变换块大小,可以得到能量集中、细节保留程度以及图像的振铃效应三者最优的折中。

3、采样点自适应偏移(SampleAdaptive Offset)

SAO在编解码环路内,位于Deblock之后,通过对重建图像的分类,对每一类图像像素值加减一个偏移,达到减少失真的目的,从而提高压缩率,减少码流。采用SAO后,平均可以减少2%~6%的码流,而编码器和解码器的性能消耗仅仅增加了约2%。

4、自适应环路滤波(AdaptiveLoop Filter)

ALF在编解码环路内,位于Deblock和SAO之后,用于恢复重建图像以达到重建图像与原始图像之间的均方差(MSE)最小。ALF的系数是在帧级计算和传输的,可以整帧应用ALF,也可以对于基于块或基于量化树(quadtree)的部分区域进行ALF,如果是基于部分区域的ALF,还必须传递指示区域信息的附加信息。

5、并行化设计

当前芯片架构已经从单核性能逐渐往多核并行方向发展,因此为了适应并行化程度非常高的芯片实现,H.265引入了很多并行运算的优化思路,用垂直和水平的边界将图像划分为一些行和列,划分出的矩形区域为一个Tile,每一个Tile包含整数个LCU(Largest Coding Unit),Tile之间可以互相独立,以此实现并行处理。除了模块性能改进,H.265标准在制定时考虑到多核化、并行化的趋势,在标准中增加了并行处理技术WPP、Tile。WPP能够让H.265的编码、解码按图像行并行,而Tile技术则按照图像分块并行。WPP和Tile都是可选配置,并不是在每个码流中都支持,而且两者只能开启一个。

 

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