h265(HEVC)编解码相关技术概述

H265(HEVCHeighEfficiencyVideoCoding)介绍1 概要H.265(高效率视频编码(HEVC))是现行"H.264/MPEG-4AVC”标准于 2003 年实现标准化以来时隔 10 年推出的新标准，将成为支撑未来十年的影像服务和产品的视频压缩技术。其特点是，支持 1080p 以上的 4Kx2K 和 8Kx4K 分辨率，将视频压缩率提高至 H.264 的约 2 倍。也就是说，能以原来一半的编码速度发送相同画质的视频。例如，按照 20Mbit/秒发送的 H.264 格式视频容，在相同画质的条件下用 HEVC 格式只需 10Mbit/秒的速度。1.1 H.265 发展背景H.264 虽然是一个划时代的数字视频压缩标准，但是随着数字视频产业链的高速发展，H.264 的局限性逐步显现，并且由于 H.264 标准核心压缩算法的完全固化，并不能够通过调整或扩充来更好地满足当前高清数字视频应用。视频应用向以下几个方面发展的趋势愈加明显：(1) 高清晰度(HigherDefinition):数字视频的应用格式从 720P 向 1080P 全面升级，在一些视频应用领域甚至出现了 4K*2K、8K*4K 的数字视频格式(2) 高帧率(Higherframerate):数字视频帧率从 30fps 向 60fps、120fps 甚至 240fps 的应用场景升级(3) 高压缩率(HigherCompressionrate):传输带宽和存储空间一直是视频应用中最为关键的资源，因此，在有限的空间和管道中获得最佳的视频体验一直是用户的不懈追求。由于数字视频应用在发展中面临上述趋势，如果继续采用 H.264 编码就出现如下一些局限性：(1) 宏块个数的爆发式增长，会导致用于编码宏块的预测模式、运动矢量、参考帧索引和量化级等宏块级参数信息所占用的码字过多，用于编码残差部分的码字明显减少。即：单个宏块所表示的图像容的信息大大减少，导致 4*4 或 8*8 块变换后的低频率相似程度也大大提高，会出现大量的冗余(2) 分辨率的大幅增加，表示同一个运动的运动矢量的幅值将大大增加，H.264 中采用一个运动矢量预测值，对运动矢量差编码使用的是哥伦布指数编码，该编码方式的特点是数值越小使用的比特数越少。因此，随着运动矢量幅值的大幅增加，H.264 中用来对运动矢量进行预测以及编码的方法压缩率将逐渐降低。(3) 并行度比较低H.264 的一些关键算法，例如采用 CAVLC 和 CABAC 两种基于上下文的熵编码方法 、deblock 滤波等都要求串行编码，并行度比较低。针对 GPU/DSP/FPGA/ASIC 等这种并行化程序非常的 CPU，H.264 的这种串行化处理越来越成为制约运算性能的瓶颈。基于以...