在保證視頻圖像質(zhì)量的前提下，HEVC通過增加一定的計(jì)算復(fù)雜度，可以實(shí)現(xiàn)碼流在H.264/AVC的基礎(chǔ)上降低50%。為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，HEVC采用了一些全新的編碼技術(shù)，比如：基于LCU（Largest Coding Unit）和四叉樹（Quad Tree）的靈活編碼結(jié)構(gòu)[1]、大尺寸變換單元結(jié)構(gòu)的選擇[3]、改進(jìn)的去方塊濾波技術(shù)以及HEVC的并行化改進(jìn)設(shè)計(jì)等。 今天主要介紹一下HEVC/H.265編器碼中的熵編碼。

1、HEVC編碼過程中的熵編碼：

1）HEVC的視頻碼流結(jié)構(gòu)

2）transquantbypass_flag和skip_flag編碼

3）prediction mode編碼

prediction mode包括MODE_INTRA和MODE_INTER兩種模式，當(dāng)slice type=I_Slice時(shí)，prediction mode=MODE_INTRA，當(dāng)slice type=P_Slice/B_Slice時(shí)，prediction mode可以是MODE_INTER，也可以是MODE_INTRA，后者將采用intra的預(yù)測(cè)方式，編碼預(yù)測(cè)方向信息。為了節(jié)省碼字，slice type=I_Slice時(shí)預(yù)測(cè)信息不寫入碼流，只對(duì)P_Slice和B_Slice的prediction mode進(jìn)行編碼。

4）partition size編碼

這也是和H.264僅有symmetric類型不同之處，這樣考慮主要是為了照顧一些大尺寸圖像的紋理分布特性。其中INTRA_MODE只有2Nx2N和NxN兩種形態(tài)。

2、predition infomation編碼

當(dāng)采用INTRA_MODE預(yù)測(cè)模式時(shí)需要編碼luma/chroma intra direction，HEVC/H.265編碼中采用了多達(dá)35種幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式，除了planar模式和DC模式外采用了33種基于方向的預(yù)測(cè)模式[6]，精確地從更多的方向消除視頻的空間冗余性，進(jìn)一步提高幀內(nèi)模式的編碼效率。HEVC提出的planar模式能夠更好得預(yù)測(cè)畫面的平坦區(qū)域，對(duì)于高分辨率的大塊區(qū)域可以取得較好的預(yù)測(cè)效果。split_flag， skip_flag， luma direction在HEVC熵編碼中的上下文建模屬于典型的運(yùn)用空間相鄰的同類語法元素作為依據(jù)的設(shè)計(jì)，上下文選擇的依據(jù)是左側(cè)CU和上側(cè)CU的信息[2]，但是在選擇top direction時(shí)，HEVC并沒有采用上面LCU的CU direction作參考，僅僅在LCU內(nèi)部CU編碼時(shí)會(huì)用到上面CU的direction作為參考[4]，這和H.264中選擇上面宏塊的預(yù)測(cè)模式有所不同。當(dāng)采用INTER_MODE模式進(jìn)行編碼時(shí)，需要編入ref_frame_idx，mvp_idx，mvd信息，因?yàn)閜rediction info是基于PU為單位進(jìn)行編碼的，所有針對(duì)不同的PU分割類型要對(duì)每一個(gè)PU塊的mv信息進(jìn)行編碼。 當(dāng)一個(gè)LCU中所有的CU數(shù)據(jù)信息編碼完成之后要進(jìn)行terminate標(biāo)識(shí)位編碼。

本文結(jié)合前段時(shí)間所做的軟件建模工作對(duì)HEVC的熵編碼過程進(jìn)行了分析，接下來的工作主要致力于編碼器的硬件實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)。為了提高硬件設(shè)計(jì)的吞吐率，硬件算術(shù)編碼引擎采用可處理multi-bins的多級(jí)流水線結(jié)構(gòu)，diff-banks SRAM來存儲(chǔ)上下文表格，針對(duì)不同大小TU塊的殘差數(shù)據(jù)編碼過程，提出合理的ping-pong結(jié)構(gòu)來避免掃描過程和編碼過程的等待，縮短編碼周期；為了更好的控制datapath處理過程，采用高效的轉(zhuǎn)換狀態(tài)機(jī)來處理各個(gè)語法元素的編碼過程。

HEVC編碼器在語法方面上的新特性解析

HEVC標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)越性：

一、任意點(diǎn)解碼和碼流拼接

H.264/AVC中，碼流必須從一個(gè)包含關(guān)鍵幀的IDR單元開始，它必須不依賴NAL中的前置的包就可以獨(dú)立解碼。IDR是封閉GOP的標(biāo)志性組成部分。

新的純隨機(jī)讀?。–RA）語法定義了如何使用處于隨機(jī)讀取點(diǎn)（RAP）位置的關(guān)鍵幀。

比如說，告訴解碼器從一個(gè)臨時(shí)有效的位置直接開始解碼，忽略之前的視頻數(shù)據(jù)，此方法稱為開放式的GOP操作。

隨機(jī)位置讀取的支持對(duì)頻道切換、拖動(dòng)操作和動(dòng)態(tài)流服務(wù)是十分關(guān)鍵的。

某些解碼順序在CRA幀之后，顯示順序在CRA幀之前的幀可能會(huì)參考解碼器buffer中還不存在的幀，于是這些解碼器無法解碼的幀就只能被丟棄?；谶@種情況，這些幀被定義為拖動(dòng)可跳過的前置幀（RASL）。

不同的碼流之間切換可以通過斷點(diǎn)連接幀（BLA）來拼接。簡(jiǎn)單的把需要切換的碼流的RAP幀標(biāo)記為BLA放到當(dāng)前幀的下一個(gè)CRA幀的地方，然后傳輸新碼流就可以完成碼流拼接的工作。

RAP幀可以是IDR、CRA、BLA幀，CRA和BLA的后面都可能跟隨著RASL幀（BLA的NAL單元的標(biāo)記可定）。BLA幀之后的RASL幀解碼器必須拋棄，因?yàn)樗鼈兛赡軈⒖剂似唇忧霸创a流的幀導(dǎo)致無法解碼。

還有一種解碼順序在RAP幀之后，顯示順序在RAP幀之前的幀，叫做拖動(dòng)可解碼的前置幀（RADL），這種幀不會(huì)參考解碼順序在RAP之前的幀。

RASL和RADL可以統(tǒng)稱為前置幀（LP）。

解碼和顯示順序都在RAP幀之后的幀叫做后置幀，它們不可以將LP作為它們的參考。

二、臨時(shí)分層編碼

類似H.264/AVC的可伸縮編碼擴(kuò)展（SVC）的功能，HEVC可以在NAL的頭上臨時(shí)定一個(gè)分級(jí)預(yù)測(cè)的層。這樣就可以只解析到NAL層面就實(shí)現(xiàn)可伸縮性。

某些情況下，針對(duì)同一個(gè)碼流，解碼器可以自主決定臨時(shí)解碼層的數(shù)量。從低級(jí)子層到更高級(jí)子層切換的操作可以在臨時(shí)子層幀（TSA）和步進(jìn)臨時(shí)子層幀（STSA）完成。

TSA點(diǎn)允許切換到比當(dāng)前子層高的任意子層，STSA只允許切換到只比當(dāng)前子層高一級(jí)的下一層（除非更高的層也包含TSA或者STSA幀）。

三、擴(kuò)展參數(shù)集

新加入VPS元數(shù)據(jù)描述包括臨時(shí)層級(jí)依賴在內(nèi)的編碼視頻的全部特征。主要目的是增強(qiáng)在系統(tǒng)層的兼容擴(kuò)展性。

比如說，對(duì)未來可伸縮編碼或者多視角的視頻需要被舊的解碼器解碼時(shí)，那么它就可以方便地忽略那些高級(jí)解碼器才需要的碼流擴(kuò)展信息。

四、參考幀集和參考幀列表

為了管理解碼多參考幀，已解碼好的幀被放在解碼幀緩沖區(qū)（DPB）中并被詳細(xì)標(biāo)記以供碼流中后續(xù)的幀參考。每個(gè)片的頭部都會(huì)包含一個(gè)幀序計(jì)數(shù)器（POC）以定位那些幀。

保留下來用以參考的幀集合叫做參考幀集合（RPS）。

H.264/AVC的DPB中有兩個(gè)幀的列表，分別叫做參考幀列表0和參考幀列表1。定位具體幀的索引叫做參考幀索引，如果列表中只有一個(gè)幀，則參考幀索引為0，不在碼流中傳輸。單向預(yù)測(cè)時(shí)，可以從0和1兩個(gè)列表中選出一個(gè)幀。雙向預(yù)測(cè)時(shí)，則會(huì)從兩個(gè)列表中各選一幀。

定位RPS和將參考幀列表用于幀間參考的語法比前代H.264/AVC的設(shè)計(jì)對(duì)丟包的兼容性更好，在拖動(dòng)和其它播放模式下（快進(jìn)、快退、動(dòng)態(tài)碼流切換等）也能工作地更好。

HEVC編碼器/H.265編碼器的這項(xiàng)優(yōu)化的關(guān)鍵是讓語法更加明確可展現(xiàn)，避免了之前對(duì)解碼器解碼過程中的中間狀態(tài)和臨時(shí)值的依賴。而且還比H.264/AVC中的語法更加簡(jiǎn)化了。

H.265/HEVC編碼器對(duì)安防行業(yè)發(fā)展的影響

現(xiàn)在4K超高清應(yīng)用已經(jīng)應(yīng)用到安防行業(yè)，類似于當(dāng)年H.264/AVC，H.265/HEVC編碼器也會(huì)逐漸應(yīng)用到安防行業(yè)，但這需要各個(gè)配套環(huán)節(jié)成熟起來。

參考當(dāng)年H.264/AVC的普及過程，H.264/AVC于2003年正式頒布為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，在接下來的2到5年時(shí)間里，很多人用各種DSP去實(shí)現(xiàn)編解碼器，比如ADI的blackfin561、TI的DM642。當(dāng)時(shí)這些DSP內(nèi)部都沒有硬件加速器，只是一核或兩核通用DSP，只能軟件優(yōu)化實(shí)現(xiàn)。再后來，TI推出達(dá)芬奇系列SOC，此時(shí)芯片帶有幾個(gè)硬件加速器和多個(gè)處理核，在上面開發(fā)H.264/AVC編解碼器時(shí)，軟件優(yōu)化同時(shí)調(diào)用加速器提升效率，同時(shí)芯片的處理能力提升很多。同時(shí)國(guó)內(nèi)的海思也推出編解碼器ASIC化的SOC方案，安霸也推出類似SOC方案。再后來TI推出Netra系列芯片，在SOC上嵌入更多加速器，編解碼能力大幅提升，此時(shí)的編解碼器設(shè)計(jì)變得異常簡(jiǎn)單，只需調(diào)用廠商提供的接口調(diào)用硬件編解碼器即可。

現(xiàn)階段，IPC、DVR、NVR中的H.264/AVC編解碼器都是用加速器和ASIC實(shí)現(xiàn)的，已經(jīng)沒有軟件優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)模式了。

反觀H.265/HEVC現(xiàn)在情況，鑒于其復(fù)雜度和主要編碼對(duì)象大分辨率的情況，再在通用多核DSP平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)軟件優(yōu)化已經(jīng)不可能，只能由芯片廠家用ASIC或加速器方案實(shí)現(xiàn)。但是芯片設(shè)計(jì)周期通常很長(zhǎng)，尤其是經(jīng)過幾代芯片才會(huì)穩(wěn)定下來，現(xiàn)在H.265/HEVC標(biāo)準(zhǔn)頒布才有一年多時(shí)間，所以芯片廠家成熟方案推出還為時(shí)過早。

同時(shí)在超高清采集成像、顯示部分上下游環(huán)節(jié)也還沒有完全大量應(yīng)用。相信在未來幾年里，H.265/HEVC編解碼芯片推出后，將和4K超高清應(yīng)用變成相互促進(jìn)的過程，共同走向普及。但在標(biāo)清和部分全高清應(yīng)用，仍會(huì)使用H.264/AVC編解碼方案。

H.265/HEVC編碼器產(chǎn)品化后，對(duì)安防各個(gè)行業(yè)架構(gòu)都會(huì)產(chǎn)生影響。不僅僅是簡(jiǎn)單的視頻編碼器由H.264/AVC替換為H.265/HEVC，對(duì)前端成像采集、平臺(tái)架構(gòu)、存儲(chǔ)、后端顯示、都有明顯的影響。浙江宇視科技有限公司從很早之前就已經(jīng)在各個(gè)環(huán)節(jié)做好充分準(zhǔn)備，已經(jīng)推出了4KUHDV的IPC,型號(hào)為HIC5681-L。已經(jīng)在鏡頭設(shè)計(jì)、ISP成像處理、網(wǎng)絡(luò)傳輸、平臺(tái)架構(gòu)、矩陣存儲(chǔ)等各個(gè)方面做好充足準(zhǔn)備。

HEVC/H.265編碼器復(fù)雜度和可實(shí)現(xiàn)性并存

1、軟件及硬件提升帶動(dòng)視頻編碼發(fā)展

由軟件和硬件提供的不斷加強(qiáng)的處理能力帶動(dòng)了視頻壓縮編碼的發(fā)展。新興的HEVC視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)意在相對(duì)于H.264/AVC將其編碼效率提高一倍，并且用一半的比特率就能傳送相同質(zhì)量的視頻。HEVC解碼器的復(fù)雜性與H.264/AVC解碼器相比好像沒有顯著的不同,這使得HEVC解碼軟件在當(dāng)前的硬件上非常實(shí)用。HEVC編碼器/H.265編碼器預(yù)計(jì)將會(huì)比H.264/AVC編碼器復(fù)雜上數(shù)倍，并在未來的數(shù)年內(nèi)成為一項(xiàng)研究主題。

2、HEVC實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性成本不明顯

HEVC編碼器，以實(shí)現(xiàn)卓越的壓縮性能的復(fù)雜性成本并不明顯。雖然某些方面的設(shè)計(jì)其他比H.264/AVC需要更多的處理，等各個(gè)方面都進(jìn)行了簡(jiǎn)化。

3、軟解碼的可行性加速HEVC推廣

實(shí)時(shí)軟件解碼的HEVC比特流是非常可行的，目前的發(fā)電設(shè)備：1080p60的解碼的筆記本電腦或臺(tái)式機(jī)，移動(dòng)設(shè)備上（包括合理的比特率范圍內(nèi)）和480p30解碼。這樣的性能是可以實(shí)現(xiàn)的，而無需依靠在解碼過程中的多個(gè)內(nèi)核。這是很重要的，因?yàn)樗商峁┛焖?，廣泛采用HEVC軟件路徑。

在編碼器方面，需要大量的額外工作作出實(shí)時(shí)編碼器，提供媲美的HM編碼器的壓縮效率。預(yù)計(jì)這將在今后幾年里是一個(gè)活躍的研究領(lǐng)域。

H.265/ HEVC編碼標(biāo)準(zhǔn)的專利授權(quán)問題尚未明確

1、H.265/ HEVC編碼標(biāo)準(zhǔn)建立在眾多專利技術(shù)之上

效率更高的HEVC編碼標(biāo)準(zhǔn)(H.265編碼)即將通過，對(duì)于更高分辨率和更精巧的數(shù)字視頻產(chǎn)品設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)適用性。HEVC之所有尚未大范圍推廣其中一個(gè)重要因素是專利使用權(quán)費(fèi)問題。與H.264一樣，HEVC的出現(xiàn)建立在一系列的專利技術(shù)上，而HEVC編碼器解碼器的上市該如何給予專利持有者知識(shí)產(chǎn)權(quán)補(bǔ)充也是尚未解決的問題。2012年6月，一站式專利授權(quán)組織和H.264專利池組織者M(jìn)PEGLA宣布要申請(qǐng)HEVC必不可少的專利，2013年2月舉行的第三次會(huì)議有25位響應(yīng)者。

2、專利授權(quán)涉及費(fèi)用問題尚未明確

不過，根據(jù)MPEGLA官員的話，沒有為專利使用費(fèi)指引發(fā)布乃至將合并一個(gè)專利集團(tuán)的保證設(shè)定時(shí)間表，因?yàn)槠渌麑＠虬呋蚋鱾€(gè)持權(quán)者可能決定單獨(dú)主張他們的權(quán)利。一些細(xì)分市場(chǎng)，最突出的是芯片、編碼及其它設(shè)備供應(yīng)商，面對(duì)此不確定性將可能加緊其與HEVC有關(guān)的工作，并且為可能的專利權(quán)做儲(chǔ)備。不過，其它細(xì)分市場(chǎng)，特別是試圖獲得HEVC編碼提供的帶寬節(jié)省的免費(fèi)流媒體內(nèi)容分配商，幾乎肯定將等待許可權(quán)使用費(fèi)情況明了。

目前，供應(yīng)商申請(qǐng)的H.265HEVC技術(shù)專利可能高達(dá)500項(xiàng)之多。但截至目前，誰擁有哪些專利?數(shù)量有多少?以及廠商們預(yù)計(jì)的授權(quán)費(fèi)用等，都尚未明朗。

HEVC編碼技術(shù)狙擊Google VP8/WebM

HEVC編碼技術(shù)狙擊Google VP8/WebM，Google在視頻編解碼市場(chǎng)上棋逢對(duì)手。市場(chǎng)份額競(jìng)爭(zhēng)將起。

1、國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）通過H.265編碼標(biāo)準(zhǔn)速度驚人

早在1999年，H.264編碼技術(shù)已比較完善，然而，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）一直到2003年3月才正式審核通過H.264編碼標(biāo)準(zhǔn)。2012年8月愛立信推出就首款了H.265編碼器，半年后，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）規(guī)范以驚人的速度通過H.265標(biāo)準(zhǔn)審核。

2、快速推出H.265/HEVC編碼標(biāo)準(zhǔn)狙擊巨頭

為何H.264和HEVC編碼技術(shù)的待遇差距如此之大？原因是HEVC編碼技術(shù)有一個(gè)強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，HEVC視頻編碼技術(shù)必須盡快建立標(biāo)準(zhǔn)來抗衡。這個(gè)對(duì)手就是Google?VP9/WebM視頻編碼技術(shù)，目前Google?VP8/WebM編碼技術(shù)主要針對(duì)HTML5和云播放領(lǐng)域，Google旗下的YouTube視頻網(wǎng)站已采用VP8/WebM編碼技術(shù)進(jìn)行編碼（未來會(huì)采用VP9/WebM編碼技術(shù)），考慮到Y(jié)ouTube的強(qiáng)勢(shì)，Google?VP9/WebM編碼技術(shù)是HEVC編碼技術(shù)不得不重視的對(duì)手。

所幸的是，在家電領(lǐng)域，目前Google的影響力相對(duì)有限，三星、索尼、LG、夏普、松下、蘋果等國(guó)際巨頭的支持HEVC編碼技術(shù)有著相對(duì)光明的前景。2015年春季，一旦藍(lán)光4K標(biāo)準(zhǔn)確定采用HEVC編碼格式（幾乎板上釘釘），那么HEVC編碼格式的未來將無需擔(dān)憂。

3、HEVC編碼器性能優(yōu)越

相比H.264，H.265提供了更多不同的工具來降低碼率。H.265的編碼單位可以選擇從最小的8x8到最大的64x64。信息量不多的區(qū)域(顏色變化不明顯，比如天空的灰色部分)劃分的宏塊較大，編碼后的碼字較少，而細(xì)節(jié)多的地方(細(xì)節(jié)變化較多，比如大樓部分)劃分的宏塊就相應(yīng)的小和多一些，編碼后的碼字較多，這樣就相當(dāng)于對(duì)圖像進(jìn)行了有重點(diǎn)的編碼，從而降低了整體的碼率，編碼效率就相應(yīng)提高了。這個(gè)過程有點(diǎn)像“感興趣區(qū)域編碼”，針對(duì)重要的更多關(guān)鍵細(xì)節(jié)的部分進(jìn)行增強(qiáng)劃塊，無更多關(guān)鍵細(xì)節(jié)的部分進(jìn)行簡(jiǎn)單劃塊，但是這個(gè)過程在H.265上可以自適應(yīng)識(shí)別實(shí)現(xiàn)。

H.265/HEVC編碼器面臨難題

H.265/HEVC編碼器標(biāo)準(zhǔn)主要作用是在有限帶寬下傳輸更高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)視頻。 從兩年前出現(xiàn)到2013年被確認(rèn)，至今各企業(yè)逐漸推出產(chǎn)品，發(fā)展速度還是很快。隨4K技術(shù)的發(fā)展，H.265/HEVC編解碼的進(jìn)步也變得重要，H.265編碼器的一大問題隨著應(yīng)用的廣泛而不斷顯現(xiàn)。

1、存儲(chǔ)成為發(fā)展中的重點(diǎn)難題

H.265編碼在視頻存儲(chǔ)方面是一大難題，能否用大容量的藍(lán)光光盤存儲(chǔ)呢？理論上這是H.264格式編碼的發(fā)展，但空間仍然是個(gè)難題。采用H.264視頻編碼的4K電影需具備至少100G空間藍(lán)光碟片，那么在網(wǎng)絡(luò)視頻以及監(jiān)控行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)又是否能找到100G支持可擦寫的光盤呢？

換句話說，盡管H.265編碼和芯片已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，其仍然缺乏4K內(nèi)容支持，與現(xiàn)有藍(lán)光光盤標(biāo)準(zhǔn)兼容性、存儲(chǔ)空間和回放成為最大絆腳石。這也成為H.265最大的挑戰(zhàn)。

2、關(guān)鍵技術(shù)還未普及開來，是否收費(fèi)成焦點(diǎn)

另外，目前H.265的視頻壓縮技術(shù)、區(qū)域分類技術(shù)，還停留在少數(shù)幾個(gè)廠家里；如果涉及收費(fèi)，必然提高設(shè)備成本，而這些成本，就會(huì)進(jìn)一步轉(zhuǎn)嫁到用戶身上。

3、專家意見

（1）H.265必須滿足特定條件：原有行業(yè)的更新?lián)Q代是大發(fā)展的前提。隨著視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，寬動(dòng)態(tài)性能的提升，攝像機(jī)本身性能的增強(qiáng)，會(huì)有更多復(fù)雜的信息在網(wǎng)絡(luò)上傳送，但是帶寬卻沒有提升的前提下，H.265技術(shù)才會(huì)廣泛應(yīng)用。

（2）硬件的問題：H.265雖然可以少占用帶寬，卻提高了硬件性能消耗，這就要求不管是前端還是后端，都必須有一個(gè)高性能的硬件處理H.265編碼、解碼等問題。

（3）H.265專利問題：隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，將會(huì)有很多相應(yīng)的解決方法或更好的技術(shù)，但是這些需要時(shí)間做前提。

對(duì)于用戶而言，H.265存在的問題也不免會(huì)遇到，為此，要根據(jù)專家提出的幾點(diǎn)建議，根據(jù)自身實(shí)際，找到切實(shí)的解決方法，當(dāng)然，隨著視頻監(jiān)控的快速發(fā)展，關(guān)于H.265技術(shù)存在的問題會(huì)越來越多，而解決方法要在實(shí)踐中不斷摸索。

HEVC/H.265目前的研究方向

HEVC/H.265編碼基于傳統(tǒng)的混合視頻編碼框架在每個(gè)模塊上進(jìn)行了創(chuàng)新，包括更加靈活的劃分模式、基于競(jìng)爭(zhēng)的運(yùn)動(dòng)視頻預(yù)測(cè)、基于DCT的分像素插值濾波器、高效的自適應(yīng)算術(shù)編碼以及波形并行處理技術(shù)等——這些新技術(shù)使得HEVC編碼效率比H.264/AVC提高了一倍。

這些編碼選項(xiàng)的靈活組合使得HEVC的編碼復(fù)雜度大大增加，成為阻礙HEVC標(biāo)準(zhǔn)快速推廣的一大原因。因此研究快速、高效的編碼率失真優(yōu)化算法、碼率控制算法、主觀質(zhì)量?jī)?yōu)化算法成為研究重點(diǎn)。

1）快速、高效的編碼率失真優(yōu)化算法

基于對(duì)HEVC編碼器參考模型HM的測(cè)試分析可知，靈活的塊劃分模型，包括編碼單元CU、變換單元TU以及預(yù)測(cè)單元PU，對(duì)視頻編碼的率失真性能提高最為明顯，但其帶來的計(jì)算復(fù)雜度也最大，因此HEVC編碼器如何根據(jù)相鄰塊上下文屬性以及當(dāng)前編碼塊的紋理特征進(jìn)行快速的CU、PU和TU劃分，這具有非常重要的研究?jī)r(jià)值。

2）快速、高效的碼率控制算法

為了適應(yīng)多核處理器的發(fā)展趨勢(shì)，HEVC中引入了片層、條帶以及WPP（波形并行處理）的思想，然而目前已有的并行視頻編碼方法粒度較粗，并行度不高，負(fù)載不均衡，無法充分挖掘多核處理器的計(jì)算能力，影響編碼效率。因此研究適用于多核處理器的高并行度視頻編碼方法，為視頻編碼發(fā)展提供持續(xù)的計(jì)算能力保證，具有重要意義。目前這方面的研究剛剛起步，研究點(diǎn)主要包括并行運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法、并行幀內(nèi)預(yù)測(cè)算法和并行熵編碼算法等。

3）快速、高效的視頻主觀質(zhì)量?jī)?yōu)化算法

HEVC在視頻編碼算法方面，還在不斷的進(jìn)行著擴(kuò)展式的發(fā)展，以便應(yīng)多應(yīng)用需求的不斷變化，這些擴(kuò)展發(fā)展的主要研究方向包括：

（１）3D視頻、立體視頻和多視角視頻的編碼技術(shù)，不僅對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，還要對(duì)其他深度信息進(jìn)行編碼；

（２）分層式HEVC編碼技術(shù)：用于提高HEVC對(duì)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)能力，目前主要應(yīng)用于空域和質(zhì)量域可分層視頻編碼；

（３）HEVC即將把人類對(duì)視頻圖像的認(rèn)知模型融入到視頻編碼算法中，對(duì)視頻圖像中感興趣的區(qū)域分配較多的碼率以提高視頻圖像的主觀質(zhì)量，主要包括感興趣區(qū)域的檢測(cè)技術(shù)和動(dòng)態(tài)碼率分配技術(shù)等；

（４）優(yōu)化視頻圖像的主客觀質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，目前主要以峰值信噪比以及結(jié)構(gòu)相似性指標(biāo)作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，難以精確模擬人類視覺系統(tǒng)的功能，目前正在進(jìn)一步提高和改進(jìn)。

HEVC/H.265編碼在3D圖像技術(shù)上的拓展應(yīng)用

HEVC編碼擴(kuò)展為三維視頻編碼支持多個(gè)視圖和相關(guān)的編碼深度數(shù)據(jù)。它增加了新的編碼工具HEVC設(shè)計(jì),提高壓縮功能依賴視頻和深度數(shù)據(jù)視圖。

最近3D視頻技術(shù)進(jìn)步直接誘發(fā)市場(chǎng)日益增長(zhǎng)的3D視頻興趣。從電影屏幕數(shù)量上能夠看出制作3D電影和播放3D電影的數(shù)量近年來不斷增加,3D電視和藍(lán)光播放機(jī),首部3D頻道,和3D藍(lán)光光盤的發(fā)布，等現(xiàn)象也表明3D視頻開始進(jìn)入消費(fèi)者的家庭。不斷地改進(jìn)的自動(dòng)立體顯示技術(shù)被認(rèn)為是一種很有前途的技術(shù),因?yàn)樗梢允谷藗冊(cè)诩壹纯刹粠а坨R體驗(yàn)3D視覺效果。相對(duì)于常見的立體顯示,自動(dòng)立體顯示器為實(shí)現(xiàn)3D視覺體驗(yàn)不僅需要兩個(gè),而是多種不同視角。但是多視角視頻編碼的比特率的要求于MVC來說，像新擴(kuò)展的增加近似線性的編碼的觀點(diǎn),MVC是不適合傳輸自動(dòng)立體顯示的3D內(nèi)容。

一個(gè)有前途的替代方法是在多視圖三維視頻的傳播視頻加上深度的顯微)格式。MVD的格式,通常只有幾個(gè)觀點(diǎn)實(shí)際上是編碼,但他們每視角都是與編碼深度數(shù)據(jù)相關(guān)的，,代表基本幾何捕獲的視頻場(chǎng)景?；趥鬏斠曨l圖像和深度地圖,另外適合顯示3D視頻內(nèi)容的自動(dòng)立體顯示可以使用基于深度圖像生成呈現(xiàn)在接收機(jī)端(DIBR)技術(shù)。

圖像視頻編碼組和3 d編碼組在MVD編碼格式下聯(lián)合開發(fā)了對(duì)于3D視頻數(shù)據(jù)的HEVC的擴(kuò)展應(yīng)用。與MVC相似,所有視頻圖片和深度地圖表示的視頻場(chǎng)景同時(shí)即時(shí)構(gòu)建一個(gè)訪問單元和輸入MVD信號(hào)的接入單位連續(xù)編碼。目前世紀(jì)鼎點(diǎn)的核心編碼器已在3D方面有突出優(yōu)勢(shì)。

內(nèi)部訪問單位,所謂的獨(dú)立視圖的視頻圖像傳輸?shù)谝淮沃苯泳o隨其后的是深度映射關(guān)聯(lián)。此后,其他視圖的視頻圖片和深度地圖直接傳輸,視頻畫面總是緊隨其后的是深度映射關(guān)聯(lián)。原則上每個(gè)組件使用HEVC-based編碼器信號(hào)編碼。相應(yīng)的比特流數(shù)據(jù)包多路形成了三維視頻比特流。獨(dú)立的視頻圖像是使用非改編的HEVC編碼器編碼。

相應(yīng)附屬比特流可以從3 d比特流中提取,HEVC解碼器解碼,并顯示在傳統(tǒng)的二維顯示。另一個(gè)組件是使用修改HEVC程序員編碼,包括額外的編碼擴(kuò)展的工具和組件間的預(yù)測(cè)技術(shù),使用已編碼的數(shù)據(jù)在相同訪問單元如圖1紅色箭頭表示的。支持一個(gè)可選的丟棄的深度數(shù)據(jù)比特流,例如,對(duì)解碼two-view視頻適合傳統(tǒng)立體顯示器,可以配置組件間預(yù)測(cè)的方式可以獨(dú)立解碼視頻照片的深度數(shù)據(jù)。

H.265/HEVC編碼進(jìn)行生活化

互聯(lián)網(wǎng)在中國(guó)歷經(jīng)二十幾年的發(fā)展已經(jīng)影響了中國(guó)人生活的方方面面，現(xiàn)今商人的生意經(jīng)無有不圍繞互聯(lián)網(wǎng)展開的。編碼技術(shù)的進(jìn)步使視頻的傳輸一點(diǎn)一步的在互聯(lián)網(wǎng)中占據(jù)越來越多的位置，H.265/HEVC編碼的產(chǎn)生加快了網(wǎng)絡(luò)視頻的生活化進(jìn)程。4K超清分辨率是電視行業(yè)的必然發(fā)展趨勢(shì)，即將取代1080P，成為主流。當(dāng)然，4K流媒體視頻也會(huì)帶來一系列的問題。比如都有哪些供應(yīng)商、需要多少帶寬、會(huì)被壓縮嗎、畫質(zhì)如何等等。

1、流媒體網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)最先發(fā)布4K視頻內(nèi)容：

目前，國(guó)內(nèi)優(yōu)酷、騰訊、搜狐，樂視都相繼推出4K頻道。而國(guó)外就更加熱鬧，包括Netflix、亞馬遜、M-GO及YouTube等國(guó)外視頻網(wǎng)站，都將在今年支持4K超清內(nèi)容。其中，Netflix將率先提供自然紀(jì)錄片、知名美劇《紙牌屋》等內(nèi)容；亞馬遜則更有前途，將聯(lián)合獅門影業(yè)、華納兄弟、20世紀(jì)?？怂购虳iscovery頻道，提供4K視頻內(nèi)容。M-GO則得到了夢(mèng)工廠的支持，預(yù)計(jì)會(huì)提供大量4K動(dòng)畫片。最后，YouTube則與索尼影業(yè)合作，或?qū)硪恍┲亓考?jí)的4K電影內(nèi)容。

2、4K內(nèi)容對(duì)于電視標(biāo)準(zhǔn)的需求

一般來說，但早期的電視機(jī)型大部分無法支持超高清流媒體解碼或是應(yīng)用程序，但相信如三星等廠商可能會(huì)提供一種外接形式的修復(fù)方案。至于具體機(jī)型選擇，需要了解購(gòu)買機(jī)型所支持何種平臺(tái)的流媒體服務(wù)，這是相當(dāng)重要的。當(dāng)然，通過支持4K流媒體平臺(tái)的機(jī)頂盒，也能夠獲得4K內(nèi)容。

3、4K內(nèi)容播放順暢需要的網(wǎng)路寬帶支持

顯然，4K分辨率流媒體視頻對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的要求更高。Netflix、亞馬遜的數(shù)據(jù)，至少需要15Mbps-20Mbps的帶寬。不幸的是，即使用戶擁有良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，也不能完全保證4K流媒體的流暢，有時(shí)候還取決于平臺(tái)服務(wù)器和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商（ISP）。比如目前即使我們家中達(dá)到了20Mbps的寬帶連接，有時(shí)候播放1080P在線視頻仍然不夠流暢，這還需要平臺(tái)服務(wù)商優(yōu)化解碼、提供更穩(wěn)定的服務(wù)器以及ISP優(yōu)化。

面對(duì)高質(zhì)量視頻內(nèi)容，和寬帶不足的矛盾，顯然H.265/HEVC編碼解碼標(biāo)準(zhǔn)是解決之道，這自然得益于H.265/HEVC編碼解碼標(biāo)準(zhǔn)的極高性能。H.265新加入的壓縮系統(tǒng)可以把傳輸1080p視頻所需的帶寬降低50%，實(shí)際數(shù)字大概在30%左右。這樣就能增加視頻傳輸?shù)馁|(zhì)量，而不會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬造成負(fù)擔(dān)；而藍(lán)光和電視節(jié)目，還可以因此體驗(yàn)到4K視頻，或許還有更高質(zhì)量的3D。

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下H.265/HEVC編碼器展現(xiàn)優(yōu)勢(shì)

自小米盒子、樂視TV熱賣以來，IPTV市場(chǎng)發(fā)展越發(fā)迅猛，今年更是與4K超高清電視聯(lián)手席卷了電視市場(chǎng)線上線下的貨架，成為客廳家電消費(fèi)的明星詞匯。而隨著視頻編解碼技術(shù)已經(jīng)迎來新的編解碼標(biāo)準(zhǔn)H.265/HEVC，更是使超高清視頻在網(wǎng)絡(luò)視頻中得以成為現(xiàn)實(shí)，日前更是有視頻網(wǎng)站——迅雷和PPS推出H.265高清視頻專區(qū)欄目了，而視頻編解碼技術(shù)視頻編碼技術(shù)作為網(wǎng)絡(luò)電視發(fā)展的最初條件，我們相信伴隨H.265編碼標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)，IPTV必將迎來史無前例的進(jìn)步。

1、完美實(shí)現(xiàn)傳輸成本的直接下降;

在全高清時(shí)代，H.264 High Profile 可在低于1.5Mbps的傳輸帶寬下，實(shí)現(xiàn)1080p全高清視頻傳輸。但是H.264的壓縮效率比MPEG-2提高了1倍多，其代價(jià)是計(jì)算量提高了至少4倍，導(dǎo)致高清編碼需要100GOPS的峰值計(jì)算能力。

比起H.264/AVC，H.265/HEVC提供了更多不同的工具來降低碼率，以編碼單位來說，H.264中每個(gè)宏塊(marcoblock/MB)大小都是固定的16x16像素，而H.265的編碼單位可以選擇從最小的8x8到最大的64x64。

在相同的圖象質(zhì)量下，相比于H.264，通過H.265編碼的視頻大小將減少大約39-44%。目前，有線電視和數(shù)字電視廣播主要采用的仍舊是MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)。好消息是，H.265標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)最終可以說服廣播電視公司放棄垂垂老矣的MPEG-2，因?yàn)橥瑯拥膬?nèi)容，H.265可以減少70-80%的帶寬消耗。

可能在消費(fèi)類電子產(chǎn)品中，我們還會(huì)認(rèn)為這些要求離我們有些遠(yuǎn)，但現(xiàn)實(shí)的工業(yè)級(jí)應(yīng)用里，包括先進(jìn)的汽車安全輔助系統(tǒng)、遙控飛機(jī)成像、城市監(jiān)控和流水線成像，甚至是醫(yī)療影像方面，都已經(jīng)有了這些超高清的應(yīng)用。

2、H.265/HEVC編解碼標(biāo)準(zhǔn)硬件革新生產(chǎn)的加速

在今后可能的H.265的相關(guān)應(yīng)用中，最重要的領(lǐng)域無疑會(huì)是平板、智能手機(jī)、彩電、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)以及目前在全球大量采用的高清監(jiān)控系統(tǒng)。這些領(lǐng)域大多會(huì)通過DSP+ARM處理器或是CPU+GPU的架構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。不少芯片廠商已經(jīng)在快速布局，甚至有相關(guān)的芯片發(fā)布。

目前已經(jīng)有超過40家公司參與到HEVC編解碼器(也稱為H.265)的標(biāo)準(zhǔn)化當(dāng)中。高通公司通過標(biāo)準(zhǔn)化會(huì)議以及在CES和MWC等關(guān)鍵技術(shù)事件上的公開展示等行為表達(dá)了對(duì)H.265標(biāo)準(zhǔn)化的支持。高通表示視頻是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量爆炸式增長(zhǎng)的一個(gè)主要驅(qū)動(dòng)力，而H.265的壓縮效率要比H.264多出近40%，所以H.265將在業(yè)內(nèi)有非常好的表現(xiàn)。

而市場(chǎng)上已經(jīng)有公司推出支持H.265技術(shù)的超高清家庭網(wǎng)關(guān)芯片，新的HEVC/H.265編解碼器在視頻方面擁有廣泛的應(yīng)用。該技術(shù)使用更高效的比特率輸出分辨率更高的視頻，進(jìn)入了超高清電視((UltraHD TV))的新時(shí)代。該技術(shù)擁有更高的壓縮率，能夠提高所有消費(fèi)設(shè)備的視頻傳輸速度。HEVC/H.265標(biāo)準(zhǔn)允許服務(wù)提供商以更低的比特率提供更高質(zhì)量的流媒體服務(wù)，以同樣的比特率提供相同甚至更多內(nèi)容，因此服務(wù)提供商也可以從中獲益。預(yù)期HEVC/H.265在超高清電視的部署過程中將發(fā)揮關(guān)鍵性作用。新的編解碼器技術(shù)將減少傳輸帶寬，使超高清電視通過衛(wèi)星、電纜或者IP通道傳輸成為可能。

IPTV上下游產(chǎn)品線亦有硬件巨頭表示將提供針對(duì)電視、機(jī)頂盒等相關(guān)領(lǐng)域的H.265的方案。H.265讓有線電視運(yùn)營(yíng)商可以在他們的產(chǎn)品庫(kù)中加入更多頻道，還可以讓基于VDSL的IPTV運(yùn)營(yíng)商提升圖像質(zhì)量，并提供更多有用的功能，如“同時(shí)觀看/錄制最多4個(gè)頻道的節(jié)目”。當(dāng)然，H.265將讓所有運(yùn)營(yíng)商都能實(shí)現(xiàn)超高清內(nèi)容播放。

從目前市場(chǎng)狀況和技術(shù)趨勢(shì)上看H.265編碼器在中國(guó)市場(chǎng)瞄準(zhǔn)的應(yīng)用與全球市場(chǎng)是一致的，甚至很多產(chǎn)品的市場(chǎng)趨勢(shì)是由中國(guó)廠商在引導(dǎo)著的。隨著4K面板的成本快速下跌，4K內(nèi)容的需求將會(huì)逐漸上升。此外，由于屏幕品質(zhì)提升，對(duì)于更高色彩逼真度的要求也會(huì)增加。消費(fèi)者對(duì)于觀看質(zhì)量要求的日益提高對(duì)新產(chǎn)品的認(rèn)可和買單將是對(duì)產(chǎn)品的唯一驗(yàn)證。

H.265編碼技術(shù)助力網(wǎng)絡(luò)視頻發(fā)展

編碼器技術(shù)對(duì)于視頻來說就好比磚石至于房屋，為之根本的方式存在著?？蛷d電視已經(jīng)進(jìn)入4k時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)視頻也進(jìn)入超高清時(shí)代，觀眾都希望在不用增加帶寬費(fèi)用的前提下獲得更高清更唯美的視頻畫質(zhì)體驗(yàn)。H.265編碼器的出現(xiàn)對(duì)于這樣的期待真是恰逢其時(shí)了。H.264統(tǒng)治了過去的五年，H.265/HEVC編碼解碼技術(shù)的出現(xiàn)也已經(jīng)有兩年光景，差不多該接班了。

一、　視頻監(jiān)控對(duì)H.265編碼需求日盛

目前網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的需求量越來越大，間接促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器的加速發(fā)展，目前網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器已經(jīng)由單功能的視頻編碼傳輸，逐漸發(fā)展成為可以支持WIFI、3G、4G等多種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，甚至帶錄制存儲(chǔ)功能；傳輸通道也從原來單路逐漸發(fā)展成為：?jiǎn)温稤1，兩路HD1，四路CIF和多路兼容的多菜單操作與管理的集成系統(tǒng)。目前國(guó)內(nèi)頂尖的編碼器生產(chǎn)商世紀(jì)鼎點(diǎn)（www.powersmarttv.com）的拳頭產(chǎn)品Powersmart系列編碼器即可支持在3G、4G、WiFi等多網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的多路回傳。編碼器是將信號(hào)或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換后進(jìn)行傳輸出去的設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器只是編碼器通過發(fā)展之后其中的一個(gè)很常見的應(yīng)用。

隨著應(yīng)用廣泛視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)地位逐漸提高

在視頻傳輸過程中在要求圖像不失真，則圖像傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)就大，在網(wǎng)絡(luò)帶寬一定的情況下，降低視頻圖像的碼流就成為一項(xiàng)重要的技術(shù)。H.264也稱AVC（AdvancedVideoCoding），是一種先進(jìn)數(shù)字視頻壓縮技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，由JVT（JointVideoTeam）于2003年3月正式發(fā)布的。H.264標(biāo)準(zhǔn)的主要目標(biāo)就是在同等保真條件下，提高編碼效率，與之前的H.263或者M(jìn)PEG-4標(biāo)準(zhǔn)相比，其在保證相同圖像質(zhì)量的情況下，降低約50%的碼率。

更為先進(jìn)的H.265編碼技術(shù)是ITU-TVCEG于2013年1月推出。在技術(shù)上，H.265將在現(xiàn)有的主流視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264上保留了一些較為成熟的技術(shù)和繼承其現(xiàn)有的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)對(duì)一些其他的技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，可能體現(xiàn)在提高壓縮效率、提升錯(cuò)誤恢復(fù)能力、減少實(shí)時(shí)的時(shí)延、減少信道獲取時(shí)間和隨機(jī)接入時(shí)延以及降低復(fù)雜度等方面。

二、 H.265編碼優(yōu)勢(shì)多多

從編碼框架上來說，H.265仍然沿用了H.264的混合編碼框架，但是每個(gè)技術(shù)細(xì)節(jié)都有提升或改進(jìn)。

1、宏塊和變換塊。相對(duì)于H.264的4×4、8×8、16×16宏塊類型，H.265引入了32×32、64×64甚至于128×128的宏塊，目的在于減少高清數(shù)字視頻的宏塊個(gè)數(shù)，減少用于描述宏塊內(nèi)容的參數(shù)信息，同時(shí)整形變換塊大小也相應(yīng)擴(kuò)大，用于減少H.264中變換相鄰塊問的相似系數(shù)。

2、使用新的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)方式?；诳臻g域的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)方式，H.265擴(kuò)充更加多的方向進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測(cè)，同時(shí)將預(yù)測(cè)塊的集合由原來的空間域擴(kuò)展到時(shí)間域及空時(shí)混合域，通過率失真準(zhǔn)則計(jì)算后選擇最佳的預(yù)測(cè)塊。

3、更多的考慮并行化設(shè)計(jì)。當(dāng)前芯片架構(gòu)已經(jīng)從單核性能逐漸往多核并行方向發(fā)展，H.265引入了Entropyslice、WPP等并行運(yùn)算思路，使用并行度更高的編碼算法，更有利于H.265在GPU/DSP/FPGA/ASIC等并行化程度非常高的CPU中快速高效的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

4、新添加的Tile劃分機(jī)制使得以往的slice、幀或GOP為單位的粗粒度數(shù)據(jù)并行機(jī)制更加適合于同構(gòu)多核處理器上的并行實(shí)現(xiàn)。Dependentslice和WPP機(jī)制解決了以往H.264等編碼技術(shù)中熵編碼環(huán)節(jié)無法并行實(shí)現(xiàn)的問題，使得整個(gè)編解碼過程中DCT、運(yùn)動(dòng)估計(jì)、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、熵編碼等任務(wù)模塊的劃分更加均衡，顯著提高并行加速比。

5、更低的碼流。反復(fù)的質(zhì)量比較測(cè)試已經(jīng)表明，在相同的圖象質(zhì)量下，相比于H.264，通過H.265編碼的視頻碼流大小比H.264減少大約39-44%。由于質(zhì)量控制的測(cè)定方法不同，這個(gè)數(shù)據(jù)也會(huì)有相應(yīng)的變化。通過主觀視覺測(cè)試得出的數(shù)據(jù)顯示，在碼率減少51-74%的情況下，H.265編碼視頻的質(zhì)量還能與H.264編碼視頻近似甚至更好，其本質(zhì)上說是比預(yù)期的信噪比(PSNR)要好。

HEVCH.265編碼器 —技術(shù)難點(diǎn)分析

和其他復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理相比，視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)本身并不復(fù)雜，在制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)候已經(jīng)考慮到可實(shí)現(xiàn)性問題。

但視頻編碼有其自身的特點(diǎn)，主要特點(diǎn)在于單位時(shí)間需要處理的數(shù)據(jù)量十分龐大，尤其是編碼畫面越來越大的情況下。以1080P@30fps為例，即使每個(gè)像素點(diǎn)分配2個(gè)時(shí)鐘的運(yùn)算時(shí)間，也要超過100MHz的系統(tǒng)時(shí)鐘才能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)編碼，而在2個(gè)時(shí)鐘內(nèi)，要完成一個(gè)像素包括亮度和色度的所有編碼運(yùn)算，這就給硬件編碼器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了很大的挑戰(zhàn)。

而區(qū)別于以往的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)如H.264等，HEVC/H.265編碼器在算法的靈活度方面要大大加強(qiáng)了，最典型的是摒棄了以往以16×16固定編碼塊大小的做法，而是采用了更為靈活的編碼塊結(jié)構(gòu)，這種靈活的結(jié)構(gòu)也帶來了編碼器性能的差異化，一般來說硬件編碼器會(huì)對(duì)編碼工具集進(jìn)行一定的取舍和優(yōu)化，如何在保證性能不受大的影響的情況下減少硬件資源占用和系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)鐘，成為硬件編碼器的一大挑戰(zhàn)，也是一大難點(diǎn)所在。

另外，HEVC/H.265編碼器摒棄了對(duì)CAVLC的支持，而只有CABAC一種碼流編碼方式。CABAC的硬件實(shí)現(xiàn)一直是視頻編碼的難點(diǎn)所在，H.265也不例外，CABAC比較難以并行化運(yùn)算，需要很多的硬件設(shè)計(jì)技巧和方法，通常CABAC部分也成為制約整個(gè)硬件編碼器速度性能的瓶頸所在，雖然，H.265支持多個(gè)CABAC模塊并行計(jì)算，但同樣也會(huì)引起系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性以及硬件資源增加等問題，需要綜合進(jìn)行考慮。

HEVC/H.265編碼器--- 軟硬編碼器設(shè)計(jì)方法的差異

視頻軟硬件編碼的概念是相對(duì)的，通常把基于處理器平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的編碼器稱為軟編碼，典型如基于PC/ARM/DSP的視頻編碼器，而硬編碼則通常指基于數(shù)字邏輯電路搭建的視頻編碼器，典型如基于FPGA平臺(tái)以及SOC芯片中的編碼器硬核等。

軟硬件編碼器在設(shè)計(jì)方法上迥然不同。軟編碼是在特定的硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的，它所對(duì)應(yīng)的硬件資源是固定的，如它在單位時(shí)間內(nèi)的運(yùn)算處理能力是固定的，對(duì)于設(shè)計(jì)者而言，更多需要做的是在軟件實(shí)現(xiàn)算法上做優(yōu)化。而硬件編碼器則是在最基本的邏輯電路上進(jìn)行自由搭建，就好比在一張白紙上繪畫一樣，可根據(jù)需要添加硬件資源，如果以軟件編碼的方法或者在C程序上做移植優(yōu)化的方法來進(jìn)行硬件編碼器設(shè)計(jì)，則很難設(shè)計(jì)出優(yōu)秀的硬件編碼器。另外硬件編碼算法的差異化和靈活性會(huì)更高，相對(duì)軟件編碼器而言，不同設(shè)計(jì)方法導(dǎo)致的硬件編碼器的性能差異化會(huì)更大。

評(píng)判一個(gè)視頻硬件編碼器的性能，主要考慮幾點(diǎn)：

1. 壓縮性能：一個(gè)視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)會(huì)有不同的編碼工具集，并非所有的編碼工具集都需要在編碼器中實(shí)現(xiàn)，特別是對(duì)于實(shí)時(shí)硬件編碼器，會(huì)根據(jù)編碼器的應(yīng)用場(chǎng)合特點(diǎn)對(duì)編碼工具進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭h減，因此不同編碼器在最佳編碼性能方面會(huì)有些差異；

2. 硬件資源占用： 通常用邏輯門數(shù)和RAM大小等指標(biāo)表示。不同的設(shè)計(jì)算法，特別是整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)安排，導(dǎo)致的硬件資源占用差異化很大，通常可以達(dá)到2——3倍以上；

3. 實(shí)時(shí)工作頻率和fmax：實(shí)時(shí)工作時(shí)鐘頻率是衡量編碼器的重要指標(biāo)，這是硬件編碼器設(shè)計(jì)之初即確定的參數(shù)，功能模塊的算法設(shè)計(jì)選擇需要根據(jù)實(shí)時(shí)工作時(shí)鐘頻率的要求來做相應(yīng)調(diào)整，一般越低的工作時(shí)鐘頻率對(duì)模塊以及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)會(huì)帶來更高的要求。由于視頻編碼數(shù)據(jù)量十分龐大，每個(gè)像素的處理時(shí)間甚至要求在1——2clk內(nèi)完成，此時(shí)每增加1clk時(shí)間，都可能帶來實(shí)時(shí)工作頻率的極大增加。例如，同樣的FPGA硬件平臺(tái)，有的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)1080P@30fps實(shí)時(shí)編碼器，而有的設(shè)計(jì)卻只能完成CIF(320*240)實(shí)時(shí)編碼器，差距在十倍以上。除了實(shí)時(shí)工作時(shí)鐘頻率外，還要考慮整個(gè)電路的最高可運(yùn)行頻率fmax，這個(gè)和硬件設(shè)計(jì)算法有關(guān)，fmax越高，實(shí)時(shí)工作頻率越低，則編碼器性能越優(yōu)秀；

4. 功耗：功耗也是編碼器設(shè)計(jì)需要考慮的問題，特別是編碼器應(yīng)用在移動(dòng)便攜式領(lǐng)域時(shí)。

不管是軟件編碼器還是硬件編碼器，要設(shè)計(jì)一款優(yōu)秀的產(chǎn)品都不是容易之事。軟件編碼器有官方的參考軟件，可在此基礎(chǔ)上做優(yōu)化，但不同優(yōu)化方案的性能差異相對(duì)有限，國(guó)內(nèi)目前進(jìn)行HEVC/H.265編碼器設(shè)計(jì)的公司有世紀(jì)鼎點(diǎn)等。

微軟推出原生支持MKV解碼與HEVC編碼的windows10操作系統(tǒng)

日前，微軟操作系統(tǒng)部門團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人 Gabriel Aul 在 Twitter 上確認(rèn)了微軟 Windows 10 中原生內(nèi)置了 HEVC（高效率視頻編碼，或稱為 H.265）支持。HEVC，是一種視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，并且是H.264或高級(jí)視頻編碼（AVC）的后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)，也被稱為H.265，MKV是一個(gè)靈活開放的視頻文件封裝協(xié)議，它已經(jīng)迅速成為高清晰度視頻首選。現(xiàn)在Win10可以直接播放MKV，而不需要額外的解碼器，Windows10內(nèi)建的媒體播放器現(xiàn)在可以直接播放MKV和HEVC格式的文件，而不需要依賴其他第三方軟件了。對(duì)于Win10在客戶體驗(yàn)和服服務(wù)上微軟是真的用心了。

1、視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展對(duì)網(wǎng)絡(luò)視頻發(fā)展至關(guān)重要：

隨著視頻技術(shù)的發(fā)展，特別是高清（HD）、超高 清（UHD）、 3D和多視點(diǎn)（multi-view）視頻技術(shù)的興起，各種視頻信息已普及和深入到我們生產(chǎn)和生活的方方面面。據(jù)估計(jì)，視頻流數(shù)據(jù)將在2015年占到整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)流量的90%左右，說夸張一點(diǎn)，整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)差不多就是視頻網(wǎng)了。盡管近年來網(wǎng)絡(luò)帶寬 和存儲(chǔ)能力增加迅速， 但是也遠(yuǎn)不能滿足以海量信息為特征的視頻數(shù)據(jù)的傳輸和存儲(chǔ)的要求。因此視 頻信息量的高效壓縮過去是、現(xiàn)在是、在可預(yù)見的未來也必然是解決這一矛盾的重要技術(shù)措施之一。

由于微軟在操作系統(tǒng)霸主地位幾乎全球80%以上的人都在用微軟的操作系統(tǒng)，這也意味著H.265編碼標(biāo)準(zhǔn)可以在市場(chǎng)普及中邁開一大步，實(shí)在是實(shí)際意義上的市場(chǎng)推廣中的一大突破?？梢韵胍?，不日HEVC編碼標(biāo)準(zhǔn)必將順風(fēng)順?biāo)脑谲浖I(lǐng)域推行了。

2、HEVC復(fù)雜度仍需客服，應(yīng)揚(yáng)長(zhǎng)避短

H.265的能力超群，最大的需求會(huì)是在高清甚至超高清的視頻源的傳輸上，1080P以及以上分辨率的高清系統(tǒng)應(yīng)用中會(huì)對(duì)HEVC編碼器的推廣形成重要影響，為揚(yáng)長(zhǎng)避短，高清系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的各方因素都需考慮到。目前網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)類組件技術(shù)發(fā)展迅速，更新?lián)Q代很快，成本降低的也快，為HEVC應(yīng)用及在市場(chǎng)上的推進(jìn)節(jié)省了一定的成本。而對(duì)高清視頻源的產(chǎn)生離不了高清超高清攝像機(jī)，而鏡頭、Sensor等組件與物理材料工藝的關(guān)系更為密切，目前硬件發(fā)展相對(duì)平緩，對(duì)高清系統(tǒng)來說網(wǎng)網(wǎng)是高成本組件，由此可知HEVC的普及速度主要受制于視頻源太少。

3、H.265/HEVC編碼器應(yīng)用前景

結(jié)合H.264在視頻應(yīng)用領(lǐng)域的主流地位可以預(yù)見H.265協(xié)議在未來必定有廣闊的發(fā)展前景。國(guó)際上的一些主流廣電組織及媒體運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)廣泛選擇H.264作為媒體格式標(biāo)準(zhǔn)，一些主要的編解碼設(shè)備廠商也一致積極參與到H.265的研發(fā)當(dāng)中。

H.265初出茅廬，實(shí)力非前輩可比，在壓縮效率、并行處理能力以及網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性方面的極大進(jìn)步必然是順應(yīng)大勢(shì)發(fā)展的，乘上windows10這場(chǎng)大船一定很快能進(jìn)入一個(gè)全新的高度。

H.265技術(shù)或促使視頻編碼器進(jìn)入智能化

人類對(duì)科技的需求走在前面還是科技的發(fā)展走在前面，這個(gè)問題困擾了我一段時(shí)間，有人會(huì)說必然是有人對(duì)品質(zhì)有更高要求才衍生出各種技術(shù)的進(jìn)步啊，但是想想很多技術(shù)出現(xiàn)了并不一定很快被普及開來，快的也許幾個(gè)月，慢的甚至十幾年，或許人類生活本不需要那么多點(diǎn)綴，所有技術(shù)回歸到最基本的需求上來說就最有發(fā)展了。閑話少說我們還是來看一下人類視覺體驗(yàn)的技術(shù)發(fā)展，H.265技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)兩年，零星也出現(xiàn)了H.265/HEVC編碼器解碼器，可普及程度還不到市場(chǎng)的十分之一，其中道理我們?cè)敿?xì)來談：

1、H.264編碼弊端明顯，但仍是市場(chǎng)主流

關(guān)于H.264和H.265的對(duì)比證據(jù)和文章已經(jīng)不少，我在此簡(jiǎn)單概括，H.265編碼器，在帶寬相同時(shí)，畫面質(zhì)量比H.264編碼器提升至少一倍。相同畫質(zhì)的視頻，用H.264編碼畫面模糊，出現(xiàn)卡頓，“馬賽克”滿屏，而“H.265體驗(yàn)”觀看，視頻清晰流暢。目前國(guó)外占領(lǐng)導(dǎo)地位的視頻編碼技術(shù)還是主要采用H.264技術(shù)。而13年底我國(guó)問世首臺(tái)H.265視頻實(shí)時(shí)編碼器，這使我國(guó)第一次成為國(guó)際視頻標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品化的先驅(qū)者，從而結(jié)束了拿著高清設(shè)備只能看標(biāo)清的歷史。

眾所周知，視頻編碼器用于實(shí)現(xiàn)視頻源癆數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，具體功能包括監(jiān)控點(diǎn)模擬視音頻信息和報(bào)警信息的接入、編碼/壓縮、傳輸以及外圍設(shè)備的控制。

盡管網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)正在大量涌現(xiàn)，但因?yàn)橐韵聝蓚€(gè)原因，視頻編碼器仍將在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中占據(jù)不可替代的重要位置：一是大量已建的模擬和數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)等待網(wǎng)絡(luò)化改造，為了保護(hù)現(xiàn)有模擬攝像機(jī)的投資，這些改造將產(chǎn)生龐大的視頻編碼器需求；二是市面上網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的種類不多，難以滿足不同用戶個(gè)性化需求，所以很多場(chǎng)合還必須基于模擬攝像機(jī)加視頻編碼器的模式實(shí)現(xiàn)前端的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。

2、H.265編碼器讓傳輸與視頻管理變得更高效

據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，在模擬技術(shù)穩(wěn)步發(fā)展時(shí)，IP視頻以每年30%增速急速追趕模擬市場(chǎng)。除了技術(shù)應(yīng)用不同外，在大多數(shù)情況下兩種架構(gòu)沒有太多的交集。

網(wǎng)絡(luò)視頻提高了畫面質(zhì)量、改善管理，并且能夠降低系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)成本。此外它還能提供一個(gè)面向未來的平臺(tái)，良好的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)時(shí)刻有可能進(jìn)入百萬像素和高清標(biāo)準(zhǔn)。監(jiān)控市場(chǎng)中有很多種編碼器，單通道或多通道連接模擬攝像機(jī)，應(yīng)安裝獨(dú)立的編碼器，接近模擬攝像機(jī)信號(hào)，否則將會(huì)影響數(shù)字轉(zhuǎn)換結(jié)果。

高效率癆視頻編碼器使網(wǎng)絡(luò)更加靈活、適應(yīng)性更強(qiáng)。編碼器讓模擬信號(hào)進(jìn)入了IP系統(tǒng)，最大的好處就是節(jié)約了成本，彌補(bǔ)了技術(shù)差距。

3、H.265承接混合編碼框架，細(xì)節(jié)優(yōu)化極大

H.265雖然沿用了前輩的編碼框架，但是優(yōu)化了每個(gè)技術(shù)細(xì)節(jié)，使編碼效率極大提升：

1）運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，允許更大的宏塊和變換塊：

H.265引入了32×32、64×64甚至于128×128的宏塊，目的在于減少高清數(shù)字視頻的宏塊個(gè)數(shù)，減少用于描述宏塊內(nèi)容的參數(shù)信息，同時(shí)整形變換塊大小也相應(yīng)擴(kuò)大，用于減少H.264中變換相鄰塊問的相似系數(shù)。

2）使用新的MV(運(yùn)動(dòng)矢量)預(yù)測(cè)方式。

區(qū)別于H.264基于空間域的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)方式，H.265擴(kuò)充更加多的方向進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測(cè)，同時(shí)將預(yù)測(cè)塊的集合由原來的空間域擴(kuò)展到時(shí)間域及空時(shí)混合域，通過率失真準(zhǔn)則計(jì)算后選擇最佳的預(yù)測(cè)塊。使用該方法，在基本模式下測(cè)試，在與H.264相同質(zhì)量的情況下，得到平均為6.1%的壓縮增益，復(fù)雜圖像的壓縮增益甚至能提高到20%。

3）更多的考慮并行化設(shè)計(jì)。

當(dāng)前芯片架構(gòu)已經(jīng)從單核性能逐漸往多核并行方向發(fā)展，H.265引入了Entropyslice、WPP等并行運(yùn)算思路，使用并行度更高的編碼算法，更有利于H.265在GPU/DSP/FPGA/ASIC等并行化程度非常高的CPU中快速高效的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

4）新添加的Tile劃分機(jī)制使得以往的slice、幀或GOP為單位的粗粒度數(shù)據(jù)并行機(jī)制更加適合于同構(gòu)多核處理器上的并行實(shí)現(xiàn)。

Dependentslice和WPP機(jī)制解決了以往H.264等編碼技術(shù)中熵編碼環(huán)節(jié)無法并行實(shí)現(xiàn)的問題，使得整個(gè)編解碼過程中DCT、運(yùn)動(dòng)估計(jì)、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、熵編碼等任務(wù)模塊的劃分更加均衡，顯著提高并行加速比。

5）更低的碼流。

反復(fù)的質(zhì)量比較測(cè)試已經(jīng)表明，在相同的圖象質(zhì)量下，相比于H.264，通過H.265編碼的視頻碼流大小比H.264減少大約39-44%。通過主觀視覺測(cè)試得出的數(shù)據(jù)顯示，在碼率減少51-74%的情況下，H.265編碼視頻的質(zhì)量還能與H.264編碼視頻近似甚至更好。

4、H.265將促使編碼器走向智能化

編碼器性能隨著機(jī)械自動(dòng)化程度的提升而進(jìn)步，信號(hào)轉(zhuǎn)換已經(jīng)不再是用戶的唯一需求，更便利的服務(wù)更快的應(yīng)變更加適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)更個(gè)性化的需求，這些都會(huì)促使編碼器走向完善智能化的過程。

H.265標(biāo)準(zhǔn)市場(chǎng)化發(fā)展緩慢主要因片源有限

如今的視頻內(nèi)容平臺(tái)是史無前例的數(shù)量，視頻內(nèi)容當(dāng)然迎來了大豐富階段，觀眾關(guān)注的不在是看不看得到內(nèi)容，而是清晰度夠不夠高，因而視頻質(zhì)量的衡量標(biāo)準(zhǔn)清晰度就變得尤為重要。視頻標(biāo)準(zhǔn)從標(biāo)清480p、高清720p，到近兩年大眾已經(jīng)習(xí)以為常的高清1080p，乃至超高清4K這迅速的演進(jìn)，足以表明清晰度是大家對(duì)視頻方面最迫切的需要。雖然從10年的《阿凡達(dá)》D轉(zhuǎn)3D立體顯示也曾風(fēng)靡過一陣，但需要帶眼鏡，市場(chǎng)一直止步于電影院觀看，受眾也還是有限。

去年起大熱的4K視頻與3D不同，不需要借助外帶設(shè)備，少了一重麻煩，4K標(biāo)準(zhǔn)的分辨率大小為3840×2160（還有一種標(biāo)準(zhǔn)為4096×2160），能達(dá)到1080p四倍的清晰度。而家庭消費(fèi)中對(duì)大屏幕的買單意愿，也是極強(qiáng)的，因而，也許4K清晰度才是適應(yīng)未來家庭大屏電視機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)需要，發(fā)展趨勢(shì)十分樂觀。

1、電視盒子大行其道，軟解不及硬解適用4K視頻

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近兩年電視盒子產(chǎn)品因其輕巧靈活、實(shí)用多變、成本低且易于升級(jí)的突出優(yōu)勢(shì)，正在迅速進(jìn)入變化迅猛的智能家電市場(chǎng)里。

目前4K完整的電影片源還十分有限，如果要想觀看4K視頻，可以直接到部分高清論壇里找到一些相關(guān)的演示片或者M(jìn)V，但類似的電影還屈指可數(shù)?，F(xiàn)有的電視盒子大多還是通過軟解或者是用更高主頻的CPU去解碼4K視頻，這最少需要4核CPU+4核GPU以上的配置。軟解給處理器帶來更大的資源占用率，自然機(jī)身發(fā)熱，卡頓甚至死機(jī)等不穩(wěn)定的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。而為了實(shí)現(xiàn)真正的4K顯示，需要獨(dú)立的視頻編碼格式去壓縮片源，也就是用H.265編碼封裝格式。獨(dú)立的解碼芯片支持就能釋放CPU處理器的壓力，自然電視盒子就會(huì)更穩(wěn)定，這就是我們常說的硬解。

2、硬解是趨勢(shì)，但仍需等待市場(chǎng)變化

H.265是ITU-T VCEG繼H.264之后所制定的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，在保持H.264視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)（1080P分辨率）的基礎(chǔ)上，改善了碼流、編碼質(zhì)量、延時(shí)和算法復(fù)雜度之間的關(guān)系，達(dá)到最優(yōu)化的設(shè)置。HEVC/H.265標(biāo)準(zhǔn)全稱為高效視頻編碼，它僅需H.264標(biāo)準(zhǔn)一半的帶寬就可播放等同質(zhì)量的視頻文件。

出于算法上的優(yōu)化，H.264能夠在低于2Mbps的網(wǎng)絡(luò)速度下實(shí)現(xiàn)標(biāo)清數(shù)字圖像的傳送；而H.265更是可以憑1-2Mbps的網(wǎng)絡(luò)帶寬傳送1080P的全高清視頻。帶寬要求降了，清晰度高了，這就是真正意義上的事半功倍。H.265編碼若得以普及，就算不看4K視頻，如果大家看1080p視頻在2Mb的相同帶寬下都不用緩沖了，就如同現(xiàn)在網(wǎng)上的720p一樣流暢，

H.264作為藍(lán)光光盤的一種編碼標(biāo)準(zhǔn)而著名，這種技術(shù)統(tǒng)治了過去的八年，而H.265要想真正普及，想必時(shí)日也不會(huì)太短。就跟軟件、硬件的兼容搭配要合理才有市場(chǎng)一樣，從硬件配置、視頻文件大小，到存儲(chǔ)空間、網(wǎng)絡(luò)速度，四個(gè)方面誰都不能太差，短板效應(yīng)會(huì)拖延H.265普及的時(shí)間。

3、4K片源還屬少數(shù)，攝制硬件價(jià)格較高

在4K視頻領(lǐng)域走在最前端的索尼，前不久推出了能夠支持4K原生內(nèi)容直接播放的媒體播放器FMP-X10，內(nèi)有數(shù)十部4K電影提供下載。但價(jià)格高達(dá)3999元，未免太貴，未來還有待其他品牌跟進(jìn)。

而現(xiàn)有的片源基本還都是一些片花或者宣傳片，基本可以當(dāng)做是廠商的一種宣傳噱頭。筆者估計(jì)，隨著4K攝像機(jī)拍攝的電影日漸增多，真正4K內(nèi)容的原生電影要想鋪天蓋地，估計(jì)至少也要兩年左右的時(shí)間。

應(yīng)該說，H.265標(biāo)準(zhǔn)遲早會(huì)成為超高清電視必備的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，滿足4K乃至8K分辨率的電影、電視片源的播放。但在硬件配置和4K視頻內(nèi)容都稀缺的今天，硬件配置上的升級(jí)革命速度應(yīng)該會(huì)放緩。

當(dāng)然，視頻質(zhì)量的升級(jí)是必然趨勢(shì)，必然會(huì)有更多廠商跟進(jìn)硬件市場(chǎng)，在不久的未來我們定能看到更多的4K視頻，到時(shí)支持H.265解碼標(biāo)準(zhǔn)的硬件終端也會(huì)越來越多，當(dāng)硬件、片源都不成問題的時(shí)候，H.265編碼解碼將會(huì)是下一個(gè)視頻行業(yè)產(chǎn)品的爆發(fā)點(diǎn)。

H.265編碼標(biāo)準(zhǔn)是否收費(fèi)成焦點(diǎn)

新標(biāo)準(zhǔn)的誕生必然存在專利權(quán)所屬者，專利的使用是否收費(fèi)成為一項(xiàng)技術(shù)普及的基本成本問題，也一定程度上決定了普及度的大小。在視頻領(lǐng)域中目前使用最廣泛的壓縮協(xié)議為H.264協(xié)議，隨著視頻領(lǐng)域不斷的拓寬和人們對(duì)視頻要求不斷提高，H.264即將升級(jí)成H.265，H.265編碼器已有出現(xiàn)，消費(fèi)者關(guān)心質(zhì)量和體驗(yàn)，生產(chǎn)商關(guān)心的成本價(jià)格，H.265標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)時(shí)間不短，但存在專利權(quán)是否收費(fèi)還沒有定論。當(dāng)然，這和新技術(shù)的出現(xiàn)與市場(chǎng)適用之間需要長(zhǎng)時(shí)間磨合有一定關(guān)系，在適應(yīng)新技術(shù)的同時(shí)該技術(shù)也要不斷調(diào)整，以達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。

1、H.265是否收費(fèi)暫無定論

對(duì)于視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，在H.264之前還有很多，但是當(dāng)人們視覺效果必須滿足在1080p高清之后，自然H.264成了主角。H.265要不要收費(fèi)當(dāng)然還得看H.264的收費(fèi)情況，由于H.264是由多項(xiàng)專利所組成的影片格式，雖然專利權(quán)所有組織MPEG LA先前允諾在一定期限內(nèi)可以免費(fèi)授權(quán)H.264提供給消費(fèi)者使用，但未來是否要收費(fèi)仍然是個(gè)疑慮。以目前來看，若使用一項(xiàng)新的標(biāo)準(zhǔn)自然存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)，若H.264還處于免費(fèi)時(shí)，若H.265收費(fèi)估計(jì)會(huì)對(duì)市場(chǎng)推廣有一定影響。

2、優(yōu)勢(shì)明顯可否成為賣點(diǎn)

新的H.265視頻標(biāo)準(zhǔn)在數(shù)據(jù)傳輸和碼流效率上較之前的編解碼算法，有明顯的提升。H.263到H.264提高了50%，而H.264到H.265將提高67%。據(jù)工業(yè)和信息化部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所工程師栗蔚女士稱，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸流媒體的分辨率越來越大，對(duì)帶寬要求也越來越高的情況下，H.265可提供類似質(zhì)量下更小的碼率?；蛟S在同樣的圖像質(zhì)量下，帶寬要求將會(huì)縮減到1/3。

未來在視頻標(biāo)準(zhǔn)上，雖然H.264并沒有收費(fèi)，但是單以H.265的技術(shù)水平來看，似乎收費(fèi)又有合理的因素。同樣，H.265在市場(chǎng)使用上依舊面臨兩難，一個(gè)是該專利的獨(dú)特創(chuàng)新權(quán)，另一個(gè)則還是市場(chǎng)的普及率，H.264目前的使用情況的確會(huì)給H.265帶來不少壓力。

3、H.265編碼并非全是優(yōu)勢(shì)

與HD-SDI非壓縮視頻圖像不同的是，經(jīng)過壓縮的視頻圖像或多或少的都會(huì)對(duì)圖像有所損傷，特別還是在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中，更是避免不了丟包的現(xiàn)象?？陀^地說，只要視頻圖像存在壓縮既會(huì)有損傷，當(dāng)然在高效率的壓縮也難逃這一弊端。從客觀情況分析來看，視頻編碼損傷主要有三大類：編碼標(biāo)準(zhǔn)、IP網(wǎng)絡(luò)、Error-prone通信，細(xì)致地說這對(duì)圖像模糊、噪聲、數(shù)據(jù)丟包、延時(shí)、抖動(dòng)以及無線信道傳輸帶來的失真都不可避免。

盡管H.265真的能夠?qū)崿F(xiàn)超出H.264的多倍高清，一些視頻損失是通過數(shù)據(jù)測(cè)算出來的，肉眼則看到就是高清晰的畫質(zhì)。以目前大安防市場(chǎng)的視頻會(huì)議來看，在高清晰畫質(zhì)的不斷需求之下，高壓縮標(biāo)準(zhǔn)的確能夠進(jìn)一步推動(dòng)市場(chǎng)，只不過成本還是用戶最為關(guān)注的話題。理想的價(jià)格才是最終產(chǎn)品流向市場(chǎng)的王道。

4、H.265的應(yīng)用前途

高情視頻的發(fā)展及普及離不開H.265的應(yīng)用，尤其是限制于互聯(lián)網(wǎng)的寬帶條件下，H.265在安防行業(yè)中是備受看好的市場(chǎng)，高清視頻會(huì)議中，1080p視頻會(huì)議已經(jīng)成為市場(chǎng)的主流。目前根據(jù)視頻會(huì)議市場(chǎng)需求的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，高清視頻會(huì)議的需求和使用率正在以高達(dá)30%——40%的速度增長(zhǎng)。除了企業(yè)級(jí)別領(lǐng)域外，高清在線視頻和高清電視也可以采用H.265這個(gè)新協(xié)議。優(yōu)酷土豆、奇藝、樂視網(wǎng)等都是網(wǎng)友們的最愛。

4K很驚艷，8K聳人聽聞？

當(dāng)身為屌絲的我還沒有實(shí)力升級(jí)為土豪買一臺(tái)4K電視機(jī)，8K時(shí)代就猝不及防的擠出了時(shí)代前端，為了吸引眼球獲得盈利方向各生產(chǎn)商在創(chuàng)新上也是夠拼的。并且國(guó)外已有廠商生產(chǎn)出了全球第一款面向8K超高清視頻的H.265/HEVC格式的實(shí)時(shí)硬件編碼器，所記錄視頻的清晰度可達(dá)1080p的十六倍。是否意味著8K的極致視頻分辨率只有超高性能的H.265/HEVC編碼器才可與之匹配呢？

1、讓我們來看看這炫目的8K視頻標(biāo)準(zhǔn)吧：

關(guān)于8K的百科：2012年8月23日，聯(lián)合國(guó)旗下的國(guó)際電訊聯(lián)盟通過以日本NHK電視臺(tái)所建議的7680x4320解像度作為國(guó)際的8K超高畫質(zhì)電視(SHV)標(biāo)準(zhǔn)，SHV作為超越現(xiàn)行數(shù)字電視的“超高精細(xì)影像系統(tǒng)”，由NHK從1995年開始研發(fā)。可見日本對(duì)畫質(zhì)的追求真的是無可匹敵。

2、8K身影在展覽中的閃現(xiàn)

去年10月，在第26屆東京國(guó)際電影節(jié)舉行特別放映活動(dòng)的幾部8K視頻作品告訴影迷，沒有最清晰、只有更清晰。7680*4320像素分辨率、22.2聲道等數(shù)字一定讓你大吃一驚。而“看清演員的毛細(xì)血管”、“演員的臉像是貼到眼前”這樣的形容方式，再也不是夸張，而成為了寫實(shí)。

而在2014年的戛納電影節(jié)上，日本放送協(xié)會(huì)NHK首次展示了8K分辨率的數(shù)字電影，首次亮相就獲得了廣泛的關(guān)注。所謂8K分辨率，就是指分辨率為7680*4320像素的畫面。這個(gè)數(shù)字是普通高清標(biāo)準(zhǔn)的16倍，換句話說，這樣的電影，比平時(shí)觀眾在影院中看到的作品清晰16倍。相比起來，剛剛開始逐漸普及的4K技術(shù)也“OUT”了，他的清晰度只有8K的1/4。

不光是畫面有了突破，就連聲音也有了質(zhì)的飛躍。大家耳熟能詳?shù)?.1聲道、7.1聲道已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求。8K數(shù)字電影的聲音采用了22.2聲道，真正做到了每一個(gè)聲音都能找到最佳的還原途徑。

3、8K產(chǎn)品化的實(shí)現(xiàn)

最近，夏普在東京電子博覽會(huì)上展示了一臺(tái)達(dá)到8K分辨率級(jí)別的電視，這臺(tái)85英寸的巨大電視分辨率驚人甚至達(dá)到了視網(wǎng)膜級(jí)別，肉眼幾乎看不到像素顆粒。

這臺(tái)85英寸大屏幕電視有著高達(dá)7680X4320分辨率，同時(shí)還有一臺(tái)同樣分辨率的120英寸電視展出，配合了22.2聲道家庭影院效果非常驚人，吸引了大量觀展人員。此外系統(tǒng)還有Hybridcast輸出功能，能夠運(yùn)行電視同時(shí)顯示互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容及電視節(jié)目。

娛樂游戲永遠(yuǎn)走在技術(shù)應(yīng)用的前沿，目前在游戲行業(yè)8K技術(shù)已有應(yīng)用，畫質(zhì)驚艷，的確迎合了很多玩家追求極致畫質(zhì)的心態(tài)，

雖然也也有硬件設(shè)備得到了國(guó)際電信聯(lián)盟的批準(zhǔn)，而且得到了日本NHK電視臺(tái)的支持（NHK表示將在2016年開始試播放8K分辨率節(jié)目，在2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)時(shí)全面播放4K和8K電視節(jié)目），但是8K標(biāo)準(zhǔn)的這些作品目前都還停留在試驗(yàn)和展示的階段，沒有對(duì)電影工業(yè)制作產(chǎn)生極大的影響。但是可以肯定，這樣的畫面一定會(huì)帶給觀眾不一樣的感受，現(xiàn)在8K硬件已經(jīng)不存在技術(shù)上的問題，但是廣播內(nèi)容方面還需要等待。同時(shí)市場(chǎng)中編碼器、攝像機(jī)的革命也在等待行業(yè)的變革。