來源:58監控網
4K高清來襲，H.265編碼器愈發重要。高清化是使用者的需求，也是影像監控發展的趨勢。然而高清化帶來的傳輸及儲存方面的問題，也讓企業頭痛不已。如何解決影像傳輸及儲存? H.265編碼器應運而生。
H.265編碼器是什麼?
從技術層面上分析，目前H.265/HEVC的架構，大致上和 H.264/AVC相似，主要包含幀內預測、幀間預測、轉換、量化、去區塊濾波器、熵編碼等模組。不同的是，HEVC整體被分成了編碼單位、預測單位和轉換單位這三個部分。
在有限頻寬下傳輸更高品質的網路影像，這就是H.265標準誕生的意義。對於大多數專業人士來說，H.265編碼標準並不陌生，其是ITU-T VCEG繼H.264之後所制定的影像編碼標準。H.265標準主要是圍繞著現有的影像編碼標準H.264，在保留了原有的某些技術外，增加了一些相關的技術。
在新增加的技術部分，能夠改善碼流、編碼品質、延時及演算法複雜度之間的關係。據瞭解，H.265研究的主要內容包括，提高壓縮效率、提高魯棒性和錯誤恢復能力、減少即時的時延、減少通道獲取時間和隨機接入時延、降低複雜度。
愛立信於2012年8月推出了首款H.265轉碼器，之後，2013年1月25日，國際電信聯盟組織初步批准了HEVC/H.265標準，標準的全稱為高效影像編碼(High Efficiency Video Coding)，據悉此標準是為了給影音頻服務，提供更好的影像編碼方法，H.265標準正式命名為HEVC。
H.265/HEVC的編碼架構
其實，H.265/HEVC編碼架構大致上與H.264/AVC的架構相似，其主要包括，幀內預測(intra prediction)、幀間預測(inter prediction)、轉換 (transform)、量化(quantization)、去區塊濾波器(deblocking filter)、熵編碼(entropy coding)等模組，但在HEVC編碼架構中，整體被分為了三個基本單位，分別是：編碼單位(coding unit,CU)、預測單位(predict unit,PU) 和轉換單位(transform unit,TU )。
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中每個宏塊(macroblock/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。
同時，H.265的幀內預測模式支援33種方向(H.264只支援8種)，並且提供了更好的運動補償處理和向量預測方法。
反復的品質比較測試已經表明，在相同的圖像品質下，相比於H.264，通過H.265編碼的影像大小，將減少大約39-44%。由於品質控制的測定方法不同，這個資料也會有相應的變化。
通過主觀視覺測試得出的資料顯示，在碼率減少51-74%的情況下，H.265編碼影像的品質還能與H.264編碼影像近似甚至更好，其本質上說是比預期的信噪比(PSNR)要好。
H.265技術佔據絕對優勢
首先，H.265標準具有靈活的編碼結構。在H.265中，將宏塊的大小從H.264的4×4、8×8、16×16擴展到了32×32、64×64、甚至於128×128的宏塊，以便於高解析度影像的壓縮。同時，H.265採用了更加靈活的編碼結構來提高編碼效率，包括編碼單元(CodingUnit)、預測單元(PredictUnit)和變換單元(TransformUnit)。
其次，擁有靈活的塊結構——RQT(ResidualQuad-treeTransform)。RQT是一種自我調整的變換技術，這種思想是對H.264/AVC中ABT(AdaptiveBlock-sizeTransform)技術的延伸和擴展。
對於幀間編碼來說，它允許變換塊的大小，根據運動補償塊的大小，進行自我調整的調整;對於幀內編碼來說，它允許變換塊的大小，根據幀內預測殘差的特性，進行自我調整的調整。大塊的變換相對於小塊的變換，一方面能夠提供更好的能量集中效果，並能在量化後保存更多的圖像細節，但是另一方面在量化後卻會帶來更多的振鈴效應。
因此，根據當前塊信號的特性，自我調整的選擇變換塊大小，可以得到能量集中、細節保留程度，以及圖像的振鈴效應三者最優的折衷。
再次，採樣點自我調整偏移(SampleAdaptiveOffset)。SAO在編解碼環路內，位於Deblock之後，通過對重建圖像的分類，對每一類圖像像素值加減一個偏移，達到減少失真的目的，從而提高壓縮率，減少碼流。採用SAO後，平均可以減少2%~6%的碼流，而編碼器和解碼器的性能消耗僅僅增加了約2% 此外，自我調整環路濾波(AdaptiveLoopFilter)。
ALF在編解碼環路內，位於Deblock和SAO之後，用於恢復重建圖像以達到重建圖像與原始圖像之間的均方差(MSE)最小。ALF的係數是在幀級運算和傳輸的，可以整幀應用ALF，也可以對於基於塊或基於量化樹(quadtree)的部分區域進行ALF，如果是基於部分區域的ALF，還必須傳遞指示區域資訊的附加資訊。
最後，H.265採用了並行化設計思路。當前晶片架構已經從單核性能逐漸往多核並行方向發展，因此為了適應並行化程度非常高的晶片，H.265引入了很多並行運算的優化思路。
中國海康威視等支持H.265編解碼產品紛紛“出鍋”
2014年9月初，海康威視推出了業界支援H.265 4K NVR產品;中興力維也在近日發佈H.265高清網路攝影機。4K帶來的高清時代，需要H.265的支持。
據瞭解，2014年9月份，海康威視推出了4K NVR，其具有超強的顯示和解碼性能。支持H.265編解碼。據悉，海康威視4K NVR，是4K IP CAM強大的後盾，支援4K 顯示，解決了4K監控儲存和顯示輸出的瓶頸，和4K IPC、4K顯示器一起形成完美的超清解決方案，將成為4K超清監控的中流砥柱，促進4K監控的普及和應用。
2014年9月12日，5J/
EJI6中興力維在南京舉行的新品發佈會上，推出了支持H.265/HEVC的高清網路攝影機7200系列。據中興力維執行董事長祝金程表示，高清網路攝影機7200系列可以提供高清圖像，同時又降低了儲存要求，節省了在存放裝置上的投資;甚至還能降低碼流，從而降低頻寬和網路方面的壓力;在低照度、光線極差的環境下，仍然可以輸出高清圖像。這就是支持H.265的高清網路攝影機7200系列的“三低”特徵。
新近發佈的蘋果手機iphone 6和iphone 6 plus均支持H.265影像編解碼。從iPhone的技術規格頁面上可以看出，iPhone 6和iPhone 6 Plus都會利用下一代H.265技術——也就是高效率影像編碼(HEVC)——來對通過蜂窩網路進行的Face Time影像通話進行編碼和解碼。
2014年9月，海思公司將基於H.265/HEVC標準推出業界第一顆高清網路攝影機處理器Hi3516A。該Hi3516A處理器採用海思先進的H.265/HEVC演算法，改善了H.265/HEVC標準固有的圖像振鈴效應，極大減少了大運動場景下的拖尾現象和塊效應，並在保持與H.264/AVC相同的圖像畫質下編碼碼流降低50%。
同時，Hi3516A靈活的高性能ARM Cortex-A7處理器配合海思第二代智慧分析協處理單元IVE2.0，提供車牌辨識、周界防範、人臉辨識等多達40種智慧分析應用。
H.265標準發展前景
從長遠角度看，H.265標準將會成為超高清電視(UHDTV)的4K和8K解析度的選擇。但這也會帶來其它問題。目前，還極少有原生4K解析度的影像內容。
H.265標準的完成意味著內容擁有者現在已經有了一個對應的理論標準，但是他們現在還沒有一個統一的方式來傳送內容。
索尼正在計畫一個4K電影數位傳送服務，供那些購買索尼4K電視的顧客使用，並且還在今年推出了名為“Mastered in 4K”的高清藍光DVD播放機。這些1080p影片是從4K數字母版轉換而來，並且將來有望推出品質更好的“近4K體驗”。
結語：H.265標準自2013年被確認，到如今大企業紛紛推出產品，其發展的趨勢異常火熱。配合著4K技術的發展，H.265編解碼發展越發重要，相信在不遠的將來，支持H.265的產品將會陸續推出。
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