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H265和H264两种编码格式在同样码率的对比与改进

   如今,在安防行业,到处都在谈高清,高清已经成为安防行业最热门的话题。高清不只是后端显示设备的高清,还包括前端监控设备的高清,中端压缩存储设备能够承载高清带来的大流码,大数据,图像质量的提高从某种程度上说造成存储的压力。

  高清网络摄像机在图像清晰度上有了质的飞跃的同时,也给网络监控系统带来了一系列的问题。如分辨率越大、清晰度超高,传输的码流就会增大,增加了网络带宽压力;数据流量的翻倍,增大了存储量,增加了网络存储的压力;同时管理平台软硬件负载加剧以及建设成本加倍。这些问题越来越受到重视,解决这些问题也越来越紧迫。

 

  视频编码方式就是指通过特定的压缩技术,将某个视频格式的文件转换成另一种视频格式文件的方式

  对于视频监控应用来说,存储时长和容量成本一直是方案设计时需要反复权衡的关键矛盾之一。当大规模联网模式和集中存储方案开始推广后,网络带宽的瓶颈也逐步浮现,尤其是高清应用的普及,更凸显了这些问题,提高压缩性能的需求日益迫切。而最近新由国际电联(ITU)正式批准通过的HEVC/H.265标准即高效视频编码(High Efficiency Video Coding)在有限带宽下传输更高质量的网络视频,仅需原先的一半带宽,即可播放相同质量的视频。H.265标准让网络视频跟上了显示屏“高分辨率化”的脚步,H.264统治了过去的五年,而未来的五年甚至十年,H.265很可能将会成为主流。下面视威龙给大家简单介绍下H265与H264功能特点的对比分析。

 

  H.264是MPEG-4 AVC(Advanced Video Codec,高级视频编码)的简称,和H.265一样也是一种视频压缩标准,同时也是一种被广泛使用的高精度视频的录制、压缩和发布格式,目前市面上的高清摄像机大都采用H.264b编码技术。  H.265作为新一代的视频压缩技术,其核心的优势在于相比之前的历代标准,可以在同样的图像质量下,大幅度降低了压缩码率。从客观效果提升上看,根据测试,H.265在1080P分辨率下相比H.264码率降低一半左右,并且分辨率越高优势越显著。 

 




  H.265相对于H.264比较大的改进是:

 

  1.在图像分块以及运动补偿、变换块方面,支持更大尺寸和更多种类;

  2.更灵活丰富的帧内/帧间预测、运动矢量预测和变换模式;

  3.增加环内采样自适应滤波SAO;

  4.提供TILE模式等技术,更好地支持并行处理。

  这些新技术的运用,不但有效地提高了压缩性能,也充分地考虑了设计上的可并行性,为各种处理器平台的有效实现扩展了空间。

 

  复杂度估计   H.265在编码和解码、软件实现和硬件实现两个维度等方面都比H.264/AVC复杂。H265比H264在软件编码运算复杂度可能有数量级上的增加。

 

  1、 其原因主要在于H.265的性能提升很大部分通过增加较多的编码模式达成,而从这些模式中择优选取,是一项非常消耗运算量的工作。不过随着学术与产业界研究和应用的深入,针对H.265更为高效的新算法不断提出,运算的复杂度将逐渐可控。

 

  2、 硬件编码:由于H.265定义的最大图像分块为64x64像素,为了保存较大区域的原始图像,意味着需要更多的片上缓冲区。面向高清应用,对应运动搜索范围的增大也会产生相同的影响。再者,H.265在各模块,如运动补偿、变换量化、采样自适应滤波等方面的改进,也需要更多硬件资源。并且,更复杂模式选择算法所要求的计算代价仍然存在,只不过与软件相比,以芯片逻辑面积的增长替代了处理器时钟的消耗。总的来说,对于一般性能要求的硬件编码而言,实现复杂度增加比软件编码要低一些,是H.264的三五倍左右。

 

  3、 软件解码:由于没有模式选择的巨大消耗,H.265在软件解码方面的复杂度较为理想,可能是H.264的两倍不到。目前国内外不少厂商都在x86、ARM等平台上发布了可商用的H.265解码软件,推动了标准的普及应用。

 

  4、 硬件解码:从H.265已公布的Main Profile定义看,相对于H.264在硬件解码方面的复杂度也有一定程度的增加,尤其是如果需要兼容整个Profile的全部定义,其增加的幅度可能与中等设计要求的硬件编码接近。

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