H.265又称为HEVC,是作为继 H.264 之后的新一代视频编码格式,除了能减少普通视频 50% 的码率,缓解网络传输压力外,同时也是 4K 高清视频和 VR 直播最合适的选择。
H.265 的优势
H.265 对比 H.264 有更高的压缩比,H.265 全新的编码方式有效提升了视频压缩率,以相同的视频质量为基准,H.265 编码技术相比 H.264 编码技术能够在视频容量减少大约 39~74%,并且还能获得比 H.264 视频更好的信噪比(PSNR)效果,使得 H.265 在相同体积、码率下,H.265 画质细腻度提升 1 倍。同等质量的视频传输,可以节省带宽流量月50%。同时,H.265 也支持4K和8K分辨率的超高清视频。
H.265技术点
图像分区
H.265将图像划分为“树编码单元,而不是像H.264那样的16×16的宏块。根据不同的编码设置,树编码块的尺寸可以被设置为64×64或有限的32×32或16×16。更大的树编码块可以提供更高的压缩效率,同样也需要更高的编码速度。每个树编码块可以被递归分割,利用四叉树结构,分割为32×32、16×16、8×8的子区域。每个图像进一步被区分为特殊的树编码块组,称之为切割和拼贴。编码树单元是H.264的基本编码单位,如同H.264的宏块。编码树单元可向下分区编码单元、预测单元及转换单元。
编码单元是H.265基本的预测单元。通常,较小的编码单元被用在细节区域(例如边界等),而较大的编码单元被用在可预测的平面区域。
转换尺寸
每个编码单元可以四叉树的方式递归分割为转换单元。与H.264主要以4×4转换,偶尔以8×8转换所不同的是,H.265有若干种转换尺寸:32×32、16×16、8×8和4×4。更大的转换单元可以更好地编码静态信号,而更小的转换单元可以更好地编码更小的“脉冲”信号。
预测单元
在转换和量化之前,首先是预测阶段,包括帧内预测和帧间预测。一个编码单元可以使用八种预测模式中的一种进行预测。一个编码单元无论是包含一个、两个还是四个预测单元,都可以使用专门的帧间或帧内预测技术对其进行预测,此外内编码的编码单元只能使用2N×2N或N×N的平方划分。间编码的编码单元可以使用平方和非对称的方式划分。
帧内预测:HEVC有35个不同的帧内预测模式(包括9个AVC里已有的),包括DC模式、平面模式和33个方向的模式。帧内预测可以遵循变换单元的分割树,所以预测模式可以应用于4×4、8×8、16×16和32×32的变换单元。
帧间预测:针对运动向量预测,H.265有两个参考表:L0和L1。每一个都拥有16个参照项,但是唯一图片的最大数量是8。H.265运动估计要比H.264更加复杂。它使用列表索引,有两个主要的预测模式:合并和高级运动向量。
在编码的过程,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。
去块化和采样点自适应偏移
与H.264在4×4块上实现去块化所不同的是,HEVC的只能在8×8网格上实现去块。这就能允许去块的并行处理。首先去块的是画面里的所有垂直边缘,紧接着是所有水平边缘。与H.264采用一样的滤波器。
去块之后还有第二个可选的滤波器,叫做采样点自适应偏移。它类似于去块滤波器,应用在预测循环里,结果存储在参考帧列表里。这个滤波器的目标是修订错误预测、编码漂移等,并应用自适应进行偏移。
并行处理
由于HEVC的解码要比AVC复杂很多,所以一些技术已经允许实现并行解码。最重要的为拼贴和波前。图像被分成树编码单元的矩形网格。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。