什么是H.265(H.265编码详解)

​H.265含议

H.265也称为高效视频编码或HEVC。是HighEfficiencyVideoCoding,的缩写。是一系列视频压缩标准中的最新标准。与其前身H.264一样,H.265最初由ITU-T视频编码专家组和ISO/IEC运动图像专家组为广播行业开发。

H.265是视频压缩编解码器,是H.264的后继产品。它建立在与前身类似的概念之上,但由于4K内容无处不在的快速采用,它正在变得普遍。在不影响视频质量的情况下,H.265允许以比特率的一半进行视频压缩-H.264-使其在理论上效率提高一倍。当我们将H.265压缩到与H.264相同的比特率时,我们发现H.265提供了显着改善的视频质量。由于所有这些优点和升级,H.265使流式传输和下载4K视频变得更加容易-这在H.264中是不可能的,因为它占用了大量空间并且具有很高的比特率。

h.265编解码器如何工作

H.265编解码器基于与之前的H.264标准相同的一般思想和结构。与之前一样,它具有由编码器编码(或压缩)的一系列帧组成的源视频-这会导致压缩的比特流。此压缩比特流被存储或共享,另一端的解码器解压缩比特流以创建原始帧序列。就H.265编解码器工作而言,编码器执行的步骤包括:
  • 第一步是关于预测每个单位并执行必要的计算(即,从原始图片单位中减去它)。在此步骤中,编码器接收一帧显示像素为16x16的视频单元(宏块)。该宏块以两种方式形成预测-从当前帧(预测内)或从先前传输的帧(相互传输)。
  • 量化和变换残差。残差是指预测与原始图片单位之间的差异。这是通过使用离散余弦变换的近似形式输出一组系数来完成的,每个系数都与基本模式的权重值有关。这些基础模式稍后可以组合在一起以创建初始残差。
  • 对转换后的输出、模式信息、预测信息和标头进行熵编码(即执行无损数据压缩方案)。
另一方面,H.265解码器执行以下步骤:
  • 熵解码-即反转在熵编码期间执行的步骤-并从编码的序列中提取原始元素。
  • 反转转换和重新缩放。
  • 预测每个单位并将其添加到逆变换的输出中
  • 重建最终解码的视频图像。
从本质上讲,不是对每帧中的每个像素进行编码,而是通过识别静态区域并且不随帧变化来最小化带宽使用。这可确保编码工作可以更好地应用于随每帧而变化的区域。
H265
如果我们从更技术的角度来看,从计算能力的角度来看,我们发现HEVC的要求更高,但它为视频编码和解码提供了明显更智能的方法。H.265的工作原理是在帧内寻找空间重复。有了这些信息,H.265就会寻找机会,而不是在一系列帧上发送相同的信息。H.265可以发送第一个完整帧,而不是发送序列中的每个图像,如果它在这些帧的空格内发现任何重复,它就不会再次发送这些帧。这会导致总文件大小的整体减少。从本质上讲,H.265的工作原理是增加空间和运动分辨率估计的复杂性水平,以便可以阻止重复信息的发送,并且可以进一步压缩大小。

H.265/HEVC概述

用于视频压缩的HEVC标准有可能提供远远优于其前身(如H.264/AVC)的性能。虽然HEVC具有与AVC和MPEG-2相同的核心结构,但它也有许多渐进和急需的改进,例如:
  • 增加了分区的灵活性。
  • 在转换块大小和预测模式方面具有更大的灵活性。
  • 更好的插值和去块过滤器。
  • 改进了模式和运动矢量的信令。
  • 高效的并行处理功能。
所有这些累积产生了一种视频编码格式,即使在最高端的视频类型中,也可以在不影响质量的情况下提供更好的压缩。以下是您需要了解的有关H.265视频压缩格式的其他重要方面的简要概述。

配置文件、级别和参数

配置文件可以简单地理解为编码所需的一组工具,用于创建与该特定配置文件相关的比特流。特定配置文件的编码器可以选择需要使用的编码工具,以生成相关的比特流。另一方面,特定配置文件的解码器必须支持该配置文件可以使用的所有编码工具。
进入更多的技术细节,HEVC的第一个版本定义了三个配置文件:
  • 主要
  • 主要10
  • 主静态图片。
第二个版本添加了21个范围扩展配置文件、一个多视图配置文件和两个可扩展的扩展配置文件。这进一步经历了一些更改和修改。
H.265在视频监控中广泛应用
在层和级别方面,HEVC标准定义了两个主要层-高和主。它还定义了十三个级别。级别本质上是比特流的一组约束。对于低于4的级别,只允许使用主层。开发这些层是为了处理具有不同最大比特率的应用程序。主层在设计时考虑了大多数应用程序,而“高级”层则迎合了更高端的应用程序。符合给定级别/层的解码器应该能够轻松解码为该特定级别/层和所有较低级别/层编码的所有比特流。

h.265的应用

H.265编解码器使用与H.264不同的宏块编码方法,称为编码树单元(CTU)。CTU以更高的编码效率处理信息,并支持64x64宏块。这使得H.265格式在许多应用程序中非常有用。一些这样的应用包括:
  • H.265支持广泛的色域-例如NTSC、Rec.601、PAL、通用胶片、SMPTE170M、sRGN、SYCC等。
  • 为下一代HDTV显示器和内容捕获系统提供无缝视频流和数据共享。

为什么要用h.265压缩

这个问题的简单答案是提高效率。编解码器可用于在不牺牲其质量的情况下压缩和解压缩图像的比特流越少,其效率就越高。从这个角度来看,H.265比H.264编解码器效率更高。了解有关H.264与H.265的更多信息。除此之外,随着事情的发展,人们的观看分辨率也发生了变化,人们用来观看视频的屏幕分辨率也发生了变化。由于存在如此多的约束和修改,因此转向专为现代视频要求而设计的压缩技术是有意义的。

h.265的优势

总而言之,以下是H.265压缩标准提供的主要优点和改进:
  • 提供H.264的一半压缩比。
  • 支持64x64像素宏块,而H.264支持的16x16像素宏块。
  • 视频压缩取决于帧之间的预测运动,H.265具有更好的运动预测机制。这导致改进的压缩标准。
  • 帧间预测在H.265中比在H.264中更详细。
  • H.265支持的分辨率远高于H.264支持的8K超高清。
  • 与H.264编解码器相比,H.265的比特率要低得多,从而使整个过程更加高效。

结论

关于技术的事情是它不断升级并变得更好。H.264无疑是一个很好的压缩标准,但它有一些缺陷。H.265发现了这些缺陷并对其进行了改进,为我们提供了更好的压缩标准。请放心,我们很快就会有一个更改进的版本。在这种情况下,您的目标应该是随时了解所有事件和更新,以便您可以在选择视频编解码器时做出最佳决定!

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