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视频会议编码标准HEVC/H.265

发布时间:2014-07-23 点击数:1910

2013年2月,HEVC(High Efficiency Video Coding)编码标准终于发布最终稿件,标志着下一代的编码标准HEVC(H.265)正式形成。该编码标准的发布为视频会议系统提供效率更高的编码器,对视频会议来说具有非常重要的的意义。


HEVC编码是一种全新的视频编码标准,其最主要的改进是分辨率从QVGA至7680x4320(8k分辨率)的超高清视频,是H264所以支持的1080p的分辨率的16倍,视频编码效果在相同PSNR的情况下,码率节省40%-45%。


H.265 高效率视频编码(High Efficiency Video Coding)成为正式标准,其包含了8-bit、10-bit 色深与照片格式,未来会陆续制定 12-bit 色深与 3D 规范。HEVC依然沿用H.264编码采用的混合编码框架,其帧间和帧内预测编码可以消除时间域和空间域的相关性。变换编码:对残差进行变换编码以消除空间相关性。熵编码:消除统计上的冗余度。


HEVC编码在技术上的改进主要包括几个方面:


1、高效的宏块的分割

在H264编码中,编码的最小单元是宏块,图像的分割都是基于宏块,但在HEVC中宏块的定义发生了本质的变化,在HEVC中我们使用CU(编码单元),PU(预测单元),TU(变换单元)来替代H.264编码的宏块,通过三种单元来描述整个图片。为了提高高分辨率的视频的编码效率,HEVC还采用了基于大尺寸的四叉树编码结构。 CU:采用四叉树的分割结构,CU的尺寸变化范围从8x8(SCU) 至64x64(LCU),编码单元的尺寸为2Nx2N的正方形,其中N为2为底的幂,  其中编码单元类似于H.264中的宏块的概念,用于图像的分割描述,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。这三个单元是完全分离的,这使得变换、预测和编码各个处理环节更加灵活,也有利于各环节的划分更加符合视频图像的特征,有利于各个单元更优化的完成各自的压缩功能。


2、扩展的预测算法

HEVC的帧间预测方向扩展到33个,另外加上一个DC和一个planar,一共35中预测模式,使得预测更加精细,但是为了控制编码复杂度,所以对4x4和64x64的尺寸的预测模式进行了限制。帧间预测方向的扩展提高了图像不同帧之间的预测的准确性,进一步提高视频的压缩效率。


3、并行化设计
HEVC编码加入了许多了并行运算的优化思路,当前的PC芯片架构已经从单核性能逐渐往多核并行方向发展,因此采用并行化可以大大提高编码的处理效率。
总结,HEVC编码标准由于其在宏块的分割、预测算法、并行处理等方面做出了极大改进,其编码效率得到了较大的提升,随着其应用的发展必将把视频会议编解码技术推向一个新的高度。