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HEVC是什么.265)?

这是我们的系列文章的另一部分 “什么是...?" 文章, 旨在提供定义, 历史, 以及围绕在线视频行业的重要术语和问题的背景. 

HEVC (H.265行政摘要

H.265/ HEVC (High Efficiency Video Coding)是继 H.264, 像H一样.是由……联合开发的 ISO/IEC运动图像专家组 和ITU-T视频编码专家组(VCEG). 新编解码器的主要目标是压缩效率比H.并支持高达8192x4320的分辨率.

HEVC技术背景

作为背景,ITU-T开始开发H.ISO/IEC于2007年开始工作. 2010年1月, 这些团体联合发起了一项提案征集活动, 在MPEG会议上达到高潮 & VCEG 视频编码联合协作小组(JCT-VC) 2010年4月,采用了HEVC (High Efficiency Video Coding)这个名称作为编解码器.

10月, 2010, JCT-VC产生了第一个工作规范草案, 标准草案——基于8个工作规范草案——于7月获得批准, 2012. 1月25日, 2013, the ITU announced 那。 HEVC had received first stage approval (consent) in the ITU-T Alternative Approval Process, while MPEG announced 那。 HEVC had been promoted to Final Draft International Standard (FDIS) status in the MPEG standardization process.

在本质上, this means 那。 the initial versions of the specification were frozen so 那。 multiple vendors could finalize their first HEVC products. 目前的实现包括一个支持8位4:2:0视频的主配置文件, 具有10位支持的主10配置文件, and a Main 仍然 Picture profile for still digital pictures 那。 uses the same coding tools as a video "intra" picture.

HEVC将继续前进, 12位视频和4:2:2和4:4:4色度格式的扩展工作已经开始, 以及将可扩展的视频编码和3D视频纳入规范.

HEVC (H.265)的作品

像H.264和MPEG-2, HEVC使用三种框架类型, I-, 一组图片中的B帧和p帧, 结合帧间和帧内压缩的元素. HEVC采用了许多先进技术,包括:

编码树块:其中H.264使用最大尺寸为16x16的宏块, HEVC使用编码树块, 或施, 最大尺寸为64x64像素. 当编码更大的帧大小(如4K分辨率)时,更大的块大小更有效. 如图1所示.

图1

图1. 较大的块大小可以提高编码效率. HEVC网络研讨会图片由基本技术提供, 可以按需.

更多内部预测方向:其中H.264使用了9个帧内预测方向, HEVC可以使用超过35, adding more potential reference pixel blocks 那。 fuel more efficient intra-frame compression (see 图2, 从一个 Ateme演讲). 显而易见的代价是在额外的方向上搜索所需的额外编码时间.

图2

图2. 扩展搜索以找到更多的参考像素块.

其他进步包括.

  • 自适应运动矢量预测,它允许编解码器找到更多的帧间冗余
  • 优越的并行化工具, 包括波前并行处理, 在多核环境中进行更有效的编码
  • 熵编码只有CABAC,没有更多的CAVLC
  • Improvements to the deblocking filter and the creation of a second filter called Sample Adaptive Offset 那。 further limits artifacts along block edges

HEVC (H.265)结果请

There are a number of published white papers and presentation 那。 focus on comparing the quality of HEVC vs. H.264和MPEG-2. 最常被引用的来源之一是一篇题为, "Comparison of the Coding Efficiency of Video Coding Standards-Including High Efficiency Video Coding (HEVC)", which reports the results of both PSNR (Peak Signal to Noise Ratio) comparisons and subjective evaluations. 该报告研究了多种场景,包括互动和娱乐应用程序.

与娱乐相关的比较, 该研究编码了多个分辨率从832x480 (480p)到1920x1080 (1080p)的片段。. 对于psnr相关的测试,该研究使用四种不同的技术编码文件,HEVC, H.264, MPEG-4和H.263,直到所有文件具有相同的PSNR值.

HEVC表1

表1. HEVC效率与H.264, H.263和MPEG-4在娱乐应用中使用PSNR值.

然后,研究人员向观众展示了用H.264和HEVC,并要求他们对结果进行评分. 从这些测试中, 研究人员总结道, 用HEVC编码的测试序列的比特率比H编码的平均比特率低53%.264/MPEG-4 AVC HP编码实现了大致相同的主观质量."

另一篇文章 即将推出的HEVC视频压缩标准的主观质量评价",比较H.264和HEVC使用PSNR和主观比较. 研究得出结论:

测试结果清楚地表明压缩性能有了实质性的改善, 与AVC相比... 对于本研究中考虑的天然内容, a bit rate reduction ranging from 51 to 74 percent can be achieved based on subjective results while the predicted reduction based on PSNR values was only between 28 and 38 percent. This difference is mostly due to the fact 那。 PSNR doesn't take into account the saturation effect of the human visual system. PSNR also doesn't capture the full nature of the artifacts: AVC compressed sequences exhibit blockiness while HEVC compression tends to smooth out the content, 这就没那么烦人了. 对于本研究中考虑的合成内容, a 75 percent bitrate reduction can be achieved based on subjective results while the predicted reduction based on PSNR values was 68 percent.

对这样的结果至少有一点怀疑是合理的, 因为这些比较主要是由为HEVC做出贡献的技术人员进行的, using encoders 那。 have not been released for sale or (in most cases) even for general-purpose beta testing. 不愿透露姓名, one CTO of a major 编码 vendor estimated 那。 HEVC would enable a 30 percent reduction in file size at the same quality level at 1080p resolution, 在更高的分辨率下进一步增加. 

HEVC (H)在哪里.265)玩?

回放统计数据更难获得. 然而,多家公司已经在平板电脑上演示了HEVC播放,包括 Qualcomm。 在Android平板电脑上 1.5 GHz高通骁龙S4 双核处理器. 请注意, 然而, 视频的分辨率只有480p, 这对于平板显示器来说是有意义的,但距离HEVC设计的4K视频还很远. 在2012年的PBS技术会议上 爱立信表示 estimated 那。 编码 HEVC could require up to 10x more computational complexity with 2x-3x the complexity upon decode.

根据一份题为 消费类设备中的HEVC解码 高级分析师米歇尔·亚伯拉罕来自 多媒体研究小组 estimated 那。 the number of consumer devices 那。 shipped in 2011 and 2012 那。 would be capable of HEVC playback with a software upgrade totaled around 1.预计2013年的销量将超过10亿部.

图3

图3. 支持hevc的消费类设备的单位出货量(软件升级后).

根据亚伯拉罕, 在编制这些统计数据时,她假设每年出货的所有个人电脑都能使用HEVC. 该报告还列出了HEVC解码平板电脑的出货量汇总表, 便携式媒体播放器, 流媒体播放器, 视频游戏机, 蓝光播放器, 数字电视机, 还有机顶盒.

尽管安装基数很大,分析师 霜 & 沙利文 相信 消费者内容服务至少还需要五年时间才能适应HEVC. Delaying HEVC adaption includes forces like the recent significant investment in AVC gear made by many pay TV operators, 在OTT编码和部署生态系统中缺乏对HEVC的广泛支持, HEVC编码和解码芯片部署缓慢,以保持现有AVC芯片组的盈利能力.

根据弗罗斯特 & 沙利文副总裁丹·雷伯恩, HEVC的初始部署将出现在企业视频会议等闭环解决方案中, 远东地区的超高清服务, 以及低带宽视频点播服务, 由于部署较低带宽的HEVC视频可能节省成本. Rayburn expects satellite direct to home (DTH) service providers to start rolling out HEVC gear in the 2014-2015 timeframe, 预计将在2015年推出一些试点数字地面电视(DTT)频道. 然而,总的来说,他总结道:

While certain applications will embrace HEVC much sooner than the norm and HEVC 编码 and decoding cores should mature by 2014, we expect it will be around 2017 before a comprehensive ecosystem of first-generation HEVC-enabled products will come to market. 此外, 我们预计,即使在2018年,AVC仍将被广泛使用, although it will definitely be considered a commodity technology at 那。 point -- much as MPEG-2 is today.

HEVC (H.版税将适用

可能减缓HEVC适应的一个因素是围绕版税的不确定性. 像H.264, 许多有助于HEVC的技术都获得了专利, 专利所有者将要求对其知识产权的使用进行补偿. 2012年6月, MPEG LA是一家领先的专利池打包商,也是H.264专利池; 宣布了对HEVC至关重要的专利申请, 2013年2月,25名受访者举行了第三次会议.

然而, 据MPEG LA官方称, there is no set timeframe for the issuance of royalty guidelines or even assurance 那。 a patent group will coalesce, 因为还有其他包装商, 或者各自的所有者可以决定单独维护他们的权利. 一些细分市场, 最值得注意的是芯片, 编码, 以及其他基础设施供应商, will likely press on with their HEVC-related efforts in the face of this uncertainty and simply reserve for potential royalties. 然而, 其他部分, particularly the distributors of free streaming content chasing the bandwidth savings afforded by HEVC, 几乎可以肯定会等到版税公布之后.

HEVC即将迎来竞争.265)?

这些版税使得像谷歌VP9这样的竞争性技术值得一提, 尤其是自从谷歌加入 VP9解码到测试版的Chrome 2012年12月,与Opus编解码器编码的音频流的新解码器一起发布. 根据… 谷歌表示 在…制造 互联网工程专责小组 会议将于11月在亚特兰大举行, 2012, VP9的目标是在更低的数据速率下获得与HEVC相似的质量. 在一个 在WebM网站上提供的需求文档, Google stated 那。 VP9 would not be shipped unless it improved quality over VP8 by 50 percent at a cost of only 40 percent higher decoding complexity, 而HEVC是200%到300%.

作为编解码器,VP8 解析:选b.264, 在所有测试的数据速率下产生几乎相同的质量. 然而, 多重因素注定了VP8的失败, 包括苹果拒绝在iOS设备或Safari上启用VP8播放, 那。 微软 拒绝包含回放 Internet Explorer 9那个H.264是ITU/MPEG的联合标准,它进入市场的时间比H.264.

许多相同的因素仍在发挥作用 苹果 有望接受HEVC, it's unlikely 那。 it will support VP9 for the same reasons the company refused to support VP8; also, 还有潜在的知识产权问题. 除了, HEVC是一个联合标准, 因此,在芯片对编码和回放的支持方面,它已经有了一个巨大的开端. VP9和HEVC应该同时出现在市场上, 然而, 这可能会给VP9比VP8更大的机会.

关于知识产权问题:2011年2月, MPEG LA发布了VP8专利申请2011年7月, 12个政党已经站出来. 仍然, 在MPEG LA网站上没有进一步的进展报告, 我们的MPEG LA联络人也确认没有什么新消息.

HEVC (H.265)

当然,就像《百家乐app下载》里的雷伯恩 & 沙利文指出, 在完整的编码/解码/传输基础设施到位之前,HEVC无法部署. 一些编码供应商,比如 基本技术, have announced 那。 all current encoders will be retrofitted for HEVC support via software upgrades sometime in the future. 在购买企业级甚至是桌面编码器之前, 询问编码器将来是否支持HEVC, 以及这种支持需要多少钱.

除此之外,HEVC大量可用性的前体取决于市场. 例如,在视频会议中,它是实时HEVC编码器和解码器的可用性. 在流媒体领域, 回放的一面永远是驱动力, since few producers will encode to a new format until it's clear 那。 it can play reliably for a meaningful group of viewers.

对于通用流媒体来说,HEVC很难让人兴奋,除非:

  • 来自MPEG LA的一套版税政策
  • Ubiquitous playback via HEVC in a player like the Flash Player or Silverlight Player (neither 微软 nor Adobe responded to requests for 信息 regarding if or when this might happen)
  • 将HEVC播放整合到iOS或Android平台, 要么通过应用程序,要么通过操作系统升级, and a clear indication about which of the installed base of devices will be HEVC-capable with these upgrades (Given the long-standing policy of both companies not to comment on future technologies, 以及他们与媒体打交道时那种像黑色墨水一样的不透明, 我们甚至都没有问)
  • 可集成到OTT机顶盒中的廉价解码硅的可用性, or the announcement 那。 some current OTT boxes can be retrofitted for HEVC playback via firmware or software upgrades

结论

之间的 NAB (2013年4月)和 IBC (2013年9月)预计将有一系列hevc相关技术和产品发布. 在那段时间里, 第一波支持HEVC的编码器和解码器也将进入市场, 这使得评估这项技术在现实世界中的表现成为可能, 好处, 成本, 以及编码的HEVC流的互操作性.

直到那时,就像冰霜一样 & 沙利文的报告显示, 从微观而不是宏观的角度考虑HEVC的适应是最有意义的, 因为每个市场的前驱和经济驱动力是不同的. 而围绕HEVC不可避免的通用话题必然会达到卡佩尼克式的比例, 重要的是这些公告如何影响你所服务的市场.

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