H.265在安防行業(yè)的應(yīng)用前景

  隨著近年來傳統(tǒng)的標(biāo)清視頻向720P、1080P的高清視頻全面升級(jí)。在高清視頻快速發(fā)展下，H.264技術(shù)逐漸暴露了一些局限性。

  首先，由于分辨率的大大增加，單個(gè)宏塊所表示的圖像內(nèi)容信息大大減少，H.264所采用的4×4或8×8宏塊經(jīng)過整數(shù)變換后，低頻系數(shù)相似程度也大大 提高，出現(xiàn)大量冗余，導(dǎo)致H.264編碼對(duì)高清視頻的壓縮效率明顯降低;其次，H264算法宏塊個(gè)數(shù)的爆發(fā)式增長，會(huì)導(dǎo)致每個(gè)編碼宏塊的預(yù)測模式、運(yùn)動(dòng)矢 量、參考幀索引和量化級(jí)等宏塊級(jí)參數(shù)信息占用更多碼流資源，在有限帶寬中，分配給真正描述圖像內(nèi)容的殘差系數(shù)信息的可用帶寬明顯減少了;由于分辨率的提 高，表示同一個(gè)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)矢量幅值也將大大增加，H.264中采用基于空間域的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測方式，對(duì)運(yùn)動(dòng)矢量差編碼使用的是哥倫布指數(shù)編碼，該編碼方式的 特點(diǎn)是數(shù)值越大使用的比特?cái)?shù)越多，因此，隨著運(yùn)動(dòng)矢量幅值的大幅增加，H264中用來對(duì)運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行預(yù)測以及編碼的壓縮率也將逐漸降低;最后，H.264 的一些關(guān)鍵算法都要求串行編碼，并行度比較低，針對(duì)GPU/DSP/FPGA/ASIC等并行化程度非常高的CPU，H.264的這種串行化處理越來越成 為制約運(yùn)算性能的瓶頸。

  H.265算法未來發(fā)展趨勢

  基于上述原因，由MPEG和VCEG組成的國際數(shù)字視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)組織JVT在2005年已經(jīng)啟動(dòng)了下一代數(shù)字視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)H.265的規(guī)劃，經(jīng)過這幾年的發(fā)展，已經(jīng)取得了階段性的成果和技術(shù)提升。

  更大的宏塊和變換塊。相對(duì)于H.264的4×4、8×8、16×16宏塊類型，H.265引入了32×32、64×64甚至于128×128的宏塊， 目的在于減少高清數(shù)字視頻的宏塊個(gè)數(shù)，減少用于描述宏塊內(nèi)容的參數(shù)信息，同時(shí)整形變換塊大小也相應(yīng)擴(kuò)大，用于減少H.264中變換相鄰塊問的相似系數(shù)。使 用新的MV(運(yùn)動(dòng)矢量)預(yù)測方式。區(qū)別于H.264基于空間域的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測方式，H.265擴(kuò)充更加多的方向進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測，同時(shí)將預(yù)測塊的集合由原來的 空間域擴(kuò)展到時(shí)間域及空時(shí)混合域，通過率失真準(zhǔn)則計(jì)算后選擇最佳的預(yù)測塊。使用該方法，在基本模式下測試，在與H.264相同質(zhì)量的情況下，得到平均為 6.1%的壓縮增益，復(fù)雜圖像的壓縮增益甚至能提高到20%。更多的考慮并行化設(shè)計(jì)。當(dāng)前芯片架構(gòu)已經(jīng)從單核性能逐漸往多核并行方向發(fā)展，H.265引入 了Entropyslice、WPP等并行運(yùn)算思路，使用并行度更高的編碼算法，更有利于H.265在GPU/DSP/FPGA/ASIC等并行化程度非 常高的CPU中快速高效的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

  H.265算法應(yīng)用廣闊

  雖然H.265還處于研究階段，但伴隨著高清視頻應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展需求和硬件技術(shù)的發(fā)展，H.265的推出只是時(shí)間問題。首先，隨著高清化安防監(jiān)控系統(tǒng) 的發(fā)展，H.264編碼算法對(duì)存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、解碼的壓力日趨明顯。制定H.265算法標(biāo)準(zhǔn)可以有效解決這一問題，目前安防行業(yè)中H.264算法的應(yīng)用已普 及，從H.264發(fā)展而來的H.265在系統(tǒng)兼容、升級(jí)、推廣方面存在極大優(yōu)勢。相信不久的將來，H.265勢必取代H.264，成為安防行業(yè)視頻壓縮的 主流技術(shù)。