什麼是HEVC?解釋了高效視頻編碼,H.265和4K壓縮

什麼是HEVC?解釋了高效視頻編碼,H.2654K壓縮

高效視頻編碼(HEVC),也稱爲H.265,可以通過藍光最佳視頻壓縮方法實現兩倍的壓縮。但它是如何工作的,是否足以讓我們看到更好看的4K內容?

 

我想稱之爲H.265,因爲它聽起來很酷,但它的全稱是高效視頻編碼(HEVC)。它是高級視頻編碼(AVC)的新繼承者,也稱爲H.264,它是藍光使用的壓縮方案之一。

HEVC的想法是提供與AVC相同水平的圖像質量,但具有更好的壓縮,因此需要處理的數據更少。如果我們想要4K /超高清廣播(包括衛星),4K藍光等,這是關鍵 

但這是否足夠,就此而言,它是如何運作的?

壓縮(好的,壞的和有損的)

專業高清攝像機背面的原始數據量很大。沒有辦法方便地將它運到你家。相反,視頻被壓縮以將數據量減少爲更易於管理的形式。

有很多方法可以做到這一點,其中最簡單的方法就是降低質量。在某些情況下,這沒關係。想想你平均的YouTube視頻。不是很好,對嗎?通常這是因爲視頻是高度壓縮的(在上傳之前或期間)。重壓可能會使分辨率在技術上保持不變,但圖像看起來會更柔和,更嘈雜,或者會產生 奇怪的分散注意力(如右圖所示)。

但如果重點是保持導演的意圖,或炫耀你的新77英寸OLED,這不是一個好主意 

所以另一種選擇是使用 更好的壓縮。在這種情況下,您基本上可以將更好的壓縮視爲更智能的壓縮。所以它採用相同的原始(視頻),並找到更好的方法來減少數據量,而不犧牲質量。每隔幾年,齒輪的處理能力就會提高到足以使用更多的處理器密集型壓縮算法,並進一步壓縮數據而不會使圖像變得更糟。

更多壓縮和更好壓縮之間的這種區別很重要,實際上,這些術語在這種情況下是不可互換的。您可以通過啓動壓縮並使圖像變得醜陋(僅更多壓縮)或使用更有效的壓縮技術(更好壓縮)來減少信號所需的數據量。

讓我這樣說吧。說你有一框的蘋果。你需要在裏面裝100個蘋果。您可以通過更多壓縮(減少蘋果到醬汁)或更好的壓縮(找到更好的方法使它們都適合,但保留它們的蘋果)來做到這一點。

更多壓縮:蘋果醬 
更好的壓縮:更多的蘋果,相同的空間

從這個美味的例子可以看出,更多壓縮很容易(SMUSH),而更好的壓縮需要更多的思考和/或更好的技術。

輸入H.265

HD一樣,數據密集,4K更糟糕。雖然我們大多數人都習慣於在藍光上使用H.264相對於MPEG-2的優勢,但運動圖像專家組和國際電信聯盟的電信標準化部門(ITU-T)已經開始研究下一代生成視頻壓縮,着眼未來。

不希望亂搞小的,漸進的改進,每當引入新的壓縮標準時,它必須是一個相當大的變化。對於每次跳轉,一般規則是相同質量的比特率的一半(或者在相同比特率下具有更高的質量)。

它是如何做到的?主要是通過擴展AVC(以及之前的其他壓縮技術)的工作方式。

首先,它會查看多個幀以查看不會發生變化的內容。在電視節目或電影的大多數場景中,絕大多數畫面都沒有太大變化。想想有人說話的場景。鏡頭主要是他們的頭部。對於許多幀來說,背景不會有太大變化。就此而言,代表他們臉部的大多數像素可能不會有太大變化(當然,除了他們的嘴脣)。因此,不是對每個幀中的每個像素進行編碼,而是對初始幀進行編碼,然後僅對其進行編碼(基本上)。

然後,HEVC擴大了爲這些變化而查看的區域的大小。基本上更大和更小的,提供額外的效率。當圖片出現犯規時,您的圖像中是否曾見過 ?與先前的壓縮方法相比,HEVC可以更大,更小,形狀更大。例如,發現較大的塊更有效。

左邊是AVC / H.264所做的宏塊處理。正如您在右側所看到的,HEVC / H.265編碼器具有更大的靈活性,更不用說更大的尺寸了。

然後其他事情得到改善,如運動補償,空間預測等。所有這些事情都可以通過AVC甚至更早的方式完成,但它需要比當時經濟上可行的更多的處理能力。

在開發階段,壓縮算法客觀地測試其原始數量效率,但也主觀地由視頻專業人員在測試中比較不同壓縮方法和數量,其中他們不知道哪種方法是哪種。人的因素至關重要。僅僅因爲計算機說一級壓縮比另一級更好並不意味着它看起來比另一級好。

由於H.265的處理器密集程度要高得多,因此不要指望通過簡單的固件升級來讓您的設備進行解碼。事實上,這是問題的一部分。你需要一個硬件解碼器。如果您的新媒體流媒體,有線電視盒或BD播放器有它,那麼您將全部設置(假設您也有 HDMI 2.0因此您可以獲得2160p / 60而不僅僅是2160p / 30)。高端PC可以通過軟件對其進行解碼嗎?也許。Xbox One還是PS4?不見得。每個人都喜歡他們最喜歡的控制檯,但請記住,這一代的硬件相當於一臺普通的PC

它夠了嗎?

嗯,技術上是的,但有一個很大的警告。與之前的AVC(和其他壓縮標準)一樣,H.265可根據所需帶寬進行調整。想要4K平庸的互聯網連接?沒問題轉動撥號(記得蘋果醬?)。想要最好的畫質嗎?沒問題從另一個方向轉動撥盤。

雖然這種安排提供了靈活性,但它也意味着“4K”“UHD”不一定能保證比現在的“1080p”“HD”更好的圖像質量。在許多方面,高壓縮的4K信號看起來可能比壓縮程度較低的HD信號更糟糕。

換句話說,根據使用的壓縮程度,流式4K可能看起來比當前的1080p藍光更差。隨着 Netflix現在15.6 Mbps的速度流式傳輸最初的跡象表明 1080p藍光看起來更乾淨,這證實了一些專家的預測。可能的原因?1080p藍光比在線流媒體有更多的帶寬用於視頻,而不僅僅是補償光盤的舊壓縮方案。

雖然所有設備的處理速度遵循摩爾定律,但互聯網帶寬卻沒有。當然有一些真正的高速連接,但許多人都很難獲得一個體面的高清信號。隨着Net Neutrality在美國的不穩定 ,大衆的體面和廉價4K流媒體的未來仍然是多雲的。

另一個好處

雖然HEVC的大部分潛在優勢都集中在4K上,但其更好的壓縮效果也爲HD帶來了好處。高清帶寬越低意味着更多人 可以獲得高清。對於當前HD來說連接太慢的人羣可能能夠獲得HEVC編碼的HD。如果您按兆字節(移動或家庭)付費,較低的比特率意味着更便宜的高清觀看。

結束

開始尋找HEVC(或H.265)作爲未來電視,藍光播放器和其他媒體播放器的產品線。幾乎所有主要品牌的20144K電視都包含必要的硬件解碼器,儘管2013年的4K電視沒有。還有更多的索尼FMP-X10等飄帶 包括必備的硬件。

在藍光出現的過程中向H.264 / AVC過渡期間有很多抱怨,現在它已經成爲現實。最終,HEVC也是如此。降低數據速率,同時保持質量,對每個人都是好事。

 

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