H264與H265相關區別瞭解 一、H265 二、H264與H265的區別 三、H265的技術特點

一、H265

H.265是ITU-T VCEGH.264之後所制定的新的視頻編碼標準。H.265標準圍繞着現有的視頻編碼標準H.264,保留原來的某些技術,同時對一些相關的技術加以改進。新技術使用先進的技術用以改善碼流、編碼質量、延時和算法複雜度之間的關係,達到最優化設置。

具體的研究內容包括:提高壓縮效率、提高魯棒性和錯誤恢復能力、減少實時的時延、減少信道獲取時間和隨機接入時延、降低複雜度等。

H.264由於算法優化,可以低於1Mbps的速度實現標清(分辨率在1280P*720以下)數字圖像傳送;H.265則可以實現利用1~2Mbps的傳輸速度傳送720P(分辨率1280*720)普通高清音視頻傳送。

二、H264與H265的區別

傳輸碼率

H264由於算法優化,可以低於2Mbps的速度實現標清數字圖像傳送;H.265 High Profile可實現低於1.5Mbps的傳輸帶寬下,實現1080p全高清視頻傳輸。

除了在編解碼效率上的提升外,在對網絡的適應性方面H.265也有顯著提升,可很好運行在Internet等複雜網絡條件下。

編碼架構

H.265/HEVC的編碼架構大致上和H.264/AVC的架構相似,主要也包含,幀內預測(intra prediction)、幀間預測(inter prediction)、轉換(transform)、量化(quantization)、去區塊濾波器(deblocking filter)、熵編碼(entropy coding)等模塊,但在HEVC編碼架構中,整體被分爲了三個基本單位,分別是編碼單位(coding unit, CU)、預測單位(predict unit, PU)和轉換單位(transform unit, TU)。

編碼單位

比起H.264/AVC,H.265/HEVC提供了更多不同的工具來降低碼率,以編碼單位來說,H.264中每個宏塊(macroblock/MB)大小是的8x8或者16x16像素,而H.265的編碼單位可以選擇從最小的8x8到最大的64x64.

以該圖爲例,信息量不多的區域(顏色變化不明顯,比如車體的紅色部分和地面的灰色部分)劃分的宏塊較大,編碼後的碼字較少,而細節多的地方(輪胎)劃分的宏塊就相應的小和多一些,編碼後的碼字較多,這樣就相當於對圖像進行了有重點的編碼,從而降低了整體的碼率,編碼效率就相應提高了。

幀內預測方式

H.265的幀內預測模式支持33種方向(H.264只支持8種),並且提供了更好的運動補償處理和矢量預測方法。

編碼視頻大小

反覆的質量比較測試已經表明,在相同的圖象質量下,相比於H.264,通過H.265編碼的視頻大小將減少大約39-44%。由於質量控制的測定方法不同,這個數據也會有相應的變化。

信噪比PSNR

通過主觀視覺測試得出的數據顯示,在碼率減少51-74%的情況下,H.265編碼視頻的質量還能與H.264編碼視頻近似甚至更好,其本質上說是比預期的信噪比(PSNR)要好。

H.264與H.265編碼視頻的主觀視覺測試對比,我們可以看到後者的碼率比前者大大減少了。

運算需求

由於h265比較h264壓縮率更高,編碼視頻更小,所以對機器的運算需求也要更大。

預測塊大小

HEVC將之前標準中定義的宏塊(macroblocks)用一種最大到64x64像素的並且可以進一步細分成可變大小的塊。HEVC把編碼樹單元(coding tree units (CTUs))變成亮度和色度的編碼塊(coding tree blocks (CTBs))。一個CTB可以大小爲64x64、32x32或者16x16.這樣幀內(intra-picture)和幀間(inter-picture)的預測塊(prediction units,PU)大小從64x64到4x4大小,只是對於雙向預測,只能到8x4到4x8大小。預測殘差編碼的變換塊大小可以是32x32、16x16、8x8、4x4.

內部色深的增加

內部色深增加(Internal bit depth increase (IBDI))可以讓編碼器運行在色寬更高的內部狀態。IBDI最多可以作用於14-bit位寬。

並行處理工具(Parallel processing tools)

可以把圖像分成獨立編解碼的矩形塊和條帶,即條帶slice和tile瓷片的概念。條帶大部分可以單獨解碼,只是最終需要同步成一個視頻流。條帶可以編碼成條帶間沒有預測,互相獨立。當然條帶間可能還是需要環路濾波的。

熵編碼(Entropy coding)

HEVC採用基於上下文自適應的熵編碼算法(context-adaptive binary arithmetic coding (CABAC)),和H.264類似。只不過HEVC只支持CABAC編碼。

幀內預測(intra prediction)

HEVC的幀內預測有33個方向模式,而h.264中只有8個,HEVC還指定了planar和DC幀內預測模式。

幀間預測模式

本質上H.265是在H.264基礎上增加插值的抽頭係數個數,改變抽頭係數值以及增加運動矢量預測值的候選個數,以達到減少預測殘差的目的。

H.265與H.264一樣插值精度都是亮度到1/4,色度到1/8精度,但插值濾波器抽頭長度和係數不同

H.265的增加了運動矢量預測值候選的個數,而H.264預測值只有一個

運動補償(Motion compensation)

HEVC採用半像素或者1/4像素的精度運動補償,以及7抽頭或者8抽頭的濾波器。H.264使用半像素精度和6抽頭的濾波器。對於4:2:0視頻的色度分量有1/8像素精度和4抽頭的濾波器。HEVC中的加權預測可以是單向也可以是雙向的預測。

運動矢量預測Motion vector prediction

HEVC定義了16-bit的水平和垂直運動矢量,支持範圍到[-32768, 32767],即最多-8192到8191.75個亮度像素點,H.264只支持到-512到511.75個像素點。HEVC的MV模式有高級運動矢量預測(Advanced Motion Vector Prediction (AMVP))和合並模式。合併模式運行從鄰近塊繼承mv向量值,從而有skip和direct模式。

環路濾波器

HEVC有兩個環路濾波器,解塊濾波器(DBF, deblocking filter)與樣本自適應偏移量(SAO,sample adaptive offset)濾波器 (DBF)。Deblocking濾波器和H.264/MPEG-4 AVC中的類似,HEVC中的DBF只能用於8x8的塊(提高並行處理性能),而H.264適用於4x4的塊。HEVC中DBF的強度從0到2.對垂直邊界做水平濾波,對水平邊界做垂直濾波。SAO濾波器在DBF濾波器之後,爲了更好的重建原始圖像。每個CTB的SAO濾波器可以使能或者禁止邊界偏移模式或者子段偏移模式。

去塊濾波

本質上H.265的去塊濾波與H.264的去塊濾波及流程是一致的,做了如下最顯著的改變:

濾波邊界: H.264最小到4x4邊界濾波;而H.265適應最新的CU、PU和TU劃分結構的濾波邊緣,最小濾波邊界爲8x8

濾波順序:H264先宏塊內採用垂直邊界,再當前宏塊內水平邊界;而H.265先整幀的垂直邊界,再整幀的水平邊界。

內部比特深度增加

爲了保證中間預測、變換以及量化過程中的內部比特精度,以達到更好的壓縮性能

並行化設計

當前芯片架構已經從單核性能逐漸往多核並行方向發展,因此爲了適應並行化程度非常高的芯片實現,HEVC/H.265 引入了很多並行運算的優化思路。

三、H265的技術特點

1.二維不可分離的自適應插補濾波器

2.可分離的 AIF

3.定向的AIF

4.不再使用運動補償與1/8-pel運動矢量

5.Supermacroblock結構到64x64轉換(H.264僅到32x32)

6.自適應預測誤差編碼組織(APEC)

7.自適應量化矩陣選擇(AQMS)

8.運動矢量選擇與編碼的競爭方式

9.針對內部編碼的模塊相依的KLT



參考文檔:

https://blog.csdn.net/knowledgebao/article/details/84647323

https://baike.baidu.com/item/H.265?fr=aladdin

https://zhuanlan.zhihu.com/p/71270595?utm_source=wechat_session

https://jingyan.baidu.com/article/08b6a591701e7c14a8092212.html

https://blog.csdn.net/guoyunfei123/article/details/106241136?spm=1001.2101.3001.6650.4&utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2%7Edefault%7ECTRLIST%7Edefault-4.no_search_link&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2%7Edefault%7ECTRLIST%7Edefault-4.no_search_link

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