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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, and context around significant terms and issues in the online video industry. 

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). The primary goal of the new codec is 50 percent better compression efficiency than 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) in April 2010, at which the name High Efficiency Video Coding (HEVC) was adopted for the codec.

10月, 2010, JCT-VC产生了第一个工作规范草案, with the Draft Standard -- based upon the eight working draft specifications -- approved in July, 2012. 1月25日, 2013, 国际电联宣布,HEVC已在ITU- t替代批准程序中获得第一阶段批准(同意), 同时,MPEG宣布HEVC在MPEG标准化进程中已被提升到国际标准最终草案(FDIS)状态.

在本质上, 这意味着规范的初始版本被冻结,以便多个供应商可以最终确定他们的第一个HEVC产品. The current implementation includes a Main profile supporting 8-bit 4:2:0 video, 具有10位支持的主10配置文件, 以及用于静态数字图像的主静态图像配置文件,其使用与视频“内部”图像相同的编码工具.

HEVC将继续前进, with work already starting on extensions for 12-bit video and 4:2:2 and 4:4:4 chroma formats, 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. Larger block sizes are more efficient when 编码 larger frame sizes, like 4K resolution. 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, 添加更多潜在的参考像素块,从而提高帧内压缩的效率(参见图2), 从一个 Ateme演讲). The obvious cost is the additional 编码 time required to search in the additional directions.

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.

  • Adaptive Motion Vector Prediction, which allows the codec to find more inter-frame redundancies
  • 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
  • 改进了去块滤波器,并创建了第二个滤波器,称为样本自适应偏移,进一步限制了沿块边缘的工件

HEVC (H.265)结果请

有许多已发表的白皮书和演示文稿集中于比较HEVC和HEVC的质量. H.264和MPEG-2. 最常被引用的来源之一是一篇题为, 视频编码标准的编码效率比较——包括高效视频编码(HEVC), 哪个报告PSNR(峰值信噪比)比较和主观评价的结果. The report looked at multiple scenarios, including interactive and entertainment applications.

与娱乐相关的比较, the study encoded multiple clips ranging in resolution from 832x480 (480p) to 1920x1080 (1080p). For the PSNR-related tests, the study encoded files using four different technologies, 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.

The study then showed viewers multiple files encoded at multiple data rates with 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, "the test sequences encoded with HEVC at an average of 53 percent lower bit rate than the H.264/MPEG-4 AVC HP 编码s achieved approximately the same subjective quality."

另一篇文章 "Subjective Quality Evaluation of the Upcoming HEVC Video Compression Standard",比较H.264和HEVC使用PSNR和主观比较. 研究得出结论:

The test results clearly exhibited a substantial improvement in compression performance, 与AVC相比... 对于本研究中考虑的天然内容, 基于主观结果的比特率降低范围为51%至74%,而基于PSNR值的预测降低仅在28%至38%之间. 这种差异主要是由于PSNR没有考虑到人类视觉系统的饱和效应. PSNR也没有捕捉到工件的全部性质:AVC压缩序列表现出块性,而HEVC压缩倾向于平滑内容, 这就没那么烦人了. 对于本研究中考虑的合成内容, 基于主观结果可以实现75%的比特率降低,而基于PSNR值的预测降低为68%.

对这样的结果至少有一点怀疑是合理的, since the comparisons were largely produced by technologists contributing to HEVC effort, 使用尚未发布销售或(在大多数情况下)甚至用于通用beta测试的编码器. 不愿透露姓名, 一家主要编码厂商的CTO估计,HEVC可以在1080p分辨率的相同质量水平下将文件大小减少30%, 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, multiple companies have demonstrated HEVC playback on a tablet computer, including 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, which makes sense for tablet display but is far from the 4K video HEVC is designed to enable. 在2012年的PBS技术会议上 爱立信表示 估计编码HEVC可能需要高达10倍的计算复杂度,解码时的复杂度是2 -3倍.

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 据估计,在2011年和2012年出货的消费者设备中,能够通过软件升级进行HEVC播放的设备总数约为1台.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, in compiling these statistics she assumed 那 all PCs shipped in each year would be HEVC capable. The report also includes tables summarizing shipments of HEVC decode-capable tablets, 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. 延迟HEVC适应的因素包括最近许多付费电视运营商对AVC设备的重大投资, lack of broad-based support for HEVC in the OTT 编码 and deployment ecosystem, 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, the initial HEVC rollouts will occur in closed-loop solutions like enterprise video conferencing, 远东地区的超高清服务, 以及低带宽视频点播服务, due to the potential cost savings associated with deploying lower bandwidth HEVC video. Rayburn预计卫星直接到户(DTH)服务提供商将在2014-2015年期间开始推出HEVC设备, with some pilot digital terrestrial television (DTT) channels expected in 2015. 然而,总的来说,他总结道:

虽然某些应用将比标准更快地接受HEVC, HEVC编码和解码核心将在2014年成熟, 我们预计将在2017年左右,第一代hevc产品的全面生态系统将进入市场. 此外, 我们预计,即使在2018年,AVC仍将被广泛使用, 尽管到那时它肯定会被认为是一种商品技术——就像今天的MPEG-2一样.

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, and patent owners will want compensation for the use of their intellectual property. 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, 对于版税指导方针的发布没有固定的时间表,甚至没有保证一个专利组织将会合并, 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, 面对这种不确定性,他们是否会继续推进hevc相关的努力,而只是保留潜在的版税. 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)?

These royalties make competitive technologies like Google's VP9 worthy of mention, 尤其是自从谷歌加入 VP9解码到测试版的Chrome in December, 2012, along with a new decoder for audio streams encoded with the Opus codec. 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, 谷歌表示,除非VP9的质量比VP8提高50%,而解码复杂度只提高40%,否则VP9不会上市, 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, including the fact 那 苹果 refused to enable VP8 playback on iOS devices or in Safari, 那 微软 拒绝包含回放 Internet Explorer 9那个H.264 was a joint ITU/MPEG standard, and the fact 那 it came to market much later than 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, so it already has a vast head start in terms of silicon support for 编码 and playback. 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《百家乐软件app最新版下载》里的雷伯恩 & 沙利文指出, HEVC can't be deployed until the full encode/decode/transport infrastructure is in place. 一些编码供应商,比如 基本技术, 是否宣布所有现有的编码器都将在未来的某个时候通过软件升级来支持HEVC. 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.

Beyond this, precursors to significant availability of HEVC are market dependent. For example, in video conferencing, it's the availability of real-time HEVC encoders and decoders. 在流媒体领域, 回放的一面永远是驱动力, 因为很少有制作人会将其编码为一种新的格式,直到它能够可靠地为一群有意义的观众播放.

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
  • 在Flash player或Silverlight player等播放器中通过HEVC无处不在的播放(微软和Adobe都没有回应有关是否或何时可能发生这种情况的信息请求)
  • 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, 并明确指出哪些已安装的设备将在这些升级后支持hevc(考虑到两家公司的长期政策是不对未来技术发表评论), and the black ink-like opaqueness of their general-purpose dealings with the press, 我们甚至都没有问)
  • The availability of inexpensive decode silicon 那 can be incorporated into OTT set top boxes, 或者宣布一些现有的OTT机顶盒可以通过固件或软件升级来进行HEVC播放

结论

之间的 NAB (2013年4月)和 IBC (September, 2013) expect a flurry of announcements of HEVC-related technologies and products. 在那段时间里, the first wave of HEVC capable encoders and decoders will also come to market, 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, it's most meaningful to consider HEVC adaption in a micro rather than macro sense, 因为每个市场的前驱和经济驱动力是不同的. While the inevitable general-purpose buzz around HEVC is bound to reach Kaepernick-like proportions, 重要的是这些公告如何影响你所服务的市场.

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