在視頻壓縮標準的快速發展中,面對視頻應用不斷向高清晰度、高幀率、高壓縮率方向發展的趨勢,當前主流的視頻壓縮標準協議H.264(AVC)的局限性不斷顯現,如壓縮算法過于復雜,導致H264對實時的高清視頻壓縮較為緩慢,不能應用于視頻會議等實時領域。
為了解決這個矛盾,H.265是ITU-T VCEG 繼H.264之后所制定的新的視頻編碼標準,H.265標準圍繞著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、延時和算法復雜度之間的關系,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、降低復雜度等。其高清晰度、高幀率、高壓縮率的特點在未來應用中必將給整個產業帶來的深刻變化。H.265的技術特點有:
1、 更為靈活的宏塊結構
在H.265中,將宏塊的大小從H.264的16x16擴展到了64x64,以便于高分辨率視頻的壓縮。同時,采用了更加靈活的編碼結構來提高編碼效率,包括編碼單元(Coding Unit)、預測單元(Predict Unit)和變換單元(Transform Unit)。其中編碼單元類似于H.264/AVC中的宏塊的概念,用于編碼的過程,預測單元是進行預測的基本單元,變換單元是進行變換和量化的基本單元。這三個單元的分離,使得變換、預測和編碼各個處理環節更加靈活,也有利于各環節的劃分更加符合視頻圖像的紋理特征,有利于各個單元更優化的完成各自的功能。
2、更為高效的變換算法
RQT是一種自適應的變換技術,這種思想是對H.264/AVC中ABT(Adaptive Block-size Transform)技術的延伸和擴展。對于幀間編碼來說,它允許變換塊的大小根據運動補償塊的大小進行自適應的調整;對于幀內編碼來說,它允許變換塊的大小根據幀內預測殘差的特性進行自適應的調整。大塊的變換相對于小塊的變換,一方面能夠提供更好的能量集中效果,并能在量化后保存更多的圖像細節,但是另一方面在量化后卻會帶來更多的振鈴效應。
3、更為高效的自適應偏移
SAO在編解碼環路內,位于Deblock之后,通過對重建圖像的分類,對每一類圖像像素值加減一個偏移,達到減少失真的目的,從而提高壓縮率,減少碼流。采用SAO后,平均可以減少2%~6%的碼流,而編碼器和解碼器的性能消耗僅僅增加了約2%。
4、自適應環路濾波
ALF在編解碼環路內,位于Deblock和SAO之后,用于恢復重建圖像以達到重建圖像與原始圖像之間的均方差(MSE)最小。ALF的系數是在幀級計算和傳輸的,可以整幀應用ALF,也可以對于基于塊或基于量化樹(quadtree)的部分區域進行ALF,如果是基于部分區域的ALF,還必須傳遞指示區域信息的附加信息。
總結,H.265標準由于其在更為高效的壓縮效、并行處理能力以及網絡適應性方面的極大改進,它的發展和應用必將把視頻編解碼理論和應用推向一個新的高度。