【安防知识网技术芯周刊第1期】#剥开噱头、鼓吹，挖出产品技术的最强芯#

　　鉴于去年底盒子产品在抱“H.265”大腿时，头破血流的场景，地球人已经无法阻止H.265走向神坛了。广大摄像机同志们忍受了数年山寨大黄蜂的拙劣演技之后，终于等到了擎天柱的戏码。

　　文/付晓勇

　　和以往一样，在安防展过去的这3个半月以来，安防产业总是能想方设法爆出一系列“99元劲爆价”的新闻和“H.265芯片已经推出”技术热点，来排解你蹲坑时的寂寞。但这仅仅只是制造市场舆论的小伎俩，毕竟对于安防产业而言，技术的魅力还是在于“传承”和“希望”(此处应有掌声)。等等!H.265!让我先偷偷告诉你，据不可靠消息称：H.265的编码芯片已经出来了。什么?没劲?我说的是国产的!

　　编解码格式这玩意儿对于视频来说就好比mp3之于音乐，事业线之于薪水，杰士邦之于情人节，时常以一种“没你我玩不转”的方式存在着。在这个电视拼4K极清，网络视频拼超清，视频监控拼高清的“视频血拼”年代，人们都希望在不用大费周章增加带宽的前提下获得更高清更唯美的视频画质体验。对于这样的期待，交给H.265好了。H.264统治了过去的五年，按照“人品守恒定律”来看，差不多该接班了

　　H.265究竟为何物

　　H.265是ITU-T VCEG 继H.264之后所制定的新的视频编码标准。关于ITU-T VCEG，这么说吧，就是分别制定H.26X和MPEGX标准的两个组织合并之后的名称，听起来很厉害的样子。2012年8月，爱立信公司推出了首款H.265编解码器，而在仅仅六个月之后，国际电联(ITU)就正式批准通过了HEVC/H.265标准，标准全称为高效视频编码(High Efficiency Video Coding)，相较于之前的H.264标准有了相当大的改善。

　　H.265标准围绕着现有的视频编码标准H.264，保留原来的某些技术，同时对一些相关的技术加以改进。具体的研究内容包括：提高压缩效率、提高鲁棒性和错误恢复能力、减少实时的迟延、减少信道获取时间和随机接入迟延、降低复杂度等。H.264由于算法优化，可以低于1Mbps的速度实现标清数字图像传送;H.265则可以实现利用1~2Mbps的传输速度传送720P(分辨率1280×720)普通高清音视频传送。

　　H.265的高明之处

　　从编码框架上来说，H.265仍然沿用了H.264的混合编码框架，但是每个技术细节都有提升或改进。比较大的改进是：1)在图像分块以及运动补偿、变换方面，支持更大尺寸和种类;2)更多帧内/帧间预测、运动矢量预测和变换模式;3)增加环内采样自适应滤波SAO;4)提供TILE模式，更好地支持并行处理等。这些新技术的应用，不但有效地提高压缩性能，也为各种处理器平台的有效实现扩展了空间。

　　H.264 VS H.265

　　安防知识网伟大的技术小编曾经说过：没有比较就没有进步!

　　废话不多讲!我们直接上图!!!

　　现在，利用球员运动图片决定比较H.265，H.264来看看看到什么是什么结果

　　现在比较后，这样变得有点怪：似乎H.264能提供更清晰的图像，但同时相比H.265流量却几乎大上一倍。

　　事实上，你可以看到在下面的图中，H.265是能够在一个更小的封装实现了更好的结果(10bit是H.265)。

　　一个极端的情况下，8位与10位

　　H.265的技术优势凸显

　　1、更大的宏块和变换块。相对于H.264的4×4、8×8、16×16宏块类型，H.265引入了32×32、64×64甚至于128×128的宏块，目的在于减少高清数字视频的宏块个数，减少用于描述宏块内容的参数信息，同时整形变换块大小也相应扩大，用于减少H.264中变换相邻块问的相似系数。

　　2、使用新的MV(运动矢量)预测方式。区别于H.264基于空间域的运动矢量预测方式，H.265扩充更加多的方向进行帧内预测，同时将预测块的集合由原来的空间域扩展到时间域及空时混合域，通过率失真准则计算后选择最佳的预测块。使用该方法，在基本模式下测试，在与H.264相同质量的情况下，得到平均为6.1%的压缩增益，复杂图像的压缩增益甚至能提高到20%。

　　3、更多的考虑并行化设计。当前芯片架构已经从单核性能逐渐往多核并行方向发展，H.265引入了Entropyslice、WPP等并行运算思路，使用并行度更高的编码算法，更有利于H.265在GPU/DSP/FPGA/ASIC等并行化程度非常高的CPU中快速高效的实现产业化。

　　4、新添加的Tile划分机制使得以往的slice、帧或GOP为单位的粗粒度数据并行机制更加适合于同构多核处理器上的并行实现。Dependentslice和WPP机制解决了以往H.264等编码技术中熵编码环节无法并行实现的问题，使得整个编解码过程中DCT、运动估计、运动补偿、熵编码等任务模块的划分更加均衡，显著提高并行加速比。

　　5、更低的码流。反复的质量比较测试已经表明，在相同的图象质量下，相比于H.264，通过H.265编码的视频码流大小比H.264减少大约39-44%。由于质量控制的测定方法不同，这个数据也会有相应的变化。通过主观视觉测试得出的数据显示，在码率减少51-74%的情况下，H.265编码视频的质量还能与H.264编码视频近似甚至更好，其本质上说是比预期的信噪比(PSNR)要好。

　　标清(SD)，高清(HD)和8K分辨率超高清(UHD)视频大小对比图

　　意淫H.265

　　1、H.265让手机流播高清视频成为可能

　　与H.264相比，H.265在压制1080p高清视频时，码率只有前者50%，而且不影响清晰度。在有线电视网络时代，这个改变似乎无关痛痒，但到了网络时代，情况就不同了。手机等移动设备的兴起对流播视频的数据量提出了苛刻要求，H.265在播放1080P、4K、8K超清电影时可以节约大量空间和带宽。

　　具体的来说，H.265会分析每一帧中是否有移动的画面，然后把没有变化的部分压缩。如果静态帧越多则压缩率越高，由于大多数视频90%的部分都没有变化，这样压缩能保证压缩效率增加的同时不降低画面质量。

　　2、H.265可以让蓝光光盘容量瞬间翻倍

　　今年的CES大会上多家厂商都准备推出4K超清电视，H.265的出现正好迎合了超清视频的需求。而移动市场上，3G技术正逐渐向4G过渡，H.265视频不仅可以提高网络视频质量，让更多用户使用手机平板通过4G网络就能看到1080p视频，节省用户和运营商的流量。对于蓝光来说，H.265的HEVC编码技术足以将巨大的4K电影压缩进一张蓝光光盘，尽管未来会出现100GB以上的大容量蓝光盘，使用HEVC编码的蓝光盘更节省空间，还不用花钱去升级兼容更大容量蓝光盘的光驱。

　　3、H.265可让4K游戏机成为可能

　　另一个大问题就是游戏主机对H.265标准的支持。索尼的PS2和PS3主机推动了DVD和蓝光标准的发展。而即将发布的PS4理论上很可能将支持4K分辨率的内容，但4K分辨率的视频该怎样传送，通过哪些标准进行支持?这仍然在讨论中。

　　4、H.265推进电视高清化

　　就目前而言，有线电视和数字电视广播主要采用仍旧是MPEG-2标准。好消息是，H.265标准的出台最终可以说服广播电视公司放弃垂垂老矣的MPEG-2，因为同样的内容，H.265可以减少70-80%的带宽消耗。这就可以在现有带宽条件下轻松支持全高清1080P电视。

　　真刀真枪，H.265正在下水

　　目前包括德州仪器(TI)、Altera、赛灵思(Xilinx)、意法半导体(ST)与睿致科技等芯片商都已开始加速H.265影像压缩芯片开发时程，以抢攻高画质监控商机。目前已经有支持H.265解码的芯片发布了——美国博通公司(Broadcom)在今年1月初的CES大展上发布了一款Brahma BCM7445芯片，它是一个采用28纳米工艺的四核处理器，可以同时转码四个1080P视频数据流或解析分辨率为4096×2160的H.265编码超高清视频。由于安控市场在产品设计上较消费性电子市场保守，因此各家芯片业者在H.265芯片量产初期，很可能会先以特定应用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)测试市场水温，待市场更加成熟后，再推出系统单芯片(SoC)方案。预估2014年即可看见H.265标准规格应用于百万像素乃至千万像素的网络摄影机中。

　　目前看来，对于H.265/HEVC标准，我们仍需持谨慎乐观态度。但有一点是肯定的：H.265标准在同等的内容和质量上，会显著地减少带宽消耗，有了H.265，高清1080P电视广播和4K视频的网络播放将不再困难，但前提是索尼或者其它媒体巨头能想出办法来传送这些内容。同时，如果移动设备要采用H.265标准，那么其在解码视频时对电量的高消耗也是各大厂商需要解决的问题。