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- 編輯 :重慶監(jiān)控安裝 時(shí)間: 2018-05-12 11:25:04
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目前很多攝像機(jī)采用了H.265的編碼標(biāo)準(zhǔn),H.264編碼的攝像機(jī)逐漸減少,為什么H.265會(huì)流行?H.264和H.265有何不同?
一、什么是H.265
H.265是ITU-TVCEG繼H.264之后所制定的新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。H.265標(biāo)準(zhǔn)圍繞著現(xiàn)有的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264,保留原來的某些技術(shù),同時(shí)對(duì)一些相關(guān)的技術(shù)加以改進(jìn)。
新技術(shù)使用先進(jìn)的技術(shù)用以改善碼流、編碼質(zhì)量、延時(shí)和算法復(fù)雜度之間的關(guān)系,達(dá)到最優(yōu)化設(shè)置。具體的研究內(nèi)容包括:提高壓縮效率、提高魯棒性和錯(cuò)誤恢復(fù)能力、減少實(shí)時(shí)的時(shí)延、減少信道獲取時(shí)間和隨機(jī)接入時(shí)延、降低復(fù)雜度等。H264由于算法優(yōu)化,可以低于1Mbps的速度實(shí)現(xiàn)標(biāo)清數(shù)字圖像傳送;H265則可以實(shí)現(xiàn)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。
H.265旨在在有限帶寬下傳輸更高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)視頻,僅需原先的一半帶寬即可播放相同質(zhì)量的視頻。這也意味著,我們的智能手機(jī)、平板機(jī)等移動(dòng)設(shè)備將能夠直接在線播放1080p的全高清視頻。H.265標(biāo)準(zhǔn)也同時(shí)支持4K(4096×2160)和8K(8192×4320)超高清視頻??梢哉f,H.265標(biāo)準(zhǔn)讓網(wǎng)絡(luò)視頻跟上了顯示屏“高分辨率化”的腳步。
二、什么是H.264
H.264,同時(shí)也是MPEG-4第十部分,是由ITU-T視頻編碼專家組(VCEG)和ISO/IEC動(dòng)態(tài)圖像專家組(MPEG)聯(lián)合組成的聯(lián)合視頻組(JVT,Joint Video Team)提出的高度壓縮數(shù)字視頻編解碼器標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)通常被稱之為H.264/AVC(或者AVC/H.264或者H.264/MPEG-4AVC或MPEG-4/H.264 AVC)而明確的說明它兩方面的開發(fā)者。
H.264最大的優(yōu)勢是具有很高的數(shù)據(jù)壓縮比率,在同等圖像質(zhì)量的條件下,H.264的壓縮比是MPEG-2的2倍以上,是MPEG-4的1.5~2倍。舉個(gè)例子,原始文件的大小如果為88GB,采用MPEG-2壓縮標(biāo)準(zhǔn)壓縮后變成3.5GB,壓縮比為25∶1,而采用H.264壓縮標(biāo)準(zhǔn)壓縮后變?yōu)?79MB,從88GB到879MB,H.264的壓縮比達(dá)到驚人的102∶1。低碼率(Low Bit Rate)對(duì)H.264的高的壓縮比起到了重要的作用,和MPEG-2和MPEG-4ASP等壓縮技術(shù)相比,H.264壓縮技術(shù)將大大節(jié)省用戶的下載時(shí)間和數(shù)據(jù)流量收費(fèi)。尤其值得一提的是,H.264在具有高壓縮比的同時(shí)還擁有高質(zhì)量流暢的圖像,正因?yàn)槿绱?,?jīng)過H.264壓縮的視頻數(shù)據(jù),在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中所需要的帶寬更少,也更加經(jīng)濟(jì)。
三、H.265與H.264有何不同
在討論H.265有哪些提升和優(yōu)點(diǎn)之前,我們不妨先來了解一下H.264。H.264也稱作MPEG-4AVC(Advanced Video Coding,高級(jí)視頻編碼),是一種視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)也是一種被廣泛使用的高精度視頻的錄制、壓縮和發(fā)布格式。H.264因其是藍(lán)光光盤的一種編解碼標(biāo)準(zhǔn)而著名,所有藍(lán)光播放器都必須能解碼H.264。更重要的是,因?yàn)樘O果公司當(dāng)初毅然決然拋棄了Adobe的VP6編碼,選擇了H.264,這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)也就隨著數(shù)億臺(tái)iPad和iPhone走入了千家萬戶,成為了目前視頻編碼領(lǐng)域的絕對(duì)霸主,占有超過80%的份額。H.264也被廣泛用于網(wǎng)絡(luò)流媒體數(shù)據(jù)、各種高清晰度電視廣播以及衛(wèi)星電視廣播等領(lǐng)域。H.264相較于以前的編碼標(biāo)準(zhǔn)有著一些新特性,如多參考幀的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、變塊尺寸運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、幀內(nèi)預(yù)測編碼等,通過利用這些新特性,H.264比其他編碼標(biāo)準(zhǔn)有著更高的視頻質(zhì)量和更低的碼率,也因此受到了人們的認(rèn)可,而被廣泛應(yīng)用。
H.265/HEVC的編碼架構(gòu)大致上和H.264/AVC的架構(gòu)相似,也主要包含:幀內(nèi)預(yù)測(intra prediction)、幀間預(yù)測(inter prediction)、轉(zhuǎn)換(transform)、量化(quantization)、去區(qū)塊濾波器(deblocking filter)、熵編碼(entropy coding)等模塊。但在HEVC編碼架構(gòu)中,整體被分為了三個(gè)基本單位,分別是:編碼單位(coding unit,CU)、預(yù)測單位(predict unit,PU)和轉(zhuǎn)換單位(transform unit,TU)。
四、H.265為何優(yōu)于H.264
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, 最小的8x8到最大的64x64。信息量不多的區(qū)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,編碼后的碼字較少,而細(xì)節(jié)多的地方(輪胎)劃分的宏塊就相應(yīng)的小和多一些,編碼后的碼字較多,這樣就相當(dāng)于對(duì)圖像進(jìn)行了有重點(diǎn)的編碼,從而降低了整體的碼率,編碼效率就相應(yīng)提高了。同時(shí),H.265的幀內(nèi)預(yù)測模式支持33種方向(H.264只支持8種),并且提供了更好的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償處理和矢量預(yù)測方法。
反復(fù)的質(zhì)量比較測試已經(jīng)表明,在相同的圖象質(zhì)量下,相比于H.264,通過H.265編碼的視頻碼流大小比H.264減少大約39-44%。由于質(zhì)量控制的測定方法不同,這個(gè)數(shù)據(jù)也會(huì)有相應(yīng)的變化。通過主觀視覺測試得出的數(shù)據(jù)顯示,在碼率減少51-74%的情況下,H.265編碼視頻的質(zhì)量還能與H.264編碼視頻近似甚至更好,其本質(zhì)上說是比預(yù)期的信噪比(PSNR)要好。這些主觀視覺測試的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)覆蓋了許多學(xué)科,包括心理學(xué)和人眼視覺特性等,視頻樣本非常廣泛,雖然它們不能作為最終結(jié)論,但這也是非常鼓舞人心的結(jié)果。
目前的HEVC標(biāo)準(zhǔn)共有三種模式:Main、Main10和Main Still Picture。Main模式支持8bit色深(即紅綠藍(lán)三色各有256個(gè)色度,共1670萬色),Main10模式支持10bit色深,將會(huì)用于超高清電視(UHDTV)上。前兩者都將色度采樣格式限制為4:2:0。預(yù)期將在2014年對(duì)標(biāo)準(zhǔn)有所擴(kuò)展,將會(huì)支持4:2:2和4:4:4采樣格式(即提供了更高的色彩還原度)和多視圖編碼(例如3D立體視頻編碼)。
事實(shí)上,H.265和H.264標(biāo)準(zhǔn)在各種功能上有一些重疊。例如,H.264標(biāo)準(zhǔn)中的Hi10P部分就支持10bit色深的視頻。另一個(gè),H.264的部分(Hi444PP)還可以支持4:4:4色度抽樣和14比特色深。在這種情況下,H.265和H.264的區(qū)別就體現(xiàn)在前者可以使用更少的帶寬來提供同樣的功能,其代價(jià)就是設(shè)備計(jì)算能力:H.265編碼的視頻需要更多的計(jì)算能力來解碼。目前已經(jīng)有支持H.265解碼的芯片發(fā)布了——美國博通公司(Broadcom)在今年1月初的CES大展上發(fā)布了一款Brahma BCM 7445芯片,它是一個(gè)采用28納米工藝的四核處理器,可以同時(shí)轉(zhuǎn)碼四個(gè)1080P視頻數(shù)據(jù)流或解析分辨率為4096×2160的H.265編碼超高清視頻。
H.265標(biāo)準(zhǔn)的誕生是在有限帶寬下傳輸更高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)視頻。對(duì)于大多數(shù)專業(yè)人士來說,H.265編碼標(biāo)準(zhǔn)并不陌生,其是ITU-TVCEG繼H.264之后所制定的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。H.265標(biāo)準(zhǔn)主要是圍繞著現(xiàn)有的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264,在保留了原有的某些技術(shù)外,增加了能夠改善碼流、編碼質(zhì)量、延時(shí)及算法復(fù)雜度之間的關(guān)系等相關(guān)的技術(shù)。H.265研究的主要內(nèi)容包括,提高壓縮效率、提高魯棒性和錯(cuò)誤恢復(fù)能力、減少實(shí)時(shí)的時(shí)延、減少信道獲取時(shí)間和隨機(jī)接入時(shí)延、降低復(fù)雜度。
延伸閱讀:綜合布線常見名詞大全
五、H.264和H.265技術(shù)下視頻存儲(chǔ)如何計(jì)算
1、h.264技術(shù)硬盤容量的計(jì)算
說到計(jì)算,我們要拿什么來計(jì)算呢?除了攝像頭數(shù)目、需要錄像的時(shí)間外,還有一個(gè)重要的數(shù)值:碼率! 一般情況下,分辨率越大,碼流呢也就越大,比如我們常用到的130W的攝像頭,碼流是2MB/S,也就是2048kbps。然后知道了碼流、時(shí)間、通道數(shù),我們就可以直接套用公式計(jì)算了。
公式如下: 碼率×3600×24÷8÷1024÷1024=1D(一天)
碼流表
應(yīng)為碼流是以秒為計(jì)量的,所以我們的容量也要用秒來換算,3600呢,就是1小時(shí),24就是一天24小時(shí),8呢,就是字節(jié),1024是應(yīng)為碼流是以MB為單位的,所以要換算G就要除以1024,換成T 還要再除1024。果就是1天。甲方需要存儲(chǔ)多久,再乘以天數(shù)就OK了。
以上為H.264的計(jì)算方式,那么我們來看一下H.265技術(shù)的應(yīng)用。
2、H.256技術(shù)的硬盤存儲(chǔ)計(jì)算
舉例:
H.264技術(shù)下,4個(gè)300W存儲(chǔ)一個(gè)月大概是:60G*4*30=7.2T
H.265技術(shù)下,4個(gè)300W存儲(chǔ)一個(gè)月大概是:30G*4*30=3.6T
下面的圖更直接
這還是存儲(chǔ)的,我們?cè)賮砜纯磶?。以往H.264如果要遠(yuǎn)程觀看1個(gè)130W像素的高清畫面,就需要6M的上行帶寬,而H.265下,4M網(wǎng)絡(luò)就可以看一個(gè)300W的高清畫面。2個(gè)200W畫面。
所以說,降低的成本不只是硬盤存儲(chǔ)的,當(dāng)然還有交換機(jī)。
b,支持H.265的設(shè)備怎么用?
是不是我用老的攝像機(jī)接到H.265的錄像機(jī)上,也能存儲(chǔ)減半?不是的,對(duì)于網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和錄像機(jī)來說,要雙方都支持H.265技術(shù)才可以。
如果有一方支持,另一方不支持呢?放心,和其他技術(shù)設(shè)備一樣的,向下兼容,也就是說除了存儲(chǔ)減半不能實(shí)現(xiàn),其他功能都是正常使用的。
c,H.265存儲(chǔ)怎么計(jì)算?
普通的攝像機(jī)一天大概21G,是不是直接除以2就可以了呢?其實(shí)不然。更簡潔的方法來了!
200W≈20G
300W≈30G
400W≈40G
其實(shí)H.265 就是壓縮了碼流
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