4K高清来袭，H.265编解码器愈发重要。高清化是用户的需求，也是视频监控发展的趋势。然而高清化带来的传输及存储方面的问题，也让企业头痛不已。如何解决视频传输及存储？H.265视频编解码器应运而生。

　　一、何为H.265

　　在有限带宽下传输更高质量的网络视频，这就是H.265标准诞生的意义。对于大多数专业人士来说，H.265编码标准并不陌生，其是ITU-TVCEG继H.264之后所制定的视频编码标准。H.265标准主要是围绕着现有的视频编码标准H.264，在保留了原有的某些技术外，增加了一些相关的技术。

　　在新增加的技术部分，能够改善码流、编码质量、延时及算法复杂度之间的关系。据了解，H.265研究的主要内容包括，提高压缩效率、提高鲁棒性和错误恢复能力、减少实时的时延、减少信道获取时间和随机接入时延、降低复杂度。

　　爱立信于2012年8月推出了首款H.265编解码器，之后，2013年1月25日，国际电信联盟组织初步批准了HEVC/H.265标准，标准的全称为高效视频编码(HighEfficiencyVideoCoding)，据悉此标准是为了给音视频服务提供更好的视频编码方法，H.265标准正式命名为HEVC。

　　二、H.265/HEVC的编码架构

　　其实，H.265/HEVC编码架构大致上与H.264/AVC的架构相似，其主要包括，帧内预测(intraprediction)、帧间预测(interprediction)、转换(transform)、量化(quantization)、去区块滤波器(deblockingfilter)、熵编码(entropycoding)等模块，但在HEVC编码架构中，整体被分为了三个基本单位，分别是：编码单位(codingunit，CU)、预测单位(predictunit，PU)和转换单位(transformunit，TU)。

　　比起H.264/AVC，H.265/HEVC提供了更多不同的工具来降低码率，以编码单位来说，H.264中每个宏块(macroblock/MB)大小都是固定的16x16像素，而H.265的编码单位可以选择从最小的8x8到最大的64x64。

　　同时，H.265的帧内预测模式支持33种方向(H.264只支持8种)，并且提供了更好的运动补偿处理和矢量预测方法。

　　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编码的视频大小将减少大约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。

　　三、H.265技术占据绝对优势

　　首先，H.265标准具有灵活的编码结构。在H.265中，将宏块的大小从H.264的4×4、8×8、16×16扩展到了32×32、64×64、甚至于128×128的宏块，以便于高分辨率视频的压缩。同时，H.265采用了更加灵活的编码结构来提高编码效率，包括编码单元(CodingUnit)、预测单元(PredictUnit)和变换单元(TransformUnit)。

　　其次，拥有灵活的块结构——RQT(ResidualQuad-treeTransform)。RQT是一种自适应的变换技术，这种思想是对H.264/AVC中ABT(AdaptiveBlock-sizeTransform)技术的延伸和扩展。对于帧间编码来说，它允许变换块的大小根据运动补偿块的大小进行自适应的调整；对于帧内编码来说，它允许变换块的大小根据帧内预测残差的特性进行自适应的调整。大块的变换相对于小块的变换，一方面能够提供更好的能量集中效果，并能在量化后保存更多的图像细节，但是另一方面在量化后却会带来更多的振铃效应。因此，根据当前块信号的特性，自适应的选择变换块大小，可以得到能量集中、细节保留程度以及图像的振铃效应三者最优的折中。

　　再次，采样点自适应偏移(SampleAdaptiveOffset)。SAO在编解码环路内，位于Deblock之后，通过对重建图像的分类，对每一类图像像素值加减一个偏移，达到减少失真的目的，从而提高压缩率，减少码流。采用SAO后，平均可以减少2%~6%的码流，而编码器和解码器的性能消耗仅仅增加了约2%此外，自适应环路滤波(AdaptiveLoopFilter)。ALF在编解码环路内，位于Deblock和SAO之后，用于恢复重建图像以达到重建图像与原始图像之间的均方差(MSE)最小。ALF的系数是在帧级计算和传输的，可以整帧应用ALF，也可以对于基于块或基于量化树(quadtree)的部分区域进行ALF，如果是基于部分区域的ALF，还必须传递指示区域信息的附加信息。

　　最后，H.265采用了并行化设计思路。当前芯片架构已经从单核性能逐渐往多核并行方向发展，因此为了适应并行化程度非常高的芯片，H.265引入了很多并行运算的优化思路。

　　四、H.265的应用优势

　　高清视频在安防监控中的应用越来越普及，由此带来了存储成本与空间的急剧上升。与正在使用的H.264编码技术相比，H.265的高压缩率特性能够节省一半左右的存储空间，从而显着降低了视频的存储成本。

　　随着科技的发展，人们日益希望随时随地通过任何终端都能更便捷地获取所需内容与服务。LTE等4G无线技术以更低的每比特成本支持高得多的容量，从而提高了视频业务的商用可行性。预计未来几年将要求视频内容的带宽进一步降低，运营商将获得所需的解决方案和网络灵活性，以经济高效地向用户提供真正的移动视频和多媒体体验。另外，移动终端的显示屏技术正向着超高ppi与超高清分辨率的方向发展。因此，H.265的高压缩率特性，将进一步促使高清甚至超高清视频在4G网络下流畅传输的应用普及。

　　多核处理器以高性能、低功耗优势正逐步取代传统的单处理器成为市场的主流。随着应用需求扩大和技术进步，多核必将展示出其更为强大的性能优势。H.265视频编码技术在设计时就将并行实现考虑在内。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，显着提高并行加速比。

　　五、支持H.265编解码产品纷纷发布

　　据了解，2014年9月份，海康威视推出了4KNVR，其具有超强的显示和解码性能。支持H.265编解码。据悉，海康威视4KNVR，是4KIPC强大的后盾，支持4K显示，解决了4K监控存储和显示输出的瓶颈，和4KIPC、4K显示器一起形成完美的超清解决方案，将成为4K超清监控的中流砥柱，促进4K监控的普及和应用。

　　2014年9月12日，中兴力维在南京举行的新品发布会上，推出了支持H.265/HEVC的高清网络摄像机7200系列。据中兴力维执行董事长祝金程表示，高清网络摄像机7200系列可以提供高清图像，同时又降低了存储要求，节省了在存储设备上的投资；甚至还能降低码流，从而降低带宽和网络方面的压力；在低照度、光线极差的环境下，仍然可以输出高清图像。这就是支持H.265的高清网络摄像机7200系列的“三低”特征。

　　新近发布的苹果手机iphone6和iphone6plus均支持H.265视频编解码。从iPhone的技术规格页面上可以看出，iPhone6和iPhone6Plus都会利用下一代H.265技术——也就是高效率视频编码(HEVC)——来对通过蜂窝网络进行的FaceTime视频通话进行编码和解码。

　　2014年9月，全球视频监控半导体解决方案的领导者海思公司将基于H.265/HEVC标准推出业界第一颗高清网络摄像机处理器Hi3516A。该Hi3516A处理器采用海思先进的H.265/HEVC算法，改善了H.265/HEVC标准固有的图像振铃效应，极大减少了大运动场景下的拖尾现象和块效应，并在保持与H.264/AVC相同的图像画质下编码码流降低50%。同时，Hi3516A灵活的高性能ARMCortex-A7处理器配合海思第二代智能分析协处理单元IVE2.0，提供车牌识别、周界防范、人脸识别等多达40种智能分析应用。

　　六、发展前景

　　在安防市场方面，用户的形态正在发生扩充。随着技术的发展和大众安全意识的提高，民用市场的安防需求日益增长，基于互联网的通用型设计开始出现，并带来安防设备从专业应用分化出消费类产品。在这一转变的过程中，安防网络可能会与通信网、广电网、互联网全面融合，原本的监控设备可能兼具视频通讯、影音娱乐、家庭数据中心等多种功能，难以将其明确归类到某种具体用途上。如果发生这样的情况，弱化了行业应用特征的H.265，可能更加富有竞争力。由H.265作为视频信息的基础标准，也将反过来促进各类专用网络的融合，推动专用设备突破原本的形态边界，共同完成信息标准化整合，并迈向物联网、大数据时代。

　　具体来说，未来几年内H.265推广对安防产业较为可期的促进有：1)加速高清产品的普及，推动超高清产品的发展;2)改变视频监控产品的成本构成，影响安防系统解决方案，助力集中存储型系统的推广应用;3)伴随4G通信标准落地和移动处理器性能的飞速提升，高清视频监控应用在移动终端设备中铺开。对这一新标准将对安防行业产生的影响，大家可以在信息时代变革的洪流中共同期待。