“H.265”又一次成了安防界的熱點話題。H.265標準自2013年被確認，到現在各大企業發布H.265產品，其發展趨勢異常火熱。究其原因，在于“高清”給現有視頻壓縮標準帶來了越來越大的碼流挑戰，雖然很多安防廠家都祭出殺招，但4K高清的來襲洶洶，即使現有標準再怎么改頭換面也顯得愈發無能為力，此時，H.265編解碼的發展變得越發重要，相信在不遠的將來，支持H.265的產品將會大面積地推出，引領安防高清監控。

一、“最強”視頻壓縮標準

H.265標準全稱為高效視頻編碼(High Efficiency Video Coding)，也即HEVC，相較于之前的H.264標準有了相當大的改善。

H.265又何以讓如此多的行業都青睞有加？故事開始還是需要從H.264說起，H.264也稱作MPEG-4 AVC(Advanced Video Codec，高級視頻編碼)，因其可以得到比其他編碼標準更高的視頻質量和更低的碼率，而得到了人們的認可，被廣泛應用于網絡流媒體數據、各種高清晰度電視廣播以及衛星電視廣播等領域。從編碼框架上來說，H.265仍然沿用了H.264的混合編碼框架，主要包含：幀內預測(intra prediction)、幀間預測(inter prediction)、轉換 (transform)、量化 (quantization)、去區塊濾波器(deblocking filter)、熵編碼(entropy coding)等模塊。

如今更高清發展愈演強烈，H.264也遇到了瓶頸。以編碼單位來說，H.264中每個宏塊(marcoblock，MB)大小都是固定的16x16像素。然而，在更高分辨率下，單個宏塊所表示的圖像內容信息大大減少，H.264所采用的宏塊經過整數變換后，低頻系數相似程度也大大提高，出現大量冗余，導致H.264編碼對高清視頻的壓縮效率明顯降低；其次，H.264算法宏塊個數的爆發式增長，會導致每個編碼宏塊的預測模式、運動矢量、參考幀索引和量化級等宏塊級參數信息占用更多碼流資源，在有限帶寬中，分配給真正描述圖像內容的殘差系數信息的可用帶寬明顯減少了；再有，由于分辨率的提高，表示同一個運動的運動矢量幅值也將大大增加，H.264編碼方式的特點是數值越大使用的比特數越多，因此，隨著運動矢量幅值的大幅增加，H.264中用來對運動矢量進行預測以及編碼的壓縮率也將逐漸降低。

相比H.264，H.265提供了更多不同的工具來降低碼率。H.265的編碼單位可以選擇從最小的8x8到最大的64x64。信息量不多的區域(顏色變化不明顯，比如天空的灰色部分)劃分的宏塊較大，編碼后的碼字較少，而細節多的地方(細節變化較多，比如大樓部分)劃分的宏塊就相應的小和多一些，編碼后的碼字較多，這樣就相當于對圖像進行了有重點的編碼，從而降低了整體的碼率，編碼效率就相應提高了。這個過程有點像“感興趣區域編碼”，針對重要的更多關鍵細節的部分進行增強劃塊，無更多關鍵細節的部分進行簡單劃塊，但是這個過程在H.265上可以自適應識別實現。

總結發現，H.265和H.264主要的技術區別如下：

分類H.264H.265

編碼分塊大小范圍4x4 ~ 16x168x8 ~ 64x64

Intra幀內預測模式最多9種預測模式最多36種預測模式

Inter幀間插值模式1/2像素6TAP， 1/4像素2TAP分像素8TAP

MVP預測方式空域預測空域和時域預測

變換4x4 ~ 8x84x4 ~ 32x32

新技術 SAO功能

并行化設計 Tile， WPP等

可以看到，H.265相比H.264最主要的改變是采用了塊的四叉樹劃分結構，采用了從64x64~8x8像素的自適應塊劃分，并基于這種塊劃分結構采用一系列自適應的預測和變換等編碼技術。除此之外，還引入了全新的SAO(Sample Adaptive Offset)技術，SAO是一種參考幀補償技術，從而提高幀間預測的準確度。同時，在并行實現方面，H.265也采用了WPP (Wavefront Parallel Processing)和Tile技術，能夠充分發揮當前主流處理器的多核并行能力。這些新技術的應用，不但有效地提高壓縮性能，也為各種處理器平臺的有效實現擴展了空間。

反復的比較測試已經表明，在相同的圖象質量下，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%。由于質量控制的測定方法不同，這個數據也會有相應的變化。以目前主流的分辨率為例，H.265在1080p分辨率下相比H.264碼率降低40%~50%，在720p下相比降低30%~40%，這也就意味著，1080p全實時只需要1.5~2M左右的碼率。如圖3所示，圖中橫坐標表示碼率，縱坐標表示PSNR(峰值信噪比)，圖像客觀質量指標，各條曲線為各種常見的視頻壓縮標準。此外，隨著分辨率的提升，H.265碼率降低也會更多。如圖4中，針對4K高清在行人、交通等場景下的測試也表明，H.265在4超高清分辨率下也可獲得相比H.264降低50%~60%的碼率。

由此看來，無論在功能還是性能上，H.265都幾乎對H.264有著全面性的進步，是針對當前視頻壓縮標準的全面超越，這也使得H.265無可爭議的成為了當下“最強”視頻壓縮技術。