H.265標準誕生四個年頭普及應用難題終被攻克

jhddxb · 發(fā)表于 2017-6-1 10:43

2012年8月，愛立信公司推出了首款H.265編解碼器，而在僅僅六個月之后，國際電聯(lián)(ITU)就正式批準通過了HEVC/H.265(High Efficiency Video Coding)標準，相較于之前的H.264標準有了相當大的改善。如今距離2013年H.265標準的推出已有四個年頭，H.265技術標準運用究竟如何?距離普及還有多遠?

關于H.265技術標準

H.265沿用了H.264的混合視頻編碼框架，但又有新的技術特點，其核心編碼模塊包括：幀內/幀間預測、變換及量化、去塊濾波器、熵編碼等。針對超高清視頻的編碼及并行處理，H.265定義了靈活的塊結構，同時對各個編碼模塊進行了優(yōu)化和改進，又增加了新的編碼模塊(如SAO)，使得壓縮效率得到顯著提高。

相對于H.264，H.265具有以下優(yōu)勢：

同等畫質和碼率下，H.265比H.264占用的存儲空間理論上要節(jié)省50%;

若存儲空間一樣大，那么意味著，在一樣的碼率下H.265會比H2.64畫質要更高一些，理論提升30%~50%;

H.264可以在低于2Mbps的速度實現(xiàn)標清數(shù)字圖像傳送，而H.265/HEVC可以在低于1.5Mbps的傳輸帶寬下，實現(xiàn)1080p全高清視頻傳輸;

鑒于H.265編碼的極大優(yōu)勢，使得它在網(wǎng)絡適應性方面有著不可逾越的優(yōu)點，讓它在低帶寬網(wǎng)絡環(huán)境下也能傳輸更高質量的視頻。這也意味著在現(xiàn)有網(wǎng)絡環(huán)境下，在線視頻觀看將更加流暢，企業(yè)也將付出更少的帶寬成本，

H.265的好處是顯而易見，理論上講，這項新技術的無疑會帶來一次全新的多媒體變革。然而，H.265在目前的處境卻是叫好不叫座。

H.265應用難度高

u 實時編碼難度大

在視頻采集后，在保證視覺效果的同事需要減少視頻數(shù)據(jù)量，一邊數(shù)據(jù)傳輸和存儲，編碼壓縮顯得尤為重要。在H.264時代，經(jīng)過多年的積淀，算法和芯片的搭配方案早已成熟。而H.265編碼復雜度較之H.264呈幾何增長，編碼用時也隨之增長，以現(xiàn)有的終端設備難以實現(xiàn)實時編碼，更別說在H.265剛誕生的時候了。這也是目前H.265幾乎沒有在直播領域應用的原因，而多在點播領域，視頻廠商用專業(yè)設備將原有視頻壓制成H.265編碼格式，供用戶點播、下載。

u 編碼器使用難度大

H.265只是規(guī)定了一個可用技術的范圍，編碼時很多特性可以用，也可以不用。所以H.265編碼器的使用難度大概是x264的2-3倍不止。據(jù)了解，目前2.1才做到10bit下對x264 中高質量的20-30%的體積壓縮，而且還是建立在對于所有命令參數(shù)全部理解且大量實驗的基礎上，如果直接設置碼率不使用任何高級命令參數(shù)調節(jié)，很可能得到的效果反而比x264更差(默認參數(shù)設置僅針對低碼率環(huán)境，用于中高碼率環(huán)境副作用太大)。這么看來，H265是把好刀，但很不親民啊，只有具備技術和資源優(yōu)勢的大廠才能扛得動。

u 解碼難度大

想當年H.264壓縮效率比MEPG-2提升一倍多的同時，將解碼難度提高了至少3倍，運算需求高達100GOPS。H.265帶來了遠高于H.264的壓縮效率，也帶來了高于H.264數(shù)倍的解碼難度，算法復雜度相比H.264提高了2-10倍，運算量飆升到400-500GOPS，復雜的運算對處理器提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。不過15年后出的手機大多數(shù)解碼H.265已無CPU瓶頸，解碼780P、1080p已不在話下的，而網(wǎng)絡上發(fā)布的手機端H.265解碼器還有很大的優(yōu)化空間。

目前很多CDN廠商在宣傳中表示支持H.265，但很少有完整的解決方案。有廠商提出的H.265直播傳輸方案：H.265編碼直播-->H.265解碼觀看，為了實時編碼，降低了視頻的質量，并未體現(xiàn)H.265的高畫質低帶寬的特點。重蹈了目前H.264標準下為降低卡頓而犧牲質量的覆轍。

普及應用難題終被攻克-云帆加速H.26方案

云帆加速充分考慮客戶現(xiàn)有設備網(wǎng)絡的狀況和系統(tǒng)將來的擴展能力,國內首家推出H.265與現(xiàn)有H.264相結合的視頻直播編解碼、傳輸加速解決方案：即H.264編碼推流-->云端轉H.265-->傳輸H.265碼流-->終端解H.265播放。

具體流程如下：

A.在推流端依然采用H.264+aac的視音頻編碼方案，推送高清H.264直播視頻流，為解決弱網(wǎng)環(huán)境下高清碼率流暢傳輸可以選用主播端推流加速SDK;

B.云轉碼，H.264視頻流進入到云帆加速直播云服務端，開啟H.264到H.265的實時轉碼，可同時輸出H.264,和H.265直播流，支持H.265截圖、H.265錄制flv、MP4，以供后續(xù)點播。

C.H.264H.265解碼播放，經(jīng)云轉碼平臺，同時輸出H.264，H.265不同編碼格式的視頻流，經(jīng)云帆加速CDN分發(fā)至終端，通過一定的約定規(guī)范，CDN 可以做到智能識別并響應不同編碼格式的視頻資源。支持 H.265 視頻的Android、iOS、OTT客戶端可以訪問到 H.265 視頻，不支持 H.265 視頻的APP端、flash端可以訪問到原H.264碼流播放。對于H.265 解碼SDK,企業(yè)可采用網(wǎng)絡上發(fā)布的開源H.265解碼器，也可以選用云帆H.265解碼SDK，我們對多項技術進行了優(yōu)化，可降低軟解過程對CPU的占用，減少手機發(fā)熱，以及避免出現(xiàn)畫面錯位、音視頻不同步等問題。

方案新突破：

高清推流在現(xiàn)有網(wǎng)絡環(huán)境下，網(wǎng)絡視頻高清與流暢似乎是矛盾的存在，點播還可以下載或緩沖一段時間再看，而直播過程則采用多種方式降低碼率，犧牲質量換流暢播放。受限于主播端網(wǎng)絡，在編碼推流過程中就降低質量，自然也降低了所有用戶的觀看體驗，比部分用戶網(wǎng)絡不佳的情況更加惡劣。云帆加速提供主播端推流加速SDK，支持高清視頻的實時無卡頓推流，從源頭上保障視頻的質量。

實時多路轉碼 H.265編碼的算法復雜度相比H.264提高了數(shù)倍，實時編碼壓制難度較大，直播過程中會對服務器端造成巨大壓力，也產(chǎn)生較大成本，這或許是其他廠商未采用該方案的原因。云帆加速經(jīng)過優(yōu)化實現(xiàn)較大突破，支持單一臺服務器轉100-128路H.265直播流，相比H.264壓縮率30%-50%。

方便快捷不復雜

由于現(xiàn)在市場上使用的設備是以支持H.264格式為主，現(xiàn)實情況不能馬上將所有設備升級替換掉，但為了發(fā)揮H.265的低碼流，高質量的技術特點，在中途傳輸這過程采用H.265編碼標準，通過一個編、轉碼過程，將高質量的視頻信號在低碼流情況下傳輸，同時還完整保留了高質量畫面，在不影響現(xiàn)有H.264系統(tǒng)情況下，新老技術相互兼容，完整對接。企業(yè)使用云帆加速CDN即實現(xiàn)H.265傳輸直播，方便快捷。

總結：目前H.264實時軟編已非常成熟，H.265編碼對手機計算壓力大，無法實時高質量編碼，而H.265實時解碼并沒有CPU瓶頸，采用推H.265和現(xiàn)有H.264相結合的方式實現(xiàn)使用云帆加速CDN即支持H.265，而無需更改其他系統(tǒng)，方便快捷。

隨著硬件、技術的升級，相信未來的五年甚至十年，H.265很可能將會成為主流。

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『本文摘自于網(wǎng)絡，版權歸原作者所有！』

kingtt1994 · 發(fā)表于 2017-6-1 11:02

內容很精彩，感謝樓主分享！

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