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H.265标准诞生四个年头 普及应用难题终被攻克

作者:流媒体网    来源:流媒体网   发布时间:2017-06-01 15:56:35

   【流媒体网】消息: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(High Efficiency Video Coding)标准,相较于之前的H.264标准有了相当大的改善。如今距离2013年H.265标准的推出已有四个年头,H.265技术标准运用究竟如何?距离普及还有多远?

  关于H.265技术标准

  H.265沿用了H.264的混合视频编码框架,但又有新的技术特点,其核心编码模块包括:帧内/帧间预测、变换及量化、去块滤波器、熵编码等。针对超高清视频的编码及并行处理,H.265定义了灵活的块结构,同时对各个编码模块进行了优化和改进,又增加了新的编码模块(如SAO),使得压缩效率得到显著提高。

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  相对于H.264,H.265具有以下优势:

  同等画质和码率下,H.265比H.264占用的存储空间理论上要节省50%;

  若存储空间一样大,那么意味着,在一样的码率下H.265会比H2.64画质要更高一些,理论提升30%~50%;

  H.264可以在低于2Mbps的速度实现标清数字图像传送,而H.265/HEVC可以在低于1.5Mbps的传输带宽下,实现1080p全高清视频传输;

  鉴于H.265编码的极大优势,使得它在网络适应性方面有着不可逾越的优点,让它在低带宽网络环境下也能传输更高质量的视频。这也意味着在现有网络环境下,在线视频观看将更加流畅,企业也将付出更少的带宽成本,

  H.265的好处是显而易见,理论上讲,这项新技术的无疑会带来一次全新的多媒体变革。然而,H.265在目前的处境却是叫好不叫座。

  H.265应用难度高

  u 实时编码难度大

  在视频采集后,在保证视觉效果的同事需要减少视频数据量,一边数据传输和存储,编码压缩显得尤为重要。在H.264时代,经过多年的积淀,算法和芯片的搭配方案早已成熟。而H.265编码复杂度较之H.264呈几何增长,编码用时也随之增长,以现有的终端设备难以实现实时编码,更别说在H.265刚诞生的时候了。这也是目前H.265几乎没有在直播领域应用的原因,而多在点播领域,视频厂商用专业设备将原有视频压制成H.265编码格式,供用户点播、下载。

  u 编码器使用难度大

  H.265只是规定了一个可用技术的范围,编码时很多特性可以用,也可以不用。所以H.265编码器的使用难度大概是x264的2-3倍不止。据了解,目前2.1才做到10bit下对x264 中高质量的20-30%的体积压缩,而且还是建立在对于所有命令参数全部理解且大量实验的基础上,如果直接设置码率不使用任何高级命令参数调节,很可能得到的效果反而比x264更差(默认参数设置仅针对低码率环境,用于中高码率环境副作用太大)。这么看来,H265是把好刀,但很不亲民啊,只有具备技术和资源优势的大厂才能扛得动。

  u 解码难度大

  想当年H.264压缩效率比MEPG-2提升一倍多的同时,将解码难度提高了至少3倍,运算需求高达100GOPS。H.265带来了远高于H.264的压缩效率,也带来了高于H.264数倍的解码难度,算法复杂度相比H.264提高了2-10倍,运算量飙升到400-500GOPS,复杂的运算对处理器提出了严峻的挑战。不过15年后出的手机大多数解码H.265已无CPU瓶颈,解码780P、1080p已不在话下的,而网络上发布的手机端H.265解码器还有很大的优化空间。

  目前很多CDN厂商在宣传中表示支持H.265,但很少有完整的解决方案。有厂商提出的H.265直播传输方案:H.265编码直播-->H.265解码观看,为了实时编码,降低了视频的质量,并未体现H.265的高画质低带宽的特点。重蹈了目前H.264标准下为降低卡顿而牺牲质量的覆辙。

  普及应用难题终被攻克-云帆加速H.26方案

  云帆加速充分考虑客户现有设备网络的状况和系统将来的扩展能力,国内首家推出H.265与现有H.264相结合的视频直播编解码、传输加速解决方案:即H.264编码推流-->云端转H.265-->传输H.265码流-->终端解H.265播放。

  具体流程如下:

  A.在推流端依然采用H.264+aac的视音频编码方案,推送高清H.264直播视频流,为解决弱网环境下高清码率流畅传输可以选用主播端推流加速SDK;

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  B.云转码,H.264视频流进入到云帆加速直播云服务端,开启H.264到H.265的实时转码,可同时输出H.264,和H.265直播流,支持H.265截图、H.265录制flv、MP4,以供后续点播。

  C.H.264\H.265解码播放,经云转码平台,同时输出H.264,H.265不同编码格式的视频流,经云帆加速CDN分发至终端,通过一定的约定规范,CDN 可以做到智能识别并响应不同编码格式的视频资源。支持 H.265 视频的Android、iOS、OTT客户端可以访问到 H.265 视频,不支持 H.265 视频的APP端、flash端可以访问到原H.264码流播放。对于H.265 解码SDK,企业可采用网络上发布的开源H.265解码器,也可以选用云帆H.265解码SDK,我们对多项技术进行了优化,可降低软解过程对CPU的占用,减少手机发热,以及避免出现画面错位、音视频不同步等问题。

  方案新突破:

  高清推流 在现有网络环境下,网络视频高清与流畅似乎是矛盾的存在,点播还可以下载或缓冲一段时间再看,而直播过程则采用多种方式降低码率,牺牲质量换流畅播放。受限于主播端网络,在编码推流过程中就降低质量,自然也降低了所有用户的观看体验,比部分用户网络不佳的情况更加恶劣。云帆加速提供主播端推流加速SDK,支持高清视频的实时无卡顿推流,从源头上保障视频的质量。

  实时多路转码 H.265编码的算法复杂度相比H.264提高了数倍,实时编码压制难度较大,直播过程中会对服务器端造成巨大压力,也产生较大成本,这或许是其他厂商未采用该方案的原因。云帆加速经过优化实现较大突破,支持单一台服务器转100-128路H.265直播流,相比H.264压缩率30%-50%。

  方便快捷不复杂

  由于现在市场上使用的设备是以支持H.264格式为主,现实情况不能马上将所有设备升级替换掉,但为了发挥H.265的低码流,高质量的技术特点,在中途传输这过程采用H.265编码标准,通过一个编、转码过程,将高质量的视频信号在低码流情况下传输,同时还完整保留了高质量画面,在不影响现有H.264系统情况下,新老技术相互兼容,完整对接。企业使用云帆加速CDN即实现H.265传输直播,方便快捷。

  总结:目前H.264实时软编已非常成熟,H.265编码对手机计算压力大,无法实时高质量编码,而H.265实时解码并没有CPU瓶颈,采用推H.265和现有H.264相结合的方式实现使用云帆加速CDN即支持H.265,而无需更改其他系统,方便快捷。

  随着硬件、技术的升级,相信未来的五年甚至十年,H.265很可能将会成为主流。

责任编辑:侯亚丽
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