詳解H.264無線網(wǎng)絡(luò)攝像機的局限性開始凸顯

H.264標準跟不上高清發(fā)展的腳步?

有觀點分析認為，隨著高清的發(fā)展從而導(dǎo)致宏塊個數(shù)的爆發(fā)式增長，這種情況下導(dǎo)致用于編碼宏塊的預(yù)測模式、運動矢量、參考幀索引和量化級等宏塊級參數(shù)信息所占用的碼字過多，用于編碼殘差部分的碼字明顯減少。

其次，高清化的來臨也促使了安防設(shè)備的分辨率大大增加，單個宏塊所表示的圖像內(nèi)容的信息大大減少。這將導(dǎo)致相鄰的4×4或8×8塊變換后的低頻系數(shù)相似程度也大大提高，導(dǎo)致出現(xiàn)大量的冗余。

而大量的冗余表示同一個運動的運動矢量的幅值將大大增加，H.264采用一個運動矢量預(yù)測值，對運動矢量差編碼使用的是哥倫布指數(shù)編碼，該編碼方式的特點是數(shù)值越小使用的比特數(shù)越少。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(yù)測以及編碼的方法壓縮率將逐漸降低。

此外，H.264的一些關(guān)鍵算法采用CAVLC和CABAC兩種基于上下文的熵編碼方法、deblock濾波等都要求串行編碼，并行度比較低。針對GPU/DSP/FPGA/ASIC等并行化程度非常高的CPU，H.264的這種串行化處理越來越成為制約運算性能的瓶頸。

“我們知道，現(xiàn)在安防高清化、智能化、IT化已經(jīng)成為了行業(yè)發(fā)展趨勢。而能否提供更高的編碼技術(shù)，是直接影響高清發(fā)展的決定性因素。”業(yè)內(nèi)專家表示，就現(xiàn)在使用的MPEG4和H.264標準而言，“H.264具有很強的抗誤碼特性，可進行丟包率高、干擾嚴重的信道中的視頻傳輸。在這兩種標準中，H.264由于采用了多項提高圖像質(zhì)量和增加壓縮比的技術(shù)措施，比MPEG4節(jié)約了50%的碼率，具有較強的抗干擾性，容易獲得穩(wěn)定的圖像。而壓縮比則是視頻傳輸過程中最重要的指標。也就是說，H.264標準在編碼技術(shù)上的優(yōu)勢使它比MPEG4更先進。”所以，一直以來H.264被業(yè)內(nèi)廣泛接受。

如果能夠推出更加優(yōu)越的技術(shù)讓企業(yè)去測試和接受，那么這個方案必然會被市場接受。

五大技術(shù)優(yōu)勢支撐H.265標準

當然，與現(xiàn)行的H.264標準相比較，H.265標準不乏出色的技術(shù)支撐。根據(jù)JCT-VC聯(lián)合工作組2012年2月17日發(fā)布的第一版內(nèi)部草稿《Highefficiencyvideocoding(HEVC)textspecificationdraft6》資料分析：

首先，H.265標準具有靈活的編碼結(jié)構(gòu)。在H.265中，將宏塊的大小從H.264的16×16擴展到了64×64，以便于高分辨率視頻的壓縮。同時，H.265采用了更加靈活的編碼結(jié)構(gòu)來提高編碼效率，包括編碼單元(CodingUnit)、預(yù)測單元(PredictUnit)和變換單元(TransformUnit)。

其次，擁有靈活的塊結(jié)構(gòu)——RQT(ResidualQuad-treeTransform)。RQT是一種自適應(yīng)的變換技術(shù)，這種思想是對H.264/AVC中ABT(AdaptiveBlock-sizeTransform)技術(shù)的延伸和擴展。對于幀間編碼來說，它允許變換塊的大小根據(jù)運動補償塊的大小進行自適應(yīng)的調(diào)整;對于幀內(nèi)編碼來說，它允許變換塊的大小根據(jù)幀內(nèi)預(yù)測殘差的特性進行自適應(yīng)的調(diào)整。大塊的變換相對于小塊的變換，一方面能夠提供更好的能量集中效果，并能在量化后保存更多的圖像細節(jié)，但是另一方面在量化后卻會帶來更多的振鈴效應(yīng)。因此，根據(jù)當前塊信號的特性，自適應(yīng)的選擇變換塊大小，可以得到能量集中、細節(jié)保留程度以及圖像的振鈴效應(yīng)三者最優(yōu)的折中。

再次，采樣點自適應(yīng)偏移(SampleAdaptiveOffset)。SAO在編解碼環(huán)路內(nèi)，位于Deblock之后，通過對重建圖像的分類，對每一類圖像像素值加減一個偏移，達到減少失真的目的，從而提高壓縮率，減少碼流。采用SAO后，平均可以減少2%~6%的碼流，而編碼器和解碼器的性能消耗僅僅增加了約2%。

此外，自適應(yīng)環(huán)路濾波(AdaptiveLoopFilter)。ALF在編解碼環(huán)路內(nèi)，位于Deblock和SAO之后，用于恢復(fù)重建圖像以達到重建圖像與原始圖像之間的均方差(MSE)最小。ALF的系數(shù)是在幀級計算和傳輸?shù)?，可以整幀?yīng)用ALF，也可以對于基于塊或基于量化樹(quadtree)的部分區(qū)域進行ALF，如果是基于部分區(qū)域的ALF，還必須傳遞指示區(qū)域信息的附加信息。

最后，H.265采用了并行化設(shè)計思路。當前芯片架構(gòu)已經(jīng)從單核性能逐漸往多核并行方向發(fā)展，因此為了適應(yīng)并行化程度非常高的芯片，H.265引入了很多并行運算的優(yōu)化思路。

以五大亮點技術(shù)為支撐的H.265新標準或?qū)⒃俅蜗破饦I(yè)內(nèi)一場新的壓縮標準爭奪戰(zhàn)。