H.265標(biāo)準(zhǔn)誕生四個年頭 普及應(yīng)用難題終被攻克
2017-06-12 13:20:44 熱度:
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(zhǔn)通過了HEVC/H.265(High Efficiency Video Coding)標(biāo)準(zhǔn)，相較于之前的H.264標(biāo)準(zhǔn)有了相當(dāng)大的改善。如今距離2013年H.265標(biāo)準(zhǔn)的推出已有四個年頭，H.265技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)用究竟如何？距離普及還有多遠(yuǎn)？
關(guān)于H.265技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
H.265沿用了H.264的混合視頻編碼框架，但又有新的技術(shù)特點，其核心編碼模塊包括：幀內(nèi)/幀間預(yù)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(jié)構(gòu)，同時對各個編碼模塊進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)，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(zhì)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(zhì)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(biāo)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(luò)適應(yīng)性方面有著不可逾越的優(yōu)點，讓它在低帶寬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下也能傳輸更高質(zhì)量的視頻。這也意味著在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)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(shù)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(yīng)用難度高，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(fù)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(shè)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(lǐng)域應(yīng)用的原因，而多在點播領(lǐng)域，視頻廠商用專業(yè)設(shè)備將原有視頻壓制成H.265編碼格式，供用戶點播、下載。
編碼器使用難度大
H.265只是規(guī)定了一個可用技術(shù)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(zhì)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(chǔ)上，如果直接設(shè)置碼率不使用任何高級命令參數(shù)調(diào)節(jié)，很可能得到的效果反而比x264更差(默認(rèn)參數(shù)設(shè)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(shù)和資源優(yōu)勢的大廠才能扛得動。
解碼難度大
想當(dāng)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(yùn)算需求高達(dá)100GOPS。H.265帶來了遠(yuǎn)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(fù)雜度相比H.264提高了2-10倍，運(yùn)算量飆升到400-500GOPS，復(fù)雜的運(yùn)算對處理器提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。不過15年后出的手機(jī)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(luò)上發(fā)布的手機(jī)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(zhì)量，并未體現(xiàn)H.265的高畫質(zhì)低帶寬的特點。重蹈了目前H.264標(biāo)準(zhǔn)下為降低卡頓而犧牲質(zhì)量的覆轍。
普及應(yīng)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(shè)備網(wǎng)絡(luò)的狀況和系統(tǒng)將來的擴(kuò)展能力,國內(nèi)首家推出H.265與現(xiàn)有H.264相結(jié)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(zhuǎn)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(zhuǎn)碼，H.264視頻流進(jìn)入到云帆加速直播云服務(wù)端，開啟H.264到H.265的實時轉(zhuǎn)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.264\H.265解碼播放，經(jīng)云轉(zhuǎn)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(yīng)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(luò)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(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，可降低軟解過程對CPU的占用，減少手機(jī)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(luò)環(huán)境下，網(wǎng)絡(luò)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(zhì)量換流暢播放。受限于主播端網(wǎng)絡(luò)，在編碼推流過程中就降低質(zhì)量，自然也降低了所有用戶的觀看體驗，比部分用戶網(wǎng)絡(luò)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(zhì)量。
實時多路轉(zhuǎn)碼 H.265編碼的算法復(fù)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(wù)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(wù)器轉(zhuǎn)100-128路H.265直播流，相比H.264壓縮率30%-50%。
方便快捷不復(fù)雜
由于現(xiàn)在市場上使用的設(shè)備是以支持H.264格式為主，現(xiàn)實情況不能馬上將所有設(shè)備升級替換掉，但為了發(fā)揮H.265的低碼流，高質(zhì)量的技術(shù)特點，在中途傳輸這過程采用H.265編碼標(biāo)準(zhǔn)，通過一個編、轉(zhuǎn)碼過程，將高質(zhì)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(zhì)量畫面，在不影響現(xiàn)有H.264系統(tǒng)情況下，新老技術(shù)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(jié)：目前H.264實時軟編已非常成熟，H.265編碼對手機(jī)計算壓力大，無法實時高質(zhì)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(jié)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(shù)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。
責(zé)任編輯：王良地
