h.265/HEVC 和 h.264/AVC 比较,在技术上的改进和优势
h.265/HEVC 和 h.264/AVC 比较,在技术上的改进和优势
H.265/HEVC视频编码标准的编码框架和h.264/AVC相比,并没有革命性的改变。H.265/HEVC仍旧采用混合编码框架,包括变换、量化、熵编码、帧内预测、帧间预测以及环路滤波等模块等。但是,H.265/HEVC几乎在每个模块都引入了新的编码技术。
1 帧内预测 主要用于去除图像的空间相关性。通过编码后的重构块信息来预测当前像素块以去除空间冗余信息,提高图像的压缩效率。与h.264/AVC标准最多支持9种帧内预测模式相比,H.265/HEVC支持35种帧内预测模式,包括33种角度预测模式,DC预测模式和Planar预测模式,这样可以更好地匹配视频中复杂的纹理,有更好的预测效果。另外,在图像分割方面,h.265/HEVC引入基于大尺寸的四叉树结构分割技术,能够根据图像内容丰富程度将图像划分为不同大小的CU,对于较平坦区域,划分为较大CU,内容丰富的区域则划分为较小CU,提高了编码效率。
2 帧间预测 主要用于去除图像的时间相关性。帧间预测通过将已编码的图像作为当前帧的参考图像,来获取各个块的运动信息,从而去除时间冗余,提高压缩效率。先进的帧间预测技术为了提升帧间预测性能,在H.265/HEVC中引入了新的帧间预测技术,包括运动信息融合技术(Merge)、先进的运动矢量预测技术(Advanced Motion Vector Predictor,AMVP)以及基于Merge的Skip模式。Merge技术利用空域相关性和时域相关性来减少相邻块之间的运动参数冗余,具体来说,就是取其相邻PU的运动参数作为当前PU的运动参数。AMVP技术的作用与Merge技术类似,也是利用空域相关性和时域相关性来减少运动参数的冗余。AMVP技术得到的运动矢量一方面为运动估计提供搜索起点,另一方面作为预测运动矢量使用。
3 变换量化 量化模块可以减小图像编码的动态范围。变换编码和量化模块从原理上属于两个相互独立的过程,但是在H.265/HEVC中,两个过程相互结合,减少了计算复杂度。变换量化部分的创新主要在PU,TU尺寸可以根据图像内容划分为不同大小,提高了变换量化的效率。
4 去方块滤波 在基于块的视频编码中,形成的重构图像会出现方块效应,采用去方块滤波可达到削弱甚至消除方块效应的目的,提高图像的主观质量和压缩效率。但图像经过编码后,重构图像往往会失真,不仅存在方块效应,还存在振铃效应。因此,H.265/HEVC引入了SAO(Sample Adaptive Offset,SAO)技术,用于补偿重构像素值,达到减少振铃效应目的。
5 熵编码 将编码控制数据、量化变换系数、帧内预测数据以及运动数据等编码为二进制流进行存储或传输。H.265/HEVC中采用先进的基于上下文的自适应二进制算术编码(CABAC)进行熵编码,引入了并行处理架构,在速度、压缩率和内存占用等方面均得到了大幅改善。
6 IBDI技术 IBDI(Internal Bit Depth Increase)技术是指在编码器的输入端将未压缩图像像素深度由P比特增加到Q比特(Q>P),在解码器的输出端又将解压缩图像像素深度从Q比特恢复到P比特。IBDI技术提高了编码器的编码精度,降低了帧内/帧间预测误差。