高效率视频编码

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高效率視頻編碼High Efficiency Video Coding,簡稱HEVC)是一種視訊壓縮標準,被視為是ITU-T H.264/MPEG-4 AVC標準的继任者。2004年開始由ISO/IEC Moving Picture Experts Group(MPEG)和ITU-T Video Coding Experts Group(VCEG)作为ISO/IEC 23008-2 MPEG-H Part 2或稱作ITU-T H.265開始制定[1][2][3][4][5]。第一版的HEVC/H.265視訊壓縮標準在2013年4月13日被接受為国际电信联盟(ITU-T)的正式標準[1][2][6]。HEVC被認為不僅提昇影像品質,同時也能達到H.264/MPEG-4 AVC兩倍之壓縮率(等同於同樣畫面品質下位元率減少了50%),可支援4K解析度甚至到超高畫質電視,最高解析度可達到8192×4320(8K解析度)。

歷史[编辑]

標準制定[编辑]

  • 2004年:Key Technical Areas(KTA)

在H.264/AVC標準制定完(2003年)的後一年,VCEG組織便開始研究更先進的視訊壓縮技術,期望能夠發展下一代視訊壓縮標準,或期望能大量提昇壓縮率成為H.264/AVC的延伸版本[1][7]。2005年1月,VCEG開始將這些議題統整稱為Key Technical Areas(KTA),並且開發了一個同名的軟體編解碼器KTA Software來評估被提案的新技術[8][9]。KTA software是基於H.264/AVC的標準參考軟體Joint Model(JM)[8]上,加入新的編碼技術並與JM的編碼效率做比較。到了2007年,KTA Software的編碼效率較JM提升了不少[10]

  • JCT-VC

為此目的MPEG與VCEG聯合成立了一個Joint Collaborative Team on Video Coding(JCT-VC)作為共同開發HEVC的團隊。[1][2]。並每四個月進行一次標準討論與制定的會議。並發佈了HEVC的標準參考軟體HEVC Test Model(HM)。

規格書時程[编辑]

HEVC標準(第一個版本)制定的時程如下:[1]

  • 2012年2月:Committee Draft(complete draft of standard)[11]
  • 2012年7月:Draft International Standard[12]
  • 2013年1月:Final Draft International Standard and ITU-T Consent[13][14][15][16]

技術細節[编辑]

典型的視訊編碼器架構

HEVC與H.264/AVC和許多其他視訊壓縮編碼一樣,都是採用Hybrid Video Coding的架構(如右圖),但在各部分加入了一些新技術或者提升了原本編碼工具的效率[17]

編碼樹單元 Coding Tree Block[编辑]

編碼樹單元(Coding Tree Block, CTU)是HEVC的基本編碼單位,有如H.264/AVC的Macroblock。HEVC支援64x64 ~ 128x128像素的CTU大小。編碼樹單元可向下分割編碼單元(Coding Unit, CU)、預測單元(Prediction Unit, PU)及轉換單元(Transform Unit, TU)。

幀內編碼 Intra Coding[编辑]

HEVC幀內編碼將預測的方向性增加到33種,並加入平面預測(Planar Prediction)產生平滑的取樣面。

幀間編碼 Inter Coding[编辑]

轉換編碼[编辑]

環路濾波器 Loop Filtering[编辑]

HEVC有兩個環路濾波器,解塊濾波器(DBF)與樣本自適應偏移量(SAO)濾波器

去區塊濾波器 Deblocking Filter[编辑]

H.265/HEVC的DBF使用H.264/MPEG-4 AVC類似的設計,更好的支持並行處理是類似的。在HEVC的DBF只適​​用於一個8×8個採樣網格,而與H.264 / MPEG-4 AVC的DBF適用的一個4×4個採樣網格不同。HEVC的DBF使用一個8×8個採樣網格,因為沒有導致明顯的降解,並顯著提高了並行處理,因為的DBF不再導致級聯與其他操作的相互作用。另一個變化是HEVC只允許為0〜2的三個DBF的深度。HEVC的DBF也是的先做畫面的垂直邊緣的水平濾波之後再做對於水平邊緣的垂直濾波,有利於平行處理(多線程)。

取樣自適應偏移 Sample Adaptive Offset[编辑]

在DBF之後的使用SAO過濾器,並使用偏移以產生更好地重建原始信號。每個CTB的SAO濾波器可有兩個模式:邊緣偏移模式​​或帶偏移模式。邊緣偏移量模式中通過比較的取樣的值,根據比較兩個鄰居,將樣品分為五類之一:最小,兩種邊緣,最大值,或兩者都不是,對於每個第一四類施加一個偏移量。能帶偏移的模式可分類成32個頻帶,並選擇四個連續頻帶傳送偏移量。SAO濾波器設計來以提高圖像質量,並減少振盪效應

熵編碼[编辑]

使用了跟H.264/AVC High Profile中一樣的CABAC(前文參考之適應性二元算術編碼)演算法來做熵編碼,拋棄了CAVLC

平行化編碼工具[编辑]

Slice[编辑]

Tile[编辑]

Wavefront Processing[编辑]

產品和實現[编辑]

  • DivX為第一家提供免費的影片播放器和影片轉換器的軟體廠商。他們在2013年9月5日發佈的DivX 10.0中提供了DivX HEVC Plug-in,啟用後即可撥放或將其他格式影片轉換為HEVC影片。[18]

參見[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 G.J. Sullivan; J.-R. Ohm; W.-J. Han; T. Wiegand. Overview of the High Efficiency Video Coding (HEVC)Standard (PDF). IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology. 2012-05-25 [2012-09-14]. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 ITU TSB. Joint Collaborative Team on Video Coding. ITU-T. 2010-05-21 [2012-08-24]. 
  3. ^ The MPEG Home Page. MPEG. [2012-11-24]. 
  4. ^ MPEG Working Documents. MPEG. [2012-11-24]. 
  5. ^ ITU-T Work Programme. ITU. [2012-11-24]. 
  6. ^ Quad-core SoC supports Android 4.0, 3840 x 1080 video resolution. linuxdevices.com. 2012-01-04 [2012-08-24]. (原始内容存档于2013-01-27). 
  7. ^ Draft requirements for "EPVC" enhanced performance video coding project. ITU-T VCEG. 2009-07-10 [2012-08-24]. 
  8. ^ 8.0 8.1 H.264/AVC Software Coordination. 
  9. ^ T. Wedi and T.K. Tan. AHG report – Coding Efficiency Improvements. VCEG Document VCEG-AA06. 2005.October 17-18. 
  10. ^ Meeting Report for 31st VCEG Meeting VCEG document VCEG-AE01r1, Marrakech, MA, 15–16 January 2007
  11. ^ High Efficiency Video Coding (HEVC) achieves first formal milestone toward completion. JCT-VC. 2012-02-10 [2012-08-06]. 
  12. ^ MPEG issues video compression draft. Ericsson. 2012-08-13 [2012-08-16]. 
  13. ^ New video codec to ease pressure on global networks. ITU. 2013-01-25 [2013-01-25]. 
  14. ^ Todd Spangler. ITU OKs Next-Generation Video Codec Standard. Multichannel News. 2013-01-25 [2013-01-25]. 
  15. ^ MPEG HEVC – The next major milestone in MPEG video history is achieved (DOC). MPEG. 2013-01-25 [2013-01-27]. 
  16. ^ High Efficiency Video Coding (HEVC) text specification draft 10 (for FDIS & Consent). JCT-VC. 2013-01-17 [2013-01-24]. 
  17. ^ HEVC_CJL. HEVC_CJL的专栏. CSDN.NET博客. 
  18. ^ DivX HEVC Plug-in - DivX.com. [2014-04-09]. 

外部連結[编辑]