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多媒体技术H.265编码标准研究报告学院：学号：姓名：北京邮电大学H.265编码标准研究报告概要：随着终端和网络技术的快速发展，人们的视觉感受要求越来越高，对视频的清晰度和传输速度提出了更高的要求。但是现有的视频压缩标准已经不能满足需求，这就要求研究人员提出新的视频压缩标准，进一步提高视频的压缩效率，H.265编码标准应运而生。H.265编码标准主要目标是在现有的H.264标准的基础上，压缩效率提高一倍，可以允许适当提高编码端的复杂度。本文主要从H.265编码标准的关键技术入手，比较全面地介绍了树形编码结构、细粒度slice分块边界、预测编码技术、环路滤波、熵编码、并行化设计等技术。同时，与H.264编码标准进行了对比。关键字：H.265，预测编码，环路滤波，熵编码，对比H.264引言研究背景随着终端和网络技术的快速发展，人们对视频编码的要求不断提高。为从根本上解决视频信息冗余度高、信息量的问题，必须对视频数据进行压缩，再以压缩后的形式进行传输和存储。为满足实际的应用需求，主要用来应对视频实时传输的H.264视频标准应运而生。其以优秀的视频压缩性能与网络适应性，成为网络视频流媒体、数字电视广播以及视频实时通信等应用领域的主要视频压缩标准。但随着大数据时代的到来，人们对于网络视频业务的需求日益增长，如何使终端用户能够在较低的带宽下获取更高质量的视频数据成为一个亟需解决的问题。因此对新提出了H.264的下一代编码标准H.265编码标准，H.265旨在在有限带宽下传输更高质量的网络视频，仅需原先的一半带宽即可播放相同质量的视频。这也意味着，我们的智能手机、平板机等移动设备将能够直接在线播放1080p的全高清视频。H.265标准也同时支持4K(4096×2160)和8K(8192×4320)超高清视频。可以说，H.265标准让网络视频跟上了显示屏高分辨率化的脚步。H.265编码标准H.265编码标准全称为高效视频编码(High Efficiency Video Coding, HEVC)。2010 年1 月，国际电信协会(International Telecommunication Unio n, ITU) 的视频编码专家组(Video Coding Experts Group, VCEG) 和国际标准化组织(International Standardization Organization, ISO) 的运动图像专家组(Motion Picture Experts Group, MPEG) 组织联合发起新一代视频编码技术提案。视频编码联合小组对相关技术进行审议和评估，并于2010 年4 月召开第一次会议，会议中一共商讨了27 个完整的提案。2013 年1 月，ISO/IEC 和ITU-T 组织同时发布了H.265 标准的最终版本。2013 年1 月26 号，H.265 正式成为国际标准。H.265 较H.264 有40%~50% 的码流节省，并且增加了更多的并行机制和网络传输机制。H.265标准围绕着现有的视频编码标准H.264，保留原来的某些技术，同时对一些相关的技术加以改进。新技术使用先进的技术用以改善码流、编码质量、延时和算法复杂度之间的关系，达到最优化设置。具体的研究内容包括:提高压缩效率、提高鲁棒性和错误恢复能力、减少实时的时延、减少信道获取时间和随机接入时延、降低复杂度等。H264由于算法优化，可以低于1Mbps的速度实现标清数字图像传送;H265则可以实现利用1~2Mbps的传输速度传送720P(分辨率1280*720)普通高清音视频传送。H.265关键技术及实现原理H.265/HEVC采用混合编码框架，并在原有H.264编码标准的混合编码框架下，进行了大量的关键的技术创新。其中包括：树形编码结构、细粒度Slice分块边界、帧内预测技术、帧间预测技术、自适应环路滤波技术、熵编码技术以及并行化设计。树形编码结构随着视频分辨率的提高和视频信息量的增长，宏块结构越大，块数越少，视频的压缩效率相应越高。HEVC中采用基于大尺寸的四叉树树形编码结构，该结构包括变换单元(Transform Unit, TU) 、预测单元(Predict Unit, PU) 和编码单元(Coding Unit, CU) 。编码结构如图（1）所示。其中TU是进行变换和量化的基本单元，PU是进行预测的基本单元，CU与H.264 标准中宏块的概念相似，应用在编码的过程中。图（1）树形编码结构HEVC 使用了更大的宏块进行编码，这些宏块在HEVC中叫做CTU( 编码树单元)，大小可以为16×16、32×32 和64×64 像素。宏块的大小扩展至64×64，目的在于减少高清数字视频的宏块个数，减少用于描述宏块内容的参数信息，以便于压缩高分辨率的视频。同时