并行化设计
当前芯片架构已经从单核性能逐渐往多核并行方向发展,因此为了适应并行化程度非常高的芯片实现,HEVC/H265引入了很多并行运算的优化思路, 主要包括以下几个方面:
(1) Tile
如图3所示,用垂直和水平的边界将图像划分为一些行和列,划分出的矩形区域为一个Tile,每一个Tile包含整数个LCU(Largest Coding Unit), Tile之间可以互相独立,以此实现并行处理:
图3 Tile划分示意图
(2) Entropy slice
Entropy Slice允许在一个slice内部再切分成多个Entropy Slices,每个Entropy Slice可以独立的编码和解码,从而提高了编解码器的并行处理能力:
图4 每一个slice可以划分为多个Entropy Slice
(3) WPP(Wavefront Parallel Processing)
上一行的第二个LCU处理完毕,即对当前行的第一个LCU的熵编码(CABAC)概率状态参数进行初始化,如图5所示。因此,只需要上一行的第二个LCU编解码完毕,即可以开始当前行的编解码,以此提高编解码器的并行处理能力:
图5 WPP示意图
H.264中已有特性的改进
相对于H.264,H.265标准的算法复杂性有了大幅提升,以此获得较好的压缩性能。H.265在很多特性上都做了较大的改进,如表2所示:
表2 H.264和H.265关键特性对比
HEVC(H.265)技术应用前景展望
H.265标准是在H.264标准的基础上发展起来的,结合H.264在视频应用领域的主流地位可以预见H.265协议在未来广大的发展前景。
世界的一些主流电视组织以及媒体运营商已经选择H.264作为媒体格式标准,一些主要的编解码设备厂商也一直积极参与到H.265标准的研究当中。华为是ITU-T视讯标准的主要Reporter(报告人)和Editor(编辑者)。作为国际电信联盟(ITU-T)成员单位,华为牵头并参与制订了多项国家标准和行业、企业标准。在H.265协议制定期间,华为提交了多项相关提案、建议,并提供了非常典型的应用场景测试序列,得到ITU-T的高度认可和接纳。华为提供的ChinaSpeed序列已经被标准组织采纳作为Class F的标准测试序列。
随着芯片处理能力越来越强,算法复杂性对应用的影响因素越来越小。相反,在算法实时通讯应用以及IPTV应用中,业务的不断扩展和需求的增加使得有限的带宽资源逐渐成为瓶颈,高压缩率的编码是解决这一难题的有效技术手段,这也为H.265在基于IP进行流媒体服务领域的应用奠定了坚实的基础。目前很多电信运营商使用H.264标准作为其媒体格式,也有很多厂商推出了基于H.264标准的机顶盒以及基于H.264标准的视频会议解决方案。
华为作为全球领先的电信解决方案供应商,是国内目前最大的视频会议研发机构,从1993年华为正式推出ViewPoint系列视频会议产品以来,已经发布了五代视频会议产品,在视频通信领域目前获得600多项专利受理,其中国际专利100多项。华为能够提供全系列的视频会议产品,包括智真视频会议系统、高清视频会议系统、标清视频会议系统以及基于IPTV的解决方案。根据Frost& Sullivan咨询报告,2011年华为视频会议解决方案市场占有率全球排名前三,智真的市场占有率全球排名第二。华为作为研究HEVC的第一梯队企业,密切关注H.265标准的发展,并将率先推出H.265相关的视讯产品。
结束语
HEVC(H.265)标准预计2013年2月发布正式版本,由于其在压缩效率、并行处理能力以及网络适应性方面的极大改进,它的发展和应用必将把视频编解码理论和应用推向一个新的高度。