视频技术发展

第六章2013网络视频技术发展分析

一、网络视频编解码技术新发展

1．H.265编码技术

2013年，1080P超清、4K极清等概念层出不穷，在这个视频行业不烧钱就没法血拼的年代，人们都希望在不用增加带宽的前提下获得更高清更细腻的视频画质体验，因此H.265在这一年赚足了眼球。

在视频传输过程中在要求图像不失真，则图像传输的比特数就大，在网络带宽一定的情况下，降低视频图像的码流就成为一项重要的技术。

H.265是ITU-T VCEG 继H.264之后所制定的新的视频编码标准，全称为高效视频编码(High Efficiency Video Coding)。2012年8月，爱立信公司推出了首款H.265编解码器，而在仅仅六个月之后，国际电联(ITU)就正式批准通过了HEVC/H.265标准。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：提高压缩效率、提高鲁棒性和错误恢复能力、减少实时的迟延、减少信道获取时间和随机接入迟延、降低复杂度等。H.264由于算法优化，可以低于1Mbps的速度实现标清数字图像传送；H.265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。

2. H.265技术优势

1）更大的宏块和变换块。相对于H.264的4×4、8×8、16×16宏块类型，H.265引入了32×32、64×64甚至于128×128的宏块，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，同时整形变换块大小也相应扩大，用于减少H.264中变换相邻块问的相似系数。

2）使用新的运动矢量预测方式。H.265扩充更加多的方向进行帧内预测，同时将预测块的集合由原来的空间域扩展到时间域及空时混合域，通过率失真准则计算后选择最佳的预测块。使用该方法，在基本模式下测试，在与H.264相同质量的情况下，得到平均为6.1%的压缩增益，复杂图像的压缩增益甚至能提高到20%。

3）更多的考虑并行化设计。当前芯片架构已经从单核性能逐渐往多核并行方向发展，H.265引入了Entropyslice、WPP等并行运算思路，使用并行度更高的编码算法，更有利于H.265在GPU/DSP/FPGA/ASIC 等并行化程度非常高的CPU中快速高效的实现产业化。

4）新添加的Tile划分机制使得以往的slice、帧或GOP为单位的粗粒度数据并行机制更加适合于同构多核处理器上的并行实现。Dependentslice和WPP机制解决了以往H.264等编码技术中熵编码环节无法并行实现的问题，使得整个编解码过程中DCT、运动估计、运动补偿、熵编码等任务模块的划分更加均衡，显著提高并行加速比。

5）更低的码流。反复的质量比较测试已经表明，在相同的图象质量下，相比于H.264，通过H.265编码的视频码流大小比H.264减少大约39-44%。通过一项主观视觉测试得出的数据显示，在码率减少51-74%

的情况下，H.265编码视频的质量还能与H.264编码视频近似甚至更好，其本质上说是比预期的信噪比（PSNR）要好。

3. H.265的应用价值

1）推进电视高清化

就目前而言，有线电视和数字电视广播主要采用仍旧是MPEG-2标准。据报道称，H.265标准的出台最终可以说服广播电视公司放弃垂垂老矣的MPEG-2，因为同样的内容，H.265可以减少70-80%的带宽消耗。这就可以在现有带宽条件下轻松支持全高清1080P电视。

另外，4K超高清电视的概念也愈炒愈热，创维、长虹、康佳、夏普、索尼、三星、海信等传统电视厂商纷纷推出4K电视，在硬件普及的基础上，各出招数抢占先机，乐视、爱奇艺等互联网电视玩家也在尽力攻占4K市场。因此，如何借助H.265的先进技术，打造极致用户体验，也是近来大众关注的焦点。

2）手机播高清视频

近年来，手机等智能移动设备兴起，网络视频也在呈移动互联网扩散发展的趋势，然后由于移动设备受到网络、硬件、性能的制约，对流播视频的数据量提出了苛刻要求，一直以来在手机上播放1080P、4K 等超清视频受到极大约束。但是，H.265技术可以改变这一切。

与H.264相比，H.265在压制1080p高清视频时，码率只有前者50%，而且不影响清晰度。H.265会分析每一帧中是否有移动的画面，然后把没有变化的部分压缩。如果静态帧越多则压缩率越高，由于大多数视频90%的部分都没有变化，这样压缩能保证压缩效率增加的同时不

降低画面质量。因此，H.265在播放1080P、4K、8K超清电影时可以节约大量空间和带宽，在手机上播放也成为可能。

3）H.265可让4K游戏机成为可能

另一个大问题就是游戏主机对H.265标准的支持。索尼的PS2和PS3主机推动了DVD和蓝光标准的发展。而即将发布的PS4理论上很可能将支持4K分辨率的内容，但4K分辨率的视频该怎样传送，通过哪些标准进行支持？这仍然需要进一步讨论和研究。

二、网络传输技术——CDN

1. CDN发展状况

网络视频在的几年中，已经成为互联网流量增长最快的业务，主动获取或上传视频，直播或点播视频的发生频率直线上升。与一点发送多点接收的广播式的内容分发不同，互联网视频内容的随机性、突发性、点对点性使得视频的传送方式在网络上发生着根本变化。以互联网为基础的CDN（内容分发网络）也越来越受到业界重视。

CDN是在基础网络上叠加的内容分发网络，将内容分发存储到网络边缘，通过网络的动态内容分配和全局负载均衡，将用户请求指向可用并且距其最近的缓存服务器上，从而改善终端用户体验。

实现CDN服务，就要从园区、机房设施、机柜等基础设施建设着手，后续还有运维和能耗开支，实力不足的企业可以选择租用服务。

现在国内主要有三类CDN提供商，一类是专业的CDN服务商，主要企业是蓝汛、帝联科技等，他们做CDN可开展业务性强、专业性强，