H.265视频编码相关技术研究高
萌（国家图书馆，北京市海淀区100081）
高帧率以及高压缩率方向的发展趋势，目前广泛使用H.2视频压缩标【摘要】在数字视频应用的快速发展期间，面对视频应用的高分辨率、
它遵循了H.2的混合视频编码框架，与H.2标准比较，准的局限慢慢显现。H.265是在H.2以后发展出来的一种新型视频编码标准，
总结H.265的相关技术，编码结构、帧内/帧编码等质量视频能节约大概一半的码流。重点阐述了自适应补偿、H.265的压缩效率有了明显提升，
间的预测、并行编码等。【关键词】视频编码；H.265；H.2【中图分类号】【文献标识码】【文章编号】（2019）TN929.81A1006-422204-0017-02
2019年4月通信设计与应用17
引言通过研究显示袁以直观尧高效为特点的视频信息是另一种信息所不具备的袁而人类的大脑接收到的信息有70%是视觉信息遥然而袁视频的高冗余以及高信息量等特征阻碍了它在互联网的应用遥为了从源头抓住问题并解决问题袁一定要对视频数据进行压缩袁然后以压缩形式输送以及保存遥随着高清尧超高清晰度4K以及8K视频的新兴袁大量的高清以及超高清视频数据对保存提出了新的想法袁它的传输和点播应用也对网络带宽给出了更多的挑战遥如今广泛使用的H.2视频压缩标准可能不能够满足袁应该由另一种更高的分辨率尧更高的压缩率以及更高质量的编码标准所替代遥ISO/IEC动态图像专家组和ITU-T视频编码的专家组共同建立了视频编码合作小组袁出台了H.265/HEVC标准遥与H.2标准相比较袁H.265的压缩有了显著提高袁一样质量的编码视频能节省40%至50%的码流袁还提高了并行机制以及网络输入机制遥就像使用H.2标准应该要4M码率才可以完全确保1080P视频的图像质量袁使用H.265标准码率能下降至约2M袁显然袁使用H.265可以有效的减少高清视频的保存成本以及输送过程中对网络带宽的需要遥除此之外袁H.265还可以对4K尧8K等超高清视频格式给予支持遥
1.5并行编码技术
和H.2一样袁H.265在编码环路中袁使用去块滤波器来降低块效应和振铃效应袁然而在去块滤波器之后袁加入了采样自适应补偿技术来处理重建后和的图像以及经过环路滤波的图像袁并加入不同类型的像素和一个偏移值袁因此减少了原始图像和重构图像之间的整体失真袁增加了压缩率还降低了码率遥
1.4采样自适应补偿
插值袁首先通过6阶插值滤波器算出1/2像素值袁然后使用线性插值获得1/4像素值遥H.265而言袁1/2像素的插值使用对称8阶滤波器袁以及1/4像素使用不对称7阶滤波器遥像H.265使用高阶滤波器的单次插值方式有效免去了中间过程的取整计算并且提升了插值运算的准确性遥
1H.265编码的相关技术1.1树型编码结构
以增强并行处理能力为目的袁H.265标准引进了WPP并行尧Slice并行尧Tile并行等新特性遥在Tile并行里袁图像在水平以及垂直的方向上分为多个矩形区域袁即Tile袁Tile之间彼此而且能进行并行处理遥Slice并发袁Slice可以分为多个子条带袁一个子条带能进行单独的编码遥WPP并行袁处理完上一行的第二个LCU袁可以对当前行进行编码袁由此更能增加编码器并行处理的能力遥
2H.265编码标准的应用2.14K直播
与H.2宏块相似袁H.265将一帧图像划分为不重叠的编码树单元渊CTU冤遥这和传统的宏块不一样袁CTU的大小能从16伊16扩大到伊袁高分辨率视频编码里面袁这种扩大的CTU能达到更高的压缩效率遥CTU还能通过四叉树递归划分为很多编码单元渊CU冤遥四叉树的组成允许H.265依照当前块的部分特征自行适应分块处理袁位于平滑范围使用大尺寸的编码单元袁位于纹理细节范围使用小尺寸的编码单元遥
位于帧内/帧间预测模式中袁一个CU还能分为多个预测单元渊PU冤袁位于变换和量化模式中袁一个CU也能分为多个转换单元渊TU冤遥由于CU尧PU以及TU这三个单元的性袁可以将编码尧预测尧变换和量化各自优化袁让整体变得更具有灵活性和高效性遥
帧内预测使用编码相邻块的重建图像来预测当前块遥H.265扩大了帧内的预测模式袁提供了33种方向性帧内预测方式袁DC以及Planaar平面预测方式遥相比H.2袁在H.265的定向性帧内预测的角度分割的更加精细袁能提高预测的准确性袁降低图像残差数据的生成袁还提高了数据压缩的效率遥
使用8psk和3/4调制的DVB-S2卫星的传送速率是90Mbps袁若使用更加高的调制方法袁那么可以为120Mbps袁这是H.265的高压缩比的功劳遥在硬件编码器支持下袁用户能够利用卫星的传送袁观看4K尧60fps的现场直播遥在2013年袁ElementalTechnologies发布了实时4KHEVC视频处理的支持袁这是该行业首个4KHEVC视频实时传输遥Elemental提供了应用日本电信营运商所设计的工作流的大阪马拉松现场视频流袁观众们能在大阪国际展览中心里看这场4KHEVC的比赛现场直播遥
对于由HEVC编码的2K电影袁以8M的码率袁PSNR能够超过30袁再加上1M的16路PCM声音信号袁能在有线电视高清频道上实现高清电影的实时传输和播放袁在不扩大带宽的条件之下袁很容易的支持全高清1080P电视遥在互联网的时代袁手机尧平板等移动设备的发展对流媒体数据量提出了严格的要求袁H.265在播放2K尧4K和8K电影的时候能节省相当多的空间以及带宽遥
2.2视频的高清化
1.2帧内预测技术
1.3帧间预测技术
2.3视频会议高清化
帧间预测的重要方式是运动补偿袁用插值的方式推算运动补偿里非整数位置的像素值遥H.2对1/4像素利用了二次
对于视频会议这种视频应用技术袁不仅需要远程通信技术袁还需要双向实时交互式应用技术遥因为用户群体相对高端袁所以视频会议一直是低延迟视频编码和解码技术的先驱遥
18通信设计与应用
2019年4月警用安全卫星终端技术研究北京100048）潘冀宁，孙慧洋（第一研究所，
在行业的反恐、应急、安保等各种特殊任务中，天通【摘要】随着国产天通卫星的应用发展，天通卫星终端将逐步应用于各行各业。其中，
终端的基本架构，以及与PDT系统互通的基本方案和安全加密卫星终端的应用将发挥重要作用。本文简要介绍了卫星终端的常见设备形态，
策略。
加密【关键词】天通卫星；卫星终端；PDT互通；
【中图分类号】【文献标识码】【文章编号】（2019）TN967.1A1006-422204-0018-03
引言随着我国政治尧军事尧经济和社会的发展袁拥有自主可控的卫星移动通信系统成为保障我国信息安全和经济安全尧保护国家政治经济及军事利益尧提高国家应急通信和军事外交等特殊领域通信保障水平尧增强救灾减灾和维稳反恐能力的当务之急遥卫星移动通信业务的显著特点在于可提供不受地理环境尧气候条件的通信服务袁适用于地面通信网络覆盖不完善尧通信质量无法保证尧甚至无法提供服务的海洋尧山区尧灾区尧航空和偏远地区袁是地面蜂窝系统和地面固定网覆盖的补充和延伸曰卫星移动通信系统是国家的战略性通信资源袁应成为国家社会经济发展中发挥不可替代作用的重要通信保障手段遥
随着卫星移动通信业务应用范围的不断扩大袁安全加密技术在卫星移动通信中的重要性日益明显遥在重大活动保障尧反恐处突尧维稳安保等实际应用场景中袁如何确保通信内容安全不被窃听尧截取尧假冒尧重放成为了重中之重遥
基于这样的需求袁我们在国产天通一号卫星通信系统的基础上袁结合警用安全加密技术袁研制了警用安全卫星终端袁实现在卫星移动通信系统下各种警务应用袁包括语音尧短信尧数据的保密传输袁利用警用NVOC声码器实现卫星通信与PDT集群通信两种不同通信间端到端加密语音通信袁解决在边远地区尧山区尧沙漠尧海岛尧戈壁尧大草原等地区通信无法得到保证的问题袁实现按需接入尧快速部署袁有效解决处置反恐处突尧维稳安保尧抢险救灾等任务的警务人员的通信保障问题袁保障信息传输安全袁进一步推动各种无线通信技术现在主流的H.2视频会议系统是以H.265HighProfile作为基础袁能在1Mbps带宽下实现1080P60fps的实时通信袁并且可以让体验者感到良好的图像效果袁同时也降低了网络传输的压力袁目前袁应用得比较多遥然而数字化高清技术发展的越来越快袁用户们的应用需求也日益增高袁视频会议是视频编解码的高端程序袁所以将不断发展成为一个更高标准的和更优化的视频编解码新技术遥使用HEVC编码技术袁使1080P60fps能在512K带宽下成为高用户体验实时通信袁和在1Mbps带宽下带来更好的画质遥
H.265是继H.2之后的又一视频编码标准袁它有良好的网络适应性尧并行处理能力和压缩效率袁在相当多的领域得到了很好的应用袁H.265的诞生和成长将会进一步推动在线视频向高清和超高清的方向继续发展遥H.265在应用的实际过程中被发现有比较大的硬件消耗袁因此对编解码硬件设施有了更加严格的要求遥从算法复杂性来看袁H.265仍有进一步优化和开发的空间袁H.265很快将成为社会主流视频编码标准遥
1设备形态和装备的融合应用遥
1.1背夹终端
该形态的设备可以工作在卫星移动通信状态下袁也可以工作在地面移动全网通状态下遥卫星移动通信主要功能包括天通语音通信尧天通短信尧定位等袁支持SOS一键求救尧加密等增值功能遥与背夹终端配合的全网通终端目前主要是华为MATE9和MATE10袁如图1所示遥
1.2功能机
图1背夹终端
该形态的设备主要功能包括天通语音通信尧天通短信尧定位等袁支持SOS一键求救遥该终端采用全键盘操作袁IP防护等级高袁环境适应能力强袁整机功耗较低袁续航能力较长袁如图2所示遥
1.3壁挂终端
当前袁我国以及国外重要的编码设备厂商均加入H.265标准的研究之中袁经过H.265编解码芯片的推陈出新袁H.265标准会逐步替换H.2袁并且在高清尧超高清视频的压缩编码尧网络传输等方面都将被广泛应用袁促进高清尧超高清电视节目尧网络视频和视频会议的不断发展遥
[1]赵耀.新一代视频编码标准HEVC的关键技术[J].数据采集与处理袁2014.
[2]蔡晓霞.下一代视频编码标准关键技术[J].电视技术袁2012援
[3]李军华袁王浦林.解读下一代视频压缩标准HEVC[J].中国多媒体通信袁2012援
[4]陈清.H.265标准现状和发展应用趋势[J].中国多媒体通信袁2008援[5]张萍.H.265关键技术研究[J].广东通信技术袁2016.
参考文献
3结语收稿日期：2019-3-18作者简介：高萌渊1987-冤袁男袁汉族袁北京人袁工程师袁硕士袁研究方向为网络安全尧网络通信技术遥