5G时代的视频编码技术

□ 文 /钟海

移动通讯技术已经进入到第五代——5G。与4G/ 3G / 2G不同的是，5G并不是独立的、全新的无线接入技术，而是对现有无线网络技术（包括2G / 3G / 4G/ WiFi的）技术的进化，以及一些新增的补充技术，集成后解决方案的总称。如今，5G商用已在国内逐步实施。据业内人士预测，5G将在2020年在全球范围内商用。与此同时，安防视频的高清化已经越来越明显，4K也开始有了应用。更清晰的视频，意味着对通信手段更高的要求。作为一种高效的视频编码技术，H.265会成为主流吗？

H.265让视频文件更小，质量更好

为何要对视频进行编码？例如，一部时长约90分钟、4K分辨率的视频，在拍摄剪辑完成之后，其原始文件大小在50TB（约为50000GB）左右，其中大部分为音轨文件，不过剥除这些声音文件后，文件大小也会达到1TB左右（1080P约为4K影片的1/3），这样算下来如果需要流畅播放这样一部视频，其网络能力要达到250MB/秒以上，就现在的网络布局来说，属于商用级应用，运营商的带宽成本也负担不起，而此时视频编码技术显得尤为重要。

编码技术就是减小视频的文件量，充分压缩后的文件，才能够在网络上流通在线观看，更为重要的是，很多在线资源的分辨率固然达到了4K，但是码率却远远不够，就目前来说，这无论对安防视频还是民用娱乐视频来说都是很大的缺陷。

由于网络带宽成本的限制，运营商不得不将视频文件充分压缩，而视频编码在其中起到了非常关键的作用，优秀的编码方式能将视频文件进一步压缩的同时，还能保证其质量。目前各种视频的主要编码形式主要有两种：HEVC与VP9。

无论HEVC与VP9中蕴含着多么高深的技术，关键在于利用高效率的压缩算法，把视频文件的容量压缩得更小，以便于传输或存储。相对的，播放这些压缩过的影片，就需要硬件有更强大的处理能力来进行解码，这也是很多电视与电视盒子标榜其支持H.265硬件解码的原因。安防监控产品也是如此。

视频解码分为“硬解”和“软解”两种，硬解是由设备中专门的芯片负责对应格式视频的解码工作，而软解则是通过软件算法“暴力”解码，对硬件的运算能力要求更高。

视频编码技术的发展，必然伴随各种标准的革新，之前的H.264标准编码的文件，现在主流的H.265文件所编码出来的文件大小，已经出现了翻天覆地的变化。未来的H.266甚至能够将本地普通电影时长的1080P资源压缩至2GB以内。正是因为有了H.265这样的编码技术，较新的4K视频的文件容量甚至比720P资源更小，这样可以让4K视频看起来不卡，而有些720P资源却会卡顿。

可以看到，网络带宽的发展，信息传递的速度直接影响着我们最终得到的效果，而这其中存乎很多关键环节。成熟的视频编码技术，就是问题的关键所在，而网络及硬件设备基础设施，则是促进其发展的基石。

5G时代，8K视频也能在线播放

电视产业向由8K发展的趋势是不可逆的，这同时意味着新的编码技术也要跟上。技术发展的速度令人震撼，2020年日本东京奥运会将采用8K直播。

业界对H.265编码越来越熟悉了，目前来说苹果英特尔等硬件产品都支持此标准片源的解码优化。而8K视频的编码技术，则是要看下一代的H.266编码标准了，现在来看这依然需要一些时间。

通过JVCSuperHi-Vision的摄像机视频采集的结果来看，长度为1分钟左右的7680×4320分辨率视频，约占用200GB存储空间，如此惊人的体积，对网络带宽而言，当然有巨大的压力，更不必说有线电视信号了。如果将数据比作水，那么网络带宽就是水管，只有更粗的水管，才能负担8K视频的巨大数据通量。

在日本，8K视频信号直接由卫星进行传输，而国内的环境还难以达到这样的标准，有线电视信号亟需改观，而且现今的4G网络在8K如此大的数据流量上也难有任何建树。好在5G 时代已经走来，我们就要把希望寄托在5G网络上。

H.265只是规定了一个可用技术的范围，编码时很多特性可以用，也可以不用。所以H.265编码器的使用难度大概是H.264的2-3倍不止。目前有些才做到10bit下对H.264 中高质量的20-30%的体积压缩，而且还是建立在对于所有命令参数全部理解且大量实验的基础上，如果直接设置码率不使用任何高级命令参数调节，很可能得到的效果反而比H.264更差（默认参数设置仅针对低码率环境，用于中高码率环境副作用太大）。从技术上看，H265是很好的工具，但主要还是具备技术和资源优势的厂商才能用得好。

现在市场上使用的设备仍然有一些以支持H.264格式为主，现实情况不能马上将所有设备升级替换掉。但为了发挥H.265的低码流，高质量的技术特点，在中途传输这过程采用H.265编码标准，已经有不少设备采用这样的方案：通过一个编、转码过程，将高质量的视频信号在低码流情况下传输，同时还完整保留了高质量画面，在不影响现有H.264系统情况下，新老技术相互兼容，完整对接。

随着软件及硬件技术的发展，以及通讯设施的完善，H.265将成为编码技术的主流。