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  • 国际视频编码标准HEVC已经发布两年有余,市场上关于支持HEVC的硬件也日益涌现,本文借鉴了各方面资源做了综合与概述,给出了HEVC硬件编码器实现的基本方法等重要网络资源。一、系统设计要点对于HEVC/H.265视频编码而...

    国际视频编码标准HEVC已经发布两年有余,市场上关于支持HEVC的硬件也日益涌现,本文借鉴了各方面资源做了综合与概述,给出了HEVC硬件编码器实现的基本方法等重要网络资源。

    一、系统设计要点

    对于HEVC/H.265视频编码而言,采用了比以往视频标准更加先进和灵活的编码方法,在性能上有比较明显的优势,但对硬件实现也是一个很大的挑战,其实现复杂度和计算量几倍于H.264标准,这对基于FPGA/ASIC/SOC硬件平台实现的H.265编码器设计提出了更高的要求。

    要设计一个优秀的HEVC/H.265硬件编码器,重点考虑以下几个内容:

    1、 最低工作时钟频率: 指实时实现一定规格的视频编码所需要的最低时钟频率。目前视频编码对画面尺寸以及帧率的要求越来越高,一般要达到1080P@30fps的规格,有的也开始支持4K的实时编码,另外,对低功耗设计也越发突出重要,因此低工作时钟频率显得尤其重要。根据以往业界公开的H.264硬编码器参数,大部分的1080P@30fps实时编码的的最低工作频率在200MHz ~ 250MHz,少数能够达到150MHz以内。H.265相比较H.264而言,其实现复杂度更高,要实现较低的工作频率,对整个编码器的系统设计提出了更高的要求,如果能够把单核1080P@30fps的工作频率控制在150MHz以内,则属于优秀参数级别。

    2、最高可运行时钟频: 低时钟频率并不能以牺牲编码器最高可运行时钟频率为代价,时序最长路径不能过长,否则,低工作时钟频率的意义就打了折扣。如1080P@30fps实时编码的最低工作时钟频率要求为150MHz,该编码器在某型号FPGA上的综合最高可运行时钟频率只有50MHz,那么在该FPGA上远无法实现1080P实时编码,其性能可能还不如最低工作频率200MHz,而最高可运行时钟达到100MHz的编码器;

    3、 较少的硬件资源: 硬件资源占用也是衡量一个硬件编码器性能的重要参数,大部分时候和最低工作频率是矛盾体,实时运行所需的最低工作频率越低,一般硬件资源占用会越高,需要在二者之间取得一定的平衡,在设计之初,需要通盘考虑那个参数更重要一些。另外也需要尽量减少RAM的使用数量和访问频率,这在低功耗设计时尤为重要;

    4、 编码工具选择: HEVC/H.265的实现架构不同于以往视频标准固定编码块大小的做法,在实现灵活性方面有更大的空间,而硬件编码器实现和基于PC实现的软件编码器有很大的不同,很多时候需要在实现代价和性能表现之间做平衡取舍,例如,对于一些对编码性能提升有限而又较大增加硬件实现难度和代价的编码工具或方法,需要斟酌舍弃或者用其他近似方法替代。

    二、技术难点分析

    和其他复杂的数字信号处理相比,视频编码标准本身并不复杂,在制定标准时候已经考虑到可实现性问题。

    ——但视频编码有其自身的特点,主要特点在于单位时间需要处理的数据量十分庞大,尤其是编码画面越来越大的情况下。以1080P@30fps为例,即使每个像素点分配2个时钟的运算时间,也要超过100MHz的系统时钟才能实现实时编码,而在2个时钟内,要完成一个像素包括亮度和色度的所有编码运算,这就给硬件编码器的系统设计提出了很大的挑战。

    ——而区别于以往的视频编码标准如H.264等,HEVC/H.265在算法的灵活度方面要大大加强了,最典型的是摒弃了以往以16×16固定编码块大小的做法,而是采用了更为灵活的编码块结构,这种灵活的结构也带来了编码器性能的差异化,一般来说硬件编码器会对编码工具集进行一定的取舍和优化,如何在保证性能不受大的影响的情况下减少硬件资源使用和系统运行时钟,成为硬件编码器的一大挑战,也是一大难点所在。

    ——另外,HEVC/H.265编码摒弃了对CAVLC的支持,而只有CABAC一种码流编码方式。CABAC的硬件实现一直是视频编码的难点所在,H.265也不例外,CABAC比较难以并行运算,需要很多的硬件设计技巧和方法,通常CABAC部分也成为制约整个硬件编码器速度性能的瓶颈所在,虽然,H.265支持多个CABAC模块并行计算,但同样也会引起系统设计的复杂性以及硬件资源增加等问题,需要综合进行考虑。

    三、软硬编码器设计方法的差异

    视频软硬件编码的概念是相对的:

    ——通常把基于处理器平台实现的编码器称为软编码,典型如基于PC/ARM/DSP的视频编码器,

    ——硬编码则通常指基于数字逻辑电路搭建的视频编码器,典型如基于FPGA平台以及SOC芯片中的编码器硬核等。

    软硬件编码器在设计方法上迥然不同。软编码是在特定的硬件平台上实现的,它所对应的硬件资源是固定的,如它在单位时间内的运算处理能力是固定的,对于设计者而言,更多需要做的是在软件实现算法上做优化。

    而硬件编码器则是在最基本的逻辑电路上进行自由搭建,就好比在一张白纸上绘画一样,可根据需要添加硬件资源,如果以软件编码的方法或者在C程序上做移植优化的方法来进行硬件编码器设计,则很难设计出优秀的硬件编码器。

    另外硬件编码算法的差异化和灵活性会更高,相对软件编码器而言,不同设计方法导致的硬件编码器的性能差异化会更大。

    评判一个视频硬件编码器的性能,主要考虑几点:

    1、 压缩性能:一个视频压缩标准会有不同的编码工具集,并非所有的编码工具集都需要在编码器中实现,特别是对于实时硬件编码器,会根据编码器的应用场合特点对编码工具进行适当的删减,因此不同编码器在最佳编码性能方面会有些差异;

    2、硬件资源占用: 通常用逻辑门数和RAM大小等指标表示。不同的设计算法,特别是整个系统的设计安排,导致的硬件资源占用差异化很大,通常可以达到2~3倍以上;

    3、实时工作频率和fmax:实时工作时钟频率是衡量编码器的重要指标,这是硬件编码器设计之初即确定的参数,功能模块的算法设计选择需要根据实时工作时钟频率的要求来做相应调整,一般越低的工作时钟频率对模块以及系统的设计会带来更高的要求。由于视频编码数据量十分庞大,每个像素的处理时间甚至要求在1~2clk内完成,此时每增加1clk时间,都可能带来实时工作频率的极大增加。例如,同样的FPGA硬件平台,有的设计可以实现1080P@30fps实时编码器,而有的设计却只能完成CIF(320*240)实时编码器,差距在十倍以上。除了实时工作时钟频率外,还要考虑整个电路的最高可运行频率fmax,这个和硬件设计算法有关,fmax越高,实时工作频率越低,则编码器性能越优秀;

    4、 功耗:功耗也是编码器设计需要考虑的问题,特别是编码器应用在移动便携式领域时。

    不管是软件编码器还是硬件编码器,要设计一款优秀的产品都不是容易之事。软件编码器有官方的参考软件,可在此基础上做优化,但不同优化方案的性能差异相对有限。

    【ZoBoVision原创:http://zobovision.zgznh.com/】

    四、国内外做HEVC硬件的厂家及其产品

    1、NVIDIA全基因至尊品牌的影驰也推出了多款带有HEVC/H.265编码的GTX960产品,GTX960则完完全全的能支持HEVC/H.265视频压缩,也更加支持10Bits的HEVC/H.265,GTX960也是世界上唯一支持10Bits的HEVC/H.265的视频压缩,HEVC/H.265也是如今购买显卡的一个重要指标。而要看显卡是否有自带HEVC/H.265视频压缩以及10Bits HEVC/H.265视频压缩,可以下载DXVA Checker检验你的GPU来检验,只要看是否有显示HEVC_VLD_Main以及HEVC_VLD_Main10即可。

    2、ZoboVision提供的HEVC/H.265 HD单核编码器IP E50,其实现1080P@30fps所需的最低时钟频率在100MHz以内;

    3、国内目前进行HEVC/H.265商用软件编码器设计的公司有视骏、瑞普图视频等。而硬件编码器的技术门槛相对较高,产品差异化较大,国内进行HEVC/H.265硬件编码器IP商用开发的公司有ZoboVision、jointwave等。中博视清zobovision提供优质HEVC/H.265编码器FPGA/SOC IP硬核ZoBo E50。

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  • u265 is a H.265 / HEVC encoder application library. The coding performance of u265 outperforms the x265(v2.0) 10~25% under similar coding speed.u265 Project GoalsDevelop the bestH.265/HEVC video enco....

    u265 is a H.265 / HEVC encoder application library. The coding performance of u265 outperforms the x265(v2.0) 10~25% under similar coding speed.

    u265 Project Goals

    Develop the best H.265/HEVC video encoder in the world

    – Offer the highest possible quality at any given bit rate

    – Offer the lowest possible bit rate for a given quality level

    Promote the industrial application of the newest generation of video coding standard

    – Offer the highest encoding speed for a given quality level and bit rate

    – Offer a high-efficiency coding library for any HEVC applications developer

    – Provide the best possible support to developers, licensees and adopters

    Try it

    Download the u265 test encoder for random access, with a limitation of 1000 frames.

    Downloadencoded bitstream examples by u265, including:

    Sequence

    Resolution

    Frame rate(fps)

    Bit rate(kbps)

    ParkScene

    1920x1080

    24

    3000

    Beach

    1920x1080

    25

    3000

    BasketballDrive

    1920x1080

    50

    3000

    City

    1280x720

    60

    1000

    Crew

    1280x720

    60

    1000

    u265 Licenses

    For licensing questions, please contact Professor Wang (

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  • 硬件加速 - H264(NVIDIA® NVENC)如果您使用高端NVIDIA显卡并...支持 Nvidia NVENC 编码器的环境:显卡GTX 600系列或更高版本。显卡GTX 950系列或更高版本(Maxwell,GM20x)-(该环境使用 “H.264” 比 “NVENC” 好...

    硬件加速 - H264(NVIDIA® NVENC)

    如果您使用高端NVIDIA显卡并安装最新的NVIDIA显卡驱动程序,则可以使用显卡的GPU来提升Bandicam的录制能力,更高速和高质量,更好的压缩。

    支持 Nvidia NVENC 编码器的环境:

    显卡GTX 600系列或更高版本。

    显卡GTX 950系列或更高版本(Maxwell,GM20x)-(该环境使用 “H.264” 比 “NVENC” 好录制)

    HEVC vs H.264 哪一个更好?

    HEVC比H.264好(如果文件大小相同,HEVC的视频质量比H.264好,如果视频品质相同,HEVC的文件大小比H.264小)。

    一些媒体播放器不支持HEVC,还有HEVC播放时使用CPU占内存多,电脑配置不好的话可能会卡。必须选择正确的编码器才能满足他们的需要。

    HEVC vs H.264 区别:大小,质量,速度。

    录制时间:1分钟,视频分辨率:1920x1080标准

    编码器

    大小

    质量

    速度

    说明

    HEVC

    33.5 MB

    更好

    快速

    压缩比H.264好

    H.264

    34.2 MB

    更好

    快速

    高速,一样的大小条件下质量更好

    Nvidia NVENC 使用教程

    从GeForce NVIDIA官方网站安装最新的图形卡驱动程序

    在 bandicam 选择 “H264 (NVIDIA® NVENC)” 或者 “HEVC (NVIDIA® NVENC)” 选项。

    在 Bandicam [录像] > [格式设置],选择 “H264 (NVIDIA® NVENC)” 或者 “HEVC (NVIDIA® NVENC)”即可开始录制。

    H264/HEVC 是高清晰度视频录制,压缩和分发的最常用格式之一(» 查看不同编码器的区别)

    配置文件(Profile)选择 “H264 (NVIDIA® NVENC)” 将会出现 “配置文件” 选项,可以选择按照您要求的压缩率和质量。

    VBR(变比特率) - 品质优先:非固定的比特率,根据视频数据的复杂程度即时确定使用什么比特率,这是以质量为前提兼顾文件大小的编码方式。(推荐)

    CBR(定比特率) - 码率优先:CBR比特率在流的进行过程中基本保持恒定并且接近目标比特率,始终处于由缓冲区大小确定的时间窗内。

    GPU 设备:如果您使用2个以上的GPU,能够使用此选项。(例如,图形卡A进行录制,图形卡B用于游戏)

    关键帧间隔:如果设置为150,则每150帧将创建一个关键帧,如果设置为1,则所有帧均为关键帧。 如果设置为1,文件大小会更大,但与视频编辑软件的兼容性会更高。

    FourCC 编码:您要在媒体播放器上播放录制的视频,请选择“H264”。 要使用Vegas,Adobe Premiere与AVI容器进行编辑录制的视频,请选择“X264”适合。

    如果仍然看不到 “H264 (NVIDIA® NVENC)” 或者 “HEVC (NVIDIA® NVENC)”选项

    请参考以下内容:

    您电脑环境在 Windows 7 / 8 / 10 系统或更高系统,能够使用 Nvidia® NVENC 编码器。

    如果您使用 Windows XP 或者 Windows Vista 系统,Bandicam无法支持“H264 (NVIDIA® NVENC)编码器”。

    检查更新您的显卡驱动程序,下载/安装最新的 Nvidia 视频卡驱动

    检查您的计算机是否具支持NVENC的GPU。

    H264 (NVIDIA® NVENC)

    台式电脑 GPU:Geforce GTX 600系列或更高版本的显卡。

    笔记本 GPU:GTX 660M、670MX、675MX、680M、700M系列或更高版本的显卡。

    HEVC (NVIDIA® NVENC)

    台式电脑 GPU:Maxwell GM20x(GTX 950/960/970/980/Titan X),Pascal GP10x(GTX 1030/1050/1060/1070/1080/Titan X)系列或更高版本的显卡。

    笔记本 GPU:GTX 965M、970M、980M系列或更高版本的显卡。

    最新的Bandicam版本可以支持Nvidia® NVENC编码器。

    Bandicam 2.0.0以上版本支持 H264(NVIDIA® NVENC)编码器,Bandicam 2.4.0以上版本支持 HEVCN(NVIDIA® NVENC)编码器。

    错误信息:codec 初始化失败。

    如果使用 H.264 (NVIDIA® NVENC)时提示“codec 初始化失败。”错误信息,请关闭使用NVIDIA的其他程序(例如:ShadowPlay,STEAM VR,OBS等)然后再次尝试录制。如果仍然有问题,请您链接此处解除许可NVIDIA连程序数量限制,然后再次尝试录制。

    展开全文
  • Bandicam 1.9.2以上版本支持AMD VCE H.264编码器,不仅计算机负荷少,而且可以快速录制高清视频,并实现高压缩。HEVC vs H.264 哪一个更好?HEVC比H.264好(如果文件大小相同,HEVC的视频质量比H.264好,如果视频...

    硬件加速 - H264(AMD VCE)(VCN)

    如果您的显卡支持AMD VCE,则可以使用显卡的GPU来提升Bandicam的录制能力。 Bandicam 1.9.2以上版本支持AMD VCE H.264编码器,不仅计算机负荷少,而且可以快速录制高清视频,并实现高压缩。

    HEVC vs H.264 哪一个更好?

    HEVC比H.264好(如果文件大小相同,HEVC的视频质量比H.264好,如果视频品质相同,HEVC的文件大小比H.264小)。

    一些媒体播放器不支持HEVC,还有HEVC播放时使用CPU占内存多,电脑配置不好的话可能会卡。必须选择正确的编码器才能满足他们的需要。

    HEVC vs H.264 区别:大小,质量,速度。

    录制时间:1分钟,视频分辨率:1920x1080标准

    编码器

    大小

    质量

    速度

    说明

    HEVC

    33.5 MB

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    更好

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    快速

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    压缩比 H.264 好

    H.264

    34.2 MB

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    更好

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    快速

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    高速,一样的大小条件下质量更好

    AMD VCE 使用教程

    下载/安装最新的 AMD 视频卡驱动

    AMD Catalyst 13.10 beta版或更高版本支持 H.264 编码器(Catalyst 13.9版或更低版本不支持 H.264编码器)

    在 Bandicam 选择 “H.264(AMD VCE)” 选项。

    在 Bandicam [录像] > [格式设置],选择 “H.264(AMD VCE)” 即可开始录制。

    H.264(AMD VCE)是高清晰度视频录制,压缩和分发的最常用格式之一。(» 查看不同编码器的区别)

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    VBR(变比特率) - 品质优先:非固定的比特率,根据视频数据的复杂程度即时确定使用什么比特率,这是以质量为前提兼顾文件大小的编码方式。(推荐)

    CBR(定比特率) - 码率优先:CBR比特率在流的进行过程中基本保持恒定并且接近目标比特率,始终处于由缓冲区大小确定的时间窗内。

    关键帧间隔:如果设置为150,则每150帧将创建一个关键帧,如果设置为1,则所有帧均为关键帧。 如果设置为1,文件大小会更大,但与视频编辑软件的兼容性会更高。

    FourCC 编码:您要在媒体播放器上播放录制的视频,请选择“H264”。 要使用Vegas,Adobe Premiere与AVI容器进行编辑录制的视频,请选择“X264”适合。

    如果仍然看不到 “H.264(AMD VCE)” 选项...

    请参考以下解决方案:

    电脑环境在 Windows 7 / 8 / 10 系统支持 “H.264(AMD VCE)” 。

    如果您电脑 WinXP 或者 Vista 系统无法支持 “H.264(AMD VCE)”。

    检查您的 AMD 显卡是否支持AMD H.264 编码器。

    http://www.amd.com/zh-hans/home “VIDEO CODEC ENGINE(VCE)”,如果支持就可以使用 AMD VCE H.264 编码器

    (参考)

    支持 AMD H.264 台式电脑:HD 7700系列或更高版本的AMD显卡(HD 7700/7800/7970/7990,R7 250X/260/260X/265/360/370,R9,RX 460/470/480,Firepro,etc.)

    不支持 AMD H.264 台式电脑:HD 7600系列或更高版本的AMD显卡(HD 7900,R5 2xx/3xx/4xx,R7 240/250/340/350/M440,6xxx,HD 5xxx,HD 4xxx,etc.)

    支持 AMD H.264 笔记本:HD 7700M/7800M/7900M/8830M/8850M/8870M 系列。

    不支持 AMD H.264 笔记本:HD 7300M/7400M/7500M/7600M/8500M/8600M/8700M/8800M/8900M 和 R5/R7/R9 M200系列。

    取消选择 “以兼容模式运行这个程序:”

    桌面的Banicam点右键 > 兼容性 > 取消选择 “

    如果操作完后还是不能使用 “H.264(AMD VCE)” 选项。

    错误信息:“您的系统不支持 ‘H.264(AMD 应用加速技术)’,因此将使用默认 Codec。”

    如果您选择了 ‘H.264(AMD VCE)编码器’ 提示如上错误信息,请在 Window 桌面上右键单击选择 “显示设置”,选择正在使用AMD的另一个显示器(“1号”或“2号”),然后勾选 “

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  • 新闻1:64核AMD第二代EPYC处理器达成世界首个使用CPU进行的8K HEVC实时编码HEVC作为AVC编码的继任者,对于4K及以上的分辨率支持更好,压缩率更高,在编码上,它对于多核多线程和AVX指令集的支持度也更好,但同时对于...
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  • 因此特地分离出了一个简单的视频编码器供学习之用。 此前做过一个YUV420P像素数据编码为H.264码流的例子。对这个例子进行了升级。升级后编码器实现了YUV420P像素数据编码为H.265码流。 尽管该视频编码器的代码十分...
  • HEVC编码器

    千次阅读 2020-03-18 09:37:11
    HEVC编码器器也就是H265编码器。具体参考如下文章: HEVC/H.265编码器 关键特性 效果展示 Lentoid HEVC编码器中使用了多种高性价比的快速算法,在保证编码质量的同时极大程度地降低了编码复杂度。此外,...
  • =====================================================最简单的基于FFmpeg的视频编码器文章列表:最简单的基于FFMPEG的视频编码器(YUV编码为H.264)最简单的基于FFmpeg的视频编码器-更新版(YUV编码为HEVC(H.265)...
  • HEVC官方编码器3.0版本

    2011-09-16 10:35:09
    新一代视频编码标准HEVC/H.265目前还在提案阶段,这是其官方编码器3.0版本。
  • 下列各段简要描述标准所设计的用以实现上述目标的关键元素, 以及可以产生有效码流的典型编码器操作。各元素的相关句法和解码过程的更多细节将在第III、IV节中给出。 A. 视频编码层  HEVC的视频编码层采用了自H....
  • YUV编码HEVC(H.265)

    千次阅读 2016-10-09 18:40:52
    通过该流程,不仅可以编码H.264/H.265的码流,而且可以编码MPEG4/MPEG2/VP9/VP8等多种码流。实际上使用FFmpeg编码视频的方式都是一样的。图中蓝色背景的函数是实际输出数据的函数。浅绿色的函数是视频编码的函数。 ...
  • 基于感知块合并的HEVC编码器优化
  • HEVC Tile 编码器-kvazaar

    2020-05-11 20:27:55
    Kvazaar是屡获殊荣的学术性开源HEVC编码器,它是用C语言从零开始开发的。Kvazaar目标是设计一种模块化,便携式HEVC编码器,以最佳的编码速度和资源获得高编码效率。 可以从GitHub下载Kvazaar源代码和二进制文件,...
  • 使用HEVC官方编码器HM

    万次阅读 2018-04-18 11:58:41
    HM是HEVC的官方编码器HM (HEVC Test Model)也是官方开发HEVC各种新功能的测试平台它并不是一个应用平台,但是对于学习HEVC来说是必不可少的工具。现在我来总结下HM的下载使用方法:1、首先进入HEVC官网:...
  • 然而,传统的视频编解码通常被设计成处理摄像机捕获的自然视频。另一方面,屏幕内容视频表现出不同的信号特征和人类对失真的视觉敏感度的不同水平。为了解决对这种内容进行高效编码的需要,已经专门开发了许多编码...
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空空如也

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