网络视频的高清时代

去年八月，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，标准全称为高效视频编码（High Efficiency Video Coding），相较于目前的H.264标准有了相当大的改善。H.265旨在在有限带宽下传输更高质量的网络视频，仅需原先的一半带宽，即可播放相同质量的视频。这也意味着我们的移动设备（手机、平板电脑）将能够直接在线播放全高清（1080P）视频。而H.265标准也同时支持4K（4096×2160）和8K（8192×4320）超高清视频，可以说，H.265标准让网络视频跟上了显示屏“高分辨率化”的脚步，可能在几个月内，你就能看到支持H.265解码的设备上市了（如智能手机、显卡等）。H.264统治了过去的五年，而未来的五年甚至十年，H.265很可能将会成为主流。

　　为什么H.265优于H.264

　　在讨论H.265有哪些提升和优点之前，我们不妨先来了解一下H.264。

　　H.264，也称作MPEG-4 AVC（Advanced Video Codec，高级视频编码），是一种视频压缩标准，同时也是一种被广泛使用的高精度视频的录制、压缩和发布格式。H.264因其是蓝光光盘的一种编解码标准而著名，所有蓝光播放器都必须能解码H.264。更重要的是，因为苹果公司当初毅然决然抛弃了Adobe的VP6编码，选择了H.264，这个标准也就随着数亿台iPad和iPhone走入了千家万户，成为了目前视频编码领域的绝对霸主，占有超过80%的份额。H.264也被广泛用于网络流媒体数据、各种高清晰度电视陆地广播以及卫星电视广播等领域。

　　?H.264相较于以前的编码标准有着一些新特性，如多参考帧的运动补偿、变块尺寸运动补偿、帧内预测编码等，通过利用这些新特性，H.264比其他编码标准有着更高的视频质量和更低的码率，也因此受到了人们的认可。

　　H.265/HEVC的编码架构大致上和H.264/AVC的架构相似，主要也包含：帧内预测（intra prediction）、帧间预测（inter prediction）、转换 （transform）、量化 （quantization）、去区块滤波器（deblocking filter）、熵编码（entropy coding）等模块。但在HEVC编码架构中，整体被分为了三个基本单位，分別是：编码单位（coding unit，CU）、预测单位（predict unit，PU） 和转换单位（transform unit，TU ）。

　　比起H.264/AVC，H.265/HEVC提供了更多不同的工具来降低码率，以编码单位来说，H.264中每个宏块（marcoblock，MB）大小都是固定的16x16像素，而H.265的编码单位可以选择从最小的8x8到最大的64x64。以下图为例，信息量不多的区域（颜色变化不明显，比如车体的红色部分和地面的灰色部分）划分的宏块较大，编码后的码字较少，而细节多的地方（轮胎）划分的宏块就相应的小和多一些，编码后的码字较多，这样就相当于对图像进行了有重点的编码，从而降低了整体的码率，编码效率就相应提高了。同时，H.265的帧内预测模式支持33种方向（H.264只支持8种），并且提供了更好的运动补偿处理和矢量预测方法。

　　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编码的视频大小将减少大约39-44%。由于质量控制的测定方法不同，这个数据也会有相应的变化。通过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。这些主观视觉测试的评判标准覆盖了许多学科，包括心理学和人眼视觉特性等，视频样本非常广泛，虽然它们不能作为最终结论，但这也是非常鼓舞人心的结果。

　　H.264与H.265编码视频的主观视觉测试对比，我们可以看到后者的码率比前者大大减少了

　　目前的HEVC标准共有三种模式：Main，Main 10和Main Still Picture。Main模式支持8bit色深（即红绿蓝三色各有256个色度，共1670万色），Main 10模式支持10bit色深，将会用于超高清电视（UHDTV）上。前两者都将色度采样格式限制为4:2：0。预期将在2014年对标准有所扩展，将会支持4:2：2和4:4：4采样格式（即提供了更高的色彩还原度），和多视图编码（例如3D立体视频编码）。

事实上，H.265和H.264标准在各种功能上有一些重叠。例如，H.264标准中的H i10P部分就支持10bit色深的视频。另一个H.264的部分（Hi444PP）还可以支持4:4：4色度抽样和14比特色深。在这种情况下，H.265和H.264的区别就体现在前者可以使用更少的带宽来提供同样的功能，其代价就是设备计算能力：H.265编码的视频需要更多的计算能力来解码。目前已经有支持H.265解码的芯片发布了——美国博通公司（Broadcom）在今年1月初的CES大展上