H.265又称为HEVC(全称High Efficiency Video Coding，高效率视频编码，本文统称为H.265)，是ITU-T H.264/MPEG-4 AVC标准的继任者。2004年由ISO/IEC Moving Picture Experts Group(MPEG)和ITU-T Video Coding Experts Group(VCEG)作为ISO/IEC 23008-2 MPEG-H Part 2或称作ITU-T H.265开始制订。初版的HEVC/H.265视频压缩标准在2013年4月13日被接管为国际电信同盟(ITU-T)的正式标准。 理论上H.265比H.264效率提高30-50%(尤其是在更高的分辨率环境下)，但真的只是这么大略吗？
基于块的视频编码技能
H.265重新利用了H.264中定义的很多观点。两者都是基于块的视频编码技能，以是它们有着相同的根源和附近的编码办法，包括：
1、以宏块来划分图片，并终极以块来细分。
2、利用帧内压缩技能减少空间冗余。
3、利用帧内压缩技能减少韶光冗余(运动估计和补偿)。
4、利用转换和量化来进行残留数据压缩。
5、利用熵编码减少残留和运动矢量传输和旗子暗记发送中的末了冗余。
事实上，视频编解码从MPEG-1出身至今都没有根本性改进，H.265也只是H.264在一些关键性能上的更强进化以及大略化。
那么问题来了，H.265到底强在哪里？
当你考虑“只是在普通互联网上传输4K内容，还是要实现最好的图像质量”之时，就要先厘清“更多的压缩”和“更好的压缩”这两个观点。如果只是更多的压缩，4K和超高清不一定要担保比本日的1080p或HD做到更好的图片质量。更好的压缩则意味着更聪明的压缩，面对同样的原始素材，更好的压缩会以更好的办法，在不捐躯质量的情形敕令数据量减少。更多的压缩很随意马虎，而更好的压缩须要更多的思考和更好的技能，通过更智能的算法来处理图像，在坚持质量的同时保持更低的比特率，这正是H.265所要做的。
如何实现更好的压缩，举例来讲，我们常日会创造在很多的图像素材里，如视像会议或者电影的很多场景中，每一帧上的大部分内容并没有改变太多，视像会议中一样平常只有讲话者的头在动(乃至只有嘴唇在动)，而背景一样平常是不动的，在这种情形下，我们的做法不是对每一帧的每一个像素编码，而是对最初的帧编码，然后仅对发生改变的部分进行编码。
H.265的紧张改变
图像分区
H.265将图像划分为“编码树单元(coding tree Unit, CTU)”，而不是像H.264那样的16×16的宏块。根据不同的编码设置，编码树单元的尺寸可以被设置为64×64或有限的32×32或16×16。很多研究都显示更大的编码树单元可以供应更高的压缩效率(同样也须要更高的编码速率)。每个编码树单元可以被递归分割，利用四叉树构造，分割为32×32、16×16、8×8的子区域，下图便是一个64×64编码树单元的分区示例。 常日，较小的编码单元被用在细节区域（例如边界等），而较大的编码单元被用在可预测的平面区域。
FFmpegWebRTCRTMPRTSPHLSRTP播放器-音视频流媒体高等开拓干系资料自取
转换尺寸
每个编码单元可以四叉树的办法递归分割为转换单元。与H.264紧张以4×4转换，偶尔以8×8转换所不同的是，H.265有多少种转换尺寸：32×32、16×16、8×8和4×4。从数学的角度来看，更大的转换单元可以更好地编码静态旗子暗记，而更小的转换单元可以更好地编码更小的“脉冲”旗子暗记。
预测单元
一个编码单元可以利用以下八种预测模式中的一种进行预测。
帧内预测：H.265有35个不同的帧内预测模式(包括9个AVC里已有的)，包括DC模式、平面(Planar)模式和33个方向的模式。帧内预测可以遵照转换单元的分割树，以是预测模式可以运用于4×4、8×8、16×16和32×32的转换单元。
帧间预测：针对运动向量预测，H.265有两个参考表：L0和L1。每一个都拥有16个参照项，但是唯一图片的最大数量是8。H.265运动估计要比H.264更加繁芜。它利用列表索引，有两个紧张的预测模式：合并和高等运动向量。
去块化
与H.264在4×4块上实现去块化所不同的是，HEVC的只能在8×8网格上实现去块。这就能许可去块的并行处理（没有滤波看重叠）。首先去块的是画面里的所有垂直边缘，紧接着是所有水平边缘。与H.264采取一样的滤波器。
采样点自适应偏移(Sample Adaptive Offset)
去块之后还有第二个可选的滤波器，叫做采样点自适应偏移。它类似于去块滤波器，运用在预测循环里，结果存储在参考帧列表里。这个滤波器的目标是修订缺点预测、编码漂移等，并运用自适应进行偏移。
并行处理
由于HEVC的解码要比AVC繁芜很多，以是一些技能已经许可实现并行解码。最主要的为拼贴和波前(Tiles and Wavefront)。图像被分成树编码单元的矩形网格(Tiles)。当前芯片架构已经从单核性能逐渐往多核并行方向发展，因此为了适应并行化程度非常高的芯片实现， H.265 引入了很多并走运算的优化思路。
总而言之，HEVC将传统基于块的视频编码模式推向更高的效率水平，总结一下便是：
-可变量的尺寸转换(从4×4 到32×32)。
-四叉树构造的预测区域(从64×64到4×4)。
-基于候选清单的运动向量预测。
-多种帧内预测模式。
-更精准的运动补偿滤波器。
-优化的去块、采样点自适应偏移滤波器等。
H.265所面临的寻衅
与之前从H.261到H.264的其他标准比较，H.265的显著改进不仅表现在帧间压缩领域，还表现在帧内压缩方面。由于可变量的尺寸转换，H.265在块压缩方面有很大的改进，但是增加压缩效率的同时也带来了一些新寻衅。
视频编码是一个繁芜的问题，对付内容的依赖性很高。众所周知，有静态背景的和高亮的低动态场景可以比高动态、黑场的图片进行更多的压缩。以是对付像H.264这样的当代化编解码器来说紧张办理的是最困难的场景/情境。例如，有细节的关键帧、高动态的“勾边（crisp）”图像、阴郁区域的慢动态、噪声/纹理等。
H.265在帧内编码方面效率更高，以是细节区域可以被编码得更好，在平滑区域和渐变区域也是如此。与H.264比较，H.265的运动估计和压缩更有效，而且在伪影涌现前可以在更低的比特率上操作。好是，H.265产生的伪影更加“平滑”，质量的降落也非常折衷，即便对非常激进的分辨率/比特率编码时，也不雅观感良好。
然而，正如硬币的两面，当处理阴郁区域的慢动态和噪声/纹理两种问题时，H.265的上风也会变成弱势。阴郁区域和噪声/纹理哀求更精确的高频保留和更小的色阶变革。这常日被称之为编码的生理优化。
由于H.264利用小的转换，可以轻松将量化偏差变成特色/细节，虽然与原始内容不同，但是觉得上“近似”。靠近原生频率范围的偏差天生可以通过小的边界转换来阻挡，因此也更加可控。而更大转换的H.265要利用这种办法则会更加繁芜。
H.265编码视频的存储依然是个问题，纵然蓝光光盘协会正在寻求一个能够在蓝光光盘上存储4K视频的办理方案。只有至少达到100GB容量的光碟才能存储H.264编码的蓝光4K电影。而另一方面，纵然H.265编码和芯片部件已经准备就绪，但是仍旧短缺支持4K内容的存储和重放办理方案，并且能够兼容现有的蓝光标准。这也是H.265发展中的一个紧张寻衅。
那么问题来了，本日，我们该当如何对待H.264和H.265呢？
当你考虑“只是在普通互联网上传输4K内容，还是要实现最好的图像质量”之时，就要先厘清“更多的压缩”和“更好的压缩”这两个观点。如果只是更多的压缩，4K和超高清不一定要担保比本日的1080p或HD做到更好的图片质量。更好的压缩则意味着更聪明的压缩，面对同样的原始素材，更好的压缩会以更好的办法，在不捐躯质量的情形敕令数据量减少。更多的压缩很随意马虎，而更好的压缩须要更多的思考和更好的技能，通过更智能的算法来处理图像，在坚持质量的同时保持更低的比特率，这正是H.265所要做的。
如何实现更好的压缩，举例来讲，我们常日会创造在很多的图像素材里，如视像会议或者电影的很多场景中，每一帧上的大部分内容并没有改变太多，视像会议中一样平常只有讲话者的头在动(乃至只有嘴唇在动)，而背景一样平常是不动的，在这种情形下，我们的做法不是对每一帧的每一个像素编码，而是对最初的帧编码，然后仅对发生改变的部分进行编码。
H.265 PK VP9
在H.265大步向前的同时，谷歌VP8的继任者VP9也已推出，同样在VP8的根本上号称编码效率提高50%，支持8K内容。VP9是一个开源和免费的规格，是WebM架构的一部分。谷歌已经在Chrome浏览器和YouTube中整合支持VP9。
与H.265在表面上类似，它同样可以抓取64×64个超级块。但265不同的是，它不一定是平方形式的，以是它可以以64×32或4×8的块来采样，实现更大的效益。但另一方面，它只有10个预测模式来重修它们。
两者都很大程度上简化了现有这些格式，只管实现了附近的文件尺寸，有初步的报告认为，H.265有更高的图像质量，而VP9对付流媒体来说更加可靠。H.265更大的预测模型实现了边缘可视化，而VP9履行更严格的编码规则，彷佛可以让流媒体更加连贯和可靠。
H.265与VP9的比较有一点类似于HDMI与DisplayPort的比较。后者以版权免费的办法去争取一席空间，但是前者的无处不在的运用意味着它会有更广泛的行业支持。这也是之前H.264轻松打败VP8的缘故原由。
与此同时，第三个压缩格式也在方案之中，Xiph.Org基金会开拓了“Daala”，虽然它还比较迢遥，但是Xiph称其将是性能超越H.265和VP9的新一代规格。
H.265的未来
高像素数量导致须要更繁芜的编解码器来最小化带宽需求。持续连接PC或TV，平滑处理4K旗子暗记的最小码流是20Mbit/s，例如Netflix哀求用户的互联网连接至少供应持续的25Mbit/s带宽量。20到25Mbit/s代表带宽的巨大改进，原生的、非压缩的4K视频须要在60Mbit/s的带宽上才会有好的表现。
对付大多数的行业运用来说，H.265便是办理这一问题的答案之一，但是也要付出一定代价：显著增加的算法繁芜性听说须要10倍目前2K支配所用H.264编解码器的打算能力来支撑，而供应这种能力所需的硅也远非一个大略的商品条款。
很多制造商希望在上游芯片和IC技能供应商的努力之下，办理本钱和功能不平衡的问题，让H.265快速取代H264。就目前来看，H.265在广电领域已经有比较好的发展，但是否也会成为专业运用领域的主流规范还存有疑问。由于安防监控领域等专业领域不仅受制于上述寻衅，而且还要看终端用户。对付项目化的专业用户和须要监控的一样平常消费者而言，安然城市、交通检测和银行监控这类专业用户须要更加稳定和可靠的系统。他们中大多数已经在利用现有的技能，对付是否采取H.265还心存犹豫，这就须要更长的验证周期。
另一方面，中小企业和家庭、商店用户等消费者须要低安装本钱，因此更加方向于采取新技能。基于这个缘故原由，H.265可能首先在中小企业运用中得到成功，并在消费者市场得到认可。如果H.265标准快速成熟，其压缩效率比H.264提升50%，它就能够节省20%的投资，担保更高的性能和更替的网络和系统培植本钱。
