2024年5月26日发(作者：)

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H265(HEVC Heigh Efficiency Video Coding)介绍

1 概要

H.265(高效率视频编码（HEVC）)是现行“H.264/MPEG-4 AVC”标准于2003年实现标准

化以来时隔10年推出的新标准，将成为支撑未来十年的影像服务和产品的视频压缩技术。

其特点是，支持1080p以上的4K×2K和8K×4K分辨率，将视频压缩率提高至H.264的约2

倍。也就是说，能以原来一半的编码速度发送相同画质的视频。例如，按照20Mbit/秒发送

的H.264格式视频容，在相同画质的条件下用HEVC格式只需10Mbit/秒的速度。

1.1 H.265发展背景

H.264虽然是一个划时代的数字视频压缩标准，但是随着数字视频产业链的高速发展，

H.264的局限性逐步显现，并且由于H.264标准核心压缩算法的完全固化，并不能够通过调

整或扩充来更好地满足当前高清数字视频应用。

视频应用向以下几个方面发展的趋势愈加明显：

(1)高清晰度(Higher Definition)：数字视频的应用格式从720P向1080P全面升级，

在一些视频应用领域甚至出现了4K*2K、8K*4K的数字视频格式

(2)高帧率(Higher frame rate)：数字视频帧率从30fps向60fps、120fps甚至240fps

的应用场景升级

(3)高压缩率(Higher Compression rate)：传输带宽和存储空间一直是视频应用中最为

关键的资源，因此，在有限的空间和管道中获得最佳的视频体验一直是用户的不懈追求。

由于数字视频应用在发展中面临上述趋势，如果继续采用H.264编码就出现如下一些局

限性：

(1)宏块个数的爆发式增长，会导致用于编码宏块的预测模式、运动矢量、参考帧索引

和量化级等宏块级参数信息所占用的码字过多，用于编码残差部分的码字明显减少。即：单

个宏块所表示的图像容的信息大大减少，导致4*4或8*8块变换后的低频率相似程度也大大

提高，会出现大量的冗余

(2)分辨率的大幅增加，表示同一个运动的运动矢量的幅值将大大增加，H.264中采用

一个运动矢量预测值，对运动矢量差编码使用的是哥伦布指数编码，该编码方式的特点是数

值越小使用的比特数越少。因此，随着运动矢量幅值的大幅增加，H.264中用来对运动矢量

进行预测以及编码的方法压缩率将逐渐降低。

(3)并行度比较低

H.264的一些关键算法，例如采用CAVLC和CABAC两种基于上下文的熵编码方法、

deblock滤波等都要求串行编码，并行度比较低。针对GPU/DSP/FPGA/ASIC等这种并行化程

序非常的CPU，H.264的这种串行化处理越来越成为制约运算性能的瓶颈。

基于以上视频应用的发展趋势和H.264的局限性，面向更高清晰度、更高帧率、更高压

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缩率的高效视频编码标准(High Efficiency Video Coding)HEVC(H.265协议标准应运而生。

HEVC的核心目标：在H.264/AVC high profile的基础上，保证相同视频质量的前提下，

视频流的码率减少50%。在提高压缩效率的同时，允许编码端适当提高复杂度

HEVC的编码框架：沿用H.263的混合编码框架，即用帧间和帧预测编码消除时间域和

空间域的相关性，对残差进行变换编码以消除空间相关性，熵编码消除统计上的冗余度。HEVC

在混合编码框架，着力研究新的编码工具或技术，提高视频压缩效率

HEVC的技术创新：基于大尺寸四叉树结构的分割技术，多角度帧预测技术，运动估计

融合技术，高精度运动补偿技术，自适应环路滤波技术以及基于语义的熵编码技术。

通信和广电行业的人士对HEVC的高压缩率寄予了厚望。

1.2 发展历程

早在2004年，ITU-T视频编码专家组（VCEG）开始研究新技术以便创建一个新的视频

压缩标准。在2004年10月，H.264/ AVC小组对潜在的各种技术进行了调查。2005年1月

VCEG的会议上，VCEG开始指定某些主题为“关键技术”作进一步研究。2005年成立软件代

码库称为Key Technical Areas （KTA）用来评估这些新的“关键技术。KTA的软件是在联

合模型（JM）基础上由MPEG和VCEG的视频组联合开发的，项目名称暂定为H.265和

（Next-generation Video Coding），此项目在2010年最终演化为由VCEG和MPEG合资项目

也叫做

按照NGVC的初步要求，在维持视觉HEVC（High efficiency video coding）。质量相

同的情况下，比特率较H.264/MPEG-4 AVC的高中档（high profile），计算复杂度维持在比

特率较H.264/MPEG-4 AVC的高中档的1/2至3倍之间。 “H.265” 只是作为 “高性能视

频编码（HEVC）”一个昵称。2009年7月，实验结果表明比特率相较于H.264/AVC High Profile

平均降低20%左右，这些结果促使MPEG与VCEG合作发起的新的标准化工作。

2010年1月，VCEG和MPEG开始发起视频压缩技术正式提案。相关技术由视频编码联合

组（Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC）)审议和评估，其合作小组第

一次会议于2010年4月召开大会，一共有27个完整的提案。评价结果表明，一些提案在许

多测试用例可以达到只用一半的比特率并维持H.264/AVC相同的视觉质量。在这次会议上，

联合项目名改称为高效率的视频编码（HEVC），并且JCT-VC小组把相关技术集成到一个的软

件代码库（HM）和标准文本草案规，并进行进一步实验，以评估各项功能。

2012年2月10日，在美国圣何塞召开了第99届MPEG会议。MPEG组织和ITU-T组织对

JCT-VC的工作表示满意，准备于2013年1月，同时在ISO/IEC和ITU-T发布HEVC标准的

最终版本。

2013年1月26号，HEVC正式成为国际标准。

标准时间点：

2010年1月，ITU-T VCEG(Video Coding Experts Group)和ISO/IEC MPEG(Moving Picture

Experts Group)联合成立JCT-VC（Joint Collaborative Team on Video Coding）联合组

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