ITU-T H.265: 高效率视频编码标准详解

"H265-2014-10是ITU-T H.265标准的第二版，发布于2014年10月。该标准，也称为高效率视频编码（HEVC），是现有视频编码推荐标准（如H.261、H.262、H.263和H.264）的进化版。H.265/HEVC旨在应对不断增长的视频压缩需求，适用于互联网流媒体、通信、视频会议、数字存储媒体和电视广播等场景。此外，它还设计得足够灵活，可以适应各种网络环境。通过此标准，运动视频可以作为计算机数据进行处理，存储在各种存储介质上，通过现有和未来的网络传输和接收，并在现有和未来的广播频道上分发。H.265标准与ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11（MPEG）共同开发，并与ISO/IEC 23008-2技术上保持一致。" 正文： H.265/HEVC（高效率视频编码）是一种视频压缩标准，由国际电信联盟（ITU-T）和国际标准化组织/国际电工委员会（ISO/IEC）联合制定，其目标是显著提高视频压缩效率，以适应日益增长的高清晰度和超高清视频内容的需求。与前一代H.264/AVC相比，HEVC在相同质量下可以将视频文件大小减少大约50%，这意味着在有限带宽条件下，用户可以传输或存储更高质量的视频。 H.265标准引入了多种创新的编码技术，包括： 1. **块划分**：HEVC支持更细粒度的块划分，允许编码器将图像划分为不同大小的矩形块，最小可至8x8像素，甚至更小，提高了编码效率。 2. **预测模式增强**：增加更多预测模式，允许编码器更准确地预测每个像素的值，从而减少需要传输的数据量。 3. **多参考帧**：HEVC支持更多的参考帧，使得编码器可以选择多个先前的帧进行预测，提高压缩性能。 4. **熵编码优化**：改进的熵编码器，如上下文自适应二进制算术编码（CABAC），进一步提高了压缩率。 5. **变换和量化**：HEVC采用了更灵活的变换结构，如可变大小的离散余弦变换（DCT），以及更精细的量化策略，优化了压缩过程。 6. **高级运动补偿**：包括更精确的运动估计和补偿技术，如半像素和四分之一像素精度，减少了运动预测的误差。 7. **编码单元和预测单元**：HEVC引入了编码单元（CU）、预测单元（PU）和变换单元（TU）的概念，提供了一种层次化的编码结构，允许编码器根据内容选择最佳编码策略。 8. **语法元素的自适应位深度表示**：根据视频内容动态调整位深度，进一步节省码率。 9. **增强的去块效应滤波器**：HEVC提供了更高级的去块滤波器，以减少压缩过程中产生的块效应，提高视觉质量。 H.265标准不仅应用于互联网视频流、在线教育、远程医疗、移动设备视频播放等领域，还被广泛用于4K和8K超高清电视广播、专业视频制作和存储。随着网络带宽的不断提升和对高质量视频内容的需求增长，HEVC的重要性将持续增加。然而，更高的压缩效率也意味着更高的编码复杂性和计算资源需求，这在一定程度上增加了编码和解码的硬件成本。因此，平衡压缩效率和实现复杂性是HEVC在实际应用中需要考虑的关键问题。