深入解析 H.265 編碼模式，帶你瞭解Apple全面推進H.265的原因

Apple 又拍網 · 發表 2018-12-07 11:10:00

摘要：今天我們聊聊視訊編碼。視訊檔案亙古以來存在一個矛盾：高清畫質和視訊體積的衝突，相同編碼標準下，視訊更高清，視訊體積更大。因此，應用更先進的視訊編碼標準，降低視訊體積，可以大幅降低網站的流量消耗。目前應用最廣泛的視訊編碼標準是 H.264。H.264 在低位元速率下的視訊畫質十分模糊；同時...

今天我們聊聊視訊編碼。視訊檔案亙古以來存在一個矛盾：高清畫質和視訊體積的衝突，相同編碼標準下，視訊更高清，視訊體積更大。因此，應用更先進的視訊編碼標準，降低視訊體積，可以大幅降低網站的流量消耗。

目前應用最廣泛的視訊編碼標準是 H.264。H.264 在低位元速率下的視訊畫質十分模糊；同時 H.264 對 2K、4K 視訊的支援較差：以 H.264 的壓縮率，一部4K電影的體積會超過 100G，甚至可以達到 150G、200G，這對想要搶佔高清片源的視訊平臺來說幾乎是致命的打擊。

既要高清，又要視訊體積小——這靠 H.264 明顯是不可能了，而新的編碼格式 H.265 就能滿足這個要求。同樣是 110 分鐘的 4K 視訊，用 H.265 編碼進行壓縮，體積可以降低 50%，相較於 H.264 的 100G - 200G 而言，每一部 4K 視訊都能節約大量的流量頻寬成本。

H.265 是國際上公認的下一代視訊編碼標準則，國內外對 H.265 的支援越來越多，國內不僅有愛奇藝、搜狐、騰訊等頭部視訊網站開始支援 H.265 視訊點播，各大字幕組也開始嘗試使用 H.265 標準壓制視訊。

H.265：新一代視訊編碼技術

H.265 視訊編碼技術是於 2013 年定稿釋出了下一代視訊壓縮標準，命名為 HEVC(High Efficiency Video Coding)，分別被 ITU-T 和 ISO/IEC 採納成為國際標準，即 H.265 視訊壓縮標準。H.265 在現有的視訊編碼標準 H.264 基礎上，進一步提高壓縮效率、提高魯棒性（Robustness 抗變換性）和錯誤恢復能力、減少實時的時延、減少通道獲取時間和隨機接入時延、降低複雜度，以達到最優化設定。

H.265 能在有限頻寬下傳輸更高質量的網路視訊，只需 H.264 編碼的一半頻寬即可傳輸相同質量的視訊。

1. 視訊壓縮率更出眾，與 H.264 相比壓縮效率提升 1 倍

H.265 全新的編碼方式有效提升了視訊壓縮率，僅需原先的一半頻寬即可播放相同質量的視訊。眾所周知，視訊編碼的位元速率是可以靈活控制的，以相同的視訊質量為基準，H.265 編碼技術相比 H.264 編碼技術能夠在視訊容量減少 39% 到 74%，並且還能獲得比 H.264 視訊更好的信噪比（PSNR）效果。——拿“體積比你小，質量比你好”來形容 H.265 相比 H.264 的巨大優勢，並沒有顯得過分。

△ H.264、H.265 壓縮率對比

2. 視訊傳輸流量省 50%

IEEE 出版的 Circuits and Systems for Video Technology，其中有 Comparison of the Coding Efﬁciency of Video Coding Standards—Including High Efﬁciency Video Coding 一文，以 9 段影片進行測試 H.265 的編碼表現，所得到的結果相當另人滿意，即便在表現最差的樣本中，節省的流量接近 30%，平均起來也達到 49.3% 的佳績。

△ H.265 與 H.264 流量比較（資料來源：IEEE）

3. 支援藍光 4K

H.265 編碼技術有著驚人的壓縮率，加上靈活的巨集塊畫素技術，這對於 Ultra HD 4K/8K 超高清解析度極為重要，2015 年春季正式出臺的藍光 4K（3840×2160）標準採用了 H.265/HEVC 編碼標準，H.265 編碼技術能夠大幅降低藍光 4K 光碟的容量需求。

H.265 壓縮原理

更大的巨集塊和變換塊：相對於 H.264 的 4×4、8×8、16×16 巨集塊型別，H.265 引入了 32×32、64×64 甚至 128×128 的巨集塊，目的在於減少高清數字視訊的巨集塊個數，減少用於描述巨集塊內容的引數資訊，同時整形變換塊大小也相應擴大，用於減少 H.264 中變換相鄰塊問的相似係數。

△ H.264 與 H.265 對比圖

新的 MV（運動向量）預測方式：區別於 H.264 基於空間域的運動向量預測方式，H.265 擴充更加多的方向進行幀內預測，同時將預測塊的集合由原來的空間域擴充套件到時間域及空時混合域，通過率失真準則計算後選擇最佳的預測塊。使用該方法，在基本模式下測試，在與H.264 相同質量的情況下，得到平均為 6.1% 的壓縮增益，複雜影象的壓縮增益甚至能提高到 20%。

並行化設計：當前晶片架構已經從單核效能逐漸往多核並行方向發展，H.265 引入了 Entropyslice、WPP 等並行運算思路，使用並行度更高的編碼演算法，更有利於 H.265 在 GPU/DSP/FPGA/ASIC 等並行化程度非常高的 CPU 中快速高效的實現產業化。

Tile 劃分機制：它使得以往的 slice、幀或 GOP 為單位的粗粒度資料並行機制更加適合於同構多核處理器上的並行實現。Dependentslice 和 WPP 機制解決了以往 H.264 等編碼技術中熵編碼環節無法並行實現的問題，使得整個編解碼過程中 DCT、運動估計、運動補償、熵編碼等任務模組的劃分更加均衡，顯著提高並行加速比。

開啟 H.265 自適應

與 H.264 相比，H.265 不僅更符合未來高清影片發展的趨勢，而且同等畫質下可以為帶來更高效的視訊壓縮效率，有效節省流量消耗。

為了讓使用者使用到更先進的產品，又拍雲一直在 H.265 的實用性與便捷性方面鑽研，2017 年 5 月便推出了 H.265 視訊自適應解決方案。又拍雲 H.265 視訊自適應方案集成了視訊上傳、視訊儲存、視訊編碼（轉碼）、視訊分發適配、視訊解碼等功能。

視訊上傳轉碼：使用者將 H.264 編碼視訊上傳到又拍雲的伺服器，又拍雲將其同步轉為 H.265 編碼的視訊；

視訊非同步轉碼：針對已儲存在又拍雲伺服器上的 H.264 編碼的視訊，通過又拍雲非同步轉碼服務，可轉為 H.265 視訊儲存，同時保留 H.264 視訊副本；

H.265 自適應：又拍雲 CDN 網路支援 H.265自適應功能，能夠根據客戶終端播放器發起的 UA 請求頭（ Accept-Encoding: h265 ），智慧識別終端播放器是否支援H.265，並判斷當前請求的資源是否存在 H.265 編碼的檔案。如果播放器支援且擁有 H.265 編碼的視訊，則返回 H.265 視訊，否則返回原始視訊，從而實現 CDN 平臺的 H.265 智慧適配。H.265 自適應支援又拍雲端儲存和又拍雲 CDN 兩種使用場景。