高效率視訊編碼 (HEVC)
什麼是高效率視訊編碼 (HEVC)？
不久之前，H.264 (又稱為 AVC) 還是優化品質和縮減檔案大小的首選編解碼器。升級到 H.265 (或 HEVC) 需要比 H.264 更多的運算能力，但效率顯著提升，而且可以較低位元速率提供更好的影片品質。
HEVC/H.265 視訊編解碼器在 2017 年蘋果全球開發者大會 (WWDC) 上成了全球的矚目焦點，該公司宣布 HEVC 編解碼器為「下一代視訊編解碼器」。 憑藉著對 HEVC 的承諾，以及大多數行動晶片組的硬體早在發布時便已支援 HEVC 視訊編碼，視訊供應商了解 HEVC 編解碼器已成為串流影片的全新影片壓縮標準。
HEVC 與AVC：為什麼 HEVC 編解碼器比較好？
蘋果公司的公告：「一言以蔽之 – 效率。而且主要是編碼效率。HEVC 的效率比 AVC 高約 40%。這意味著您的使用者一開始便能以加快 40% 的速度更快看到優良的畫質，而且當播放器持續採用這種速度進行時，他們會看到優化 40% 的內容畫質。我們正全面推廣 HEVC。我們已在自家最新的裝置上支援硬體內建的 HEVC。即使在未提供該硬體支援的舊版裝置，我們仍將部署軟體 HEVC 編解碼器。因此，HEVC 將會出現在很多不同的地方。」
每個公司的 HEVC 與AVC 分析結果可以用 HEVC 編解碼器提供的兩個基本優勢總結：
- HEVC 的效率大約是 AVC 的兩倍
- HEVC 可實現 4K 和高動態範圍成像
使用 HEVC 編解碼器時，您可以使用與 AVC 相同的頻寬獲得更高的影片品質，或者您可以使用 AVC 一半的頻寬提供相同的品質。
HEVC 與H.264 與MPEG-2：比較三種編解碼器
簡而言之，HEVC 編解碼器提供的工具可針對特定影片品質等級傳輸所需的最少資訊量。以下依元件比較 MPEG-2、H.264 和 HEVC 編解碼器。
| 元件 | MPEG-2 | H.264 | HEVC/H.265 |
|---|---|---|---|
| 一般 | 動態補償預測、殘差、變換、熵編碼 | 與 MPEG-2 基本相同 | 與 MPEG-2 基本相同 |
| 畫面內預測 | 僅限 DC | 多方向、多模式、針對 4x4 提供 9 種畫面內模式、針對 8x8 提供 9 種、針對 16x16 提供 4 種 | 35 種畫面內預測模式，32x32、16x16、8x8 和 4x4 預測大小 |
| 編碼影像類型 | I、B、P | I、B、P、SI、SP | I、P、B |
| 轉換 | 8x8 DCT | 8x8 和 4x4 類似 DCT 的整數變換 | 32x32、16x16、8x8 和 4x4 類似 DCT 的整數變換 |
| 動態評估區塊 | 16x16 | 16x16、16x8、8x16、8x8、8x4、4x8、4x4 |
64x64，可以階層式四叉樹分割為 32x32、16x16、8x8。每種大小可以高達 8 種方式分割，不需要是正方形。 |
| 熵編碼 | 多個 VLC 表格 | 內容調整式二進位算術編碼 (CABAC) 和內容調整式 VLC 表格 (CAVLC) | 內容調整式二進位算術編碼 (CABAC) |
| 預測的畫面距離 | 1 個過去和 1 個未來參考畫面 | 最多 16 個過去和/或未來參考畫面，包括長期參考 | 最多 15 個過去和/或未來參考畫面，包括長期參考 |
| 分數動態評估 | ½ 像素雙線性插值 | ½ 像素 6 階濾波器，¼ 像素線性插值 | ¼ 像素 8 階濾波器 |
| 迴圈濾波器 | 無 | 調整式去區塊濾波器 | 調整式去區塊濾波器和範例調整式偏移濾波器 |
| 動態補償預測、殘差、變換、熵編碼 |
| 動態補償預測、殘差、變換、熵編碼 |
| 動態補償預測、殘差、變換、熵編碼 |
| 動態補償預測、殘差、變換、熵編碼 |
| 動態補償預測、殘差、變換、熵編碼 |
| 多方向、多模式、針對 4x4 提供 9 種畫面內模式、針對 8x8 提供 9 種、針對 16x16 提供 4 種 |
| 多方向、多模式、針對 4x4 提供 9 種畫面內模式、針對 8x8 提供 9 種、針對 16x16 提供 4 種 |
| 多方向、多模式、針對 4x4 提供 9 種畫面內模式、針對 8x8 提供 9 種、針對 16x16 提供 4 種 |
| 8x8 和 4x4 類似 DCT 的整數變換 |
| 16x16、16x8、8x16、8x8、8x4、4x8、4x4 |
| 16x16、16x8、8x16、8x8、8x4、4x8、4x4 |
| 多方向、多模式、針對 4x4 提供 9 種畫面內模式、針對 8x8 提供 9 種、針對 16x16 提供 4 種 |
| 多方向、多模式、針對 4x4 提供 9 種畫面內模式、針對 8x8 提供 9 種、針對 16x16 提供 4 種 |
| 8x8 和 4x4 類似 DCT 的整數變換 |
| 與 MPEG-2 基本相同 |
| 64x64，可以階層式四叉樹分割為 32x32、16x16、8x8。每種大小可以高達 8 種方式分割，不需要是正方形。 |
| 64x64，可以階層式四叉樹分割為 32x32、16x16、8x8。每種大小可以高達 8 種方式分割，不需要是正方形。 |
| 調整式去區塊濾波器和範例調整式偏移濾波器 |
| 調整式去區塊濾波器和範例調整式偏移濾波器 |
比較 MPEG-2 與H.264 與HEVC 編解碼器
HEVC 編解碼器對影片內容庫有何影響？
隨著媒體和娛樂公司以更快的速度策劃和建立大型內容庫，HEVC 編解碼器可以節省大量的位元速率。各組織為了努力滿足多螢幕消費者需求，在儲存基礎設施上面臨越來越大的壓力。使用 HEVC 編解碼器將大小減半，可節省儲存成本，無須將儲存容量增加一倍。
HEVC 編解碼器提供哪些位元速率優勢？
在某些情況下，提高 HEVC 的品質位元速率比例可影響整個產業。由於高品質影片分發消耗大量的網路容量，因此這些效率提升所帶來的優點包括：
- 透過衛星、有線和 IPTV 網路部署更多頻道
- 降低受管和非受管影片分發的成本
- 增加範圍以覆蓋頻寬有限的行動和 IPTV 營運商
- 提高 OTT 服務的體驗品質，以符合傳統的廣播傳輸
HEVC 編解碼器如何改進行動串流、Ultra HD 4K 和 8K？
在行動串流市場中，HEVC 編解碼器能降低 30-50% 的位元速率，以實現相當於 H.264 的品質，具體的成果就是節省跨網路的影片傳輸成本。
假設特定裝置可以解碼 HEVC，行動裝置營運商無須針對特定品質等級交付太多的資料，進而降低成本並能更可靠地播放影片。
HEVC 也與主流市場高解析度 Ultra HD 4K 和 8K 視訊的推動保持一致，因為只有 HEVC 和更新的編解碼器受到 4K 電視的廣泛支援。
要記住的重點是：一般來說，HEVC 應該以大約一半的資料速率提供與 H.264 相同品質的影片，但這會依內容類型而有不同。
以 1080p 串流為例，發布者可能可以將資料速率從 8 Mbps 降低到 4 Mbps，且不會降低品質。此位元速率的降低會對邊緣快取成本產生重大影響，因為現在交付到最終消費者手中的影片變小了。
在某些情況下，例如透過 4G 傳送到高解析度平板電腦，觀眾可以觀賞 1080p 串流，而不是 720p 串流，因此整體觀賞質感也隨之提升。
使用機上盒基礎設施的付費電視及有線電視公司是否可使用 HEVC？
對於使用傳統基礎設施 (例如無法升級的舊版機上盒) 的付費電視及有線電視，實施 HEVC 會有難度。然而，某些公司採用多種內容交付方式，在 OTT 這部分業務建立和實施 HEVC 解決方案則輕鬆得多。
是否可在多位元速率串流中混合使用 H.264 和 HEVC 編解碼器？
這個問題的答案在很大程度上取決於觀看裝置在串流中途從 H.264 無縫切換到 H.265 的能力。在早期採用 HEVC 編解碼器時，大多數裝置都採用二擇一的方式，很少會在相同的多位元速率串流混合使用 H.264 和 H.265。但由於 H.264 和 H.265 都適用於相同的傳輸機制，因此混合兩種編解碼器並不是問題。
HEVC 編解碼器何時開始標準化？
與 H.264 標準一樣，HEVC 是 ITU-T 視訊編碼專家組與 ISO/IEC 動態圖像專家組 (MPEG) 共同努力的結果，他們於 2013 年建立第一版的 HEVC 編解碼器標準。
ITU-T 負責推動電信標準的制定和採用，而 ISO/IEC 則負責管理電子產業的各項標準。
- HEVC 編解碼器專為改善影片壓縮所設計，我們可以總結以下四個優點：
- 與 H.264 相比，固定影片品質的位元速率平均降低 50%
- 以相同的位元速率提供更高品質的影片
- 定義標準語法以簡化實作並最大化互通性
- 保持網路親和性 – 也就是，包裝在 MPEG 傳輸串流中