HEVC/H.265的简介和特点
HEVC（High Efficiency Video Coding），也称为H.265，是一种高效的视频编码标准，用于压缩和传输视频数据。它是H.264/MPEG-4 AVC标准的后继者，旨在提供更高的压缩效率，以减小视频文件的大小或提高视频质量在相同比特率下。
以下是HEVC/H.265的一些关键特点：
- 高效的压缩算法： 更强大的预测技术： HEVC引入了更多、更复杂的运动矢量和预测模式，提高了帧内和帧间的预测效率。 更高的变换精度： 使用更大的块大小和更高的变换精度，以提高变换效率。
- 多样化的块大小： Coding Tree Unit (CTU)： HEVC引入了CTU的概念，允许在不同的块大小上应用不同的编码技术，从而更好地适应视频内容的复杂性。
- 改进的运动补偿： 更大的运动矢量范围： 支持更大的运动矢量，使得对快速运动和大运动物体的处理更为有效。
- 高级滤波技术： 更强大的滤波器： 引入了更复杂的滤波器，有助于减小压缩引起的伪影和块效应。
- 并行处理和多线程： 支持并行处理： 允许在编码和解码过程中使用并行处理，提高了性能。
- 高级特性： 可伸缩性： HEVC支持空间、时域和质量的可伸缩性，使其更适用于不同的应用场景。 10位和12位深色： 支持更高的色彩深度，提供更丰富的颜色表现。
- 比特流灵活性： 灵活的比特流： HEVC的比特流结构更为灵活，能够更好地适应各种网络条件和设备特性。 HEVC广泛应用于视频存储、视频传输和广播等领域，特别是在高分辨率和高动态范围（HDR）视频的处理中表现出色。尽管它提供了显著的压缩性能提升，但由于其复杂性，它需要更多的计算资源进行编码和解码。随着时间的推移，HEVC逐渐在各种应用中得到广泛支持。
视频是如何编码的
视频编码是将原始视频信号转换为数字格式的过程，以便更有效地存储和传输。编码的目标是在保持高质量的同时减小数据量。以下是视频编码的基本步骤：
- 采样和量化： 采样： 原始视频是由一系列连续的图像帧组成。这些帧由一组像素组成，每个像素表示图像的一个小区域。 量化： 采样后，图像中的每个像素的亮度和颜色信息被量化为数字值。这个过程将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
- 色彩空间转换： 大多数视频编码标准使用亮度（Y）和色度（Cb和Cr）分量表示颜色。色彩空间转换将RGB等原始颜色表示转换为这些亮度和色度分量。
- 运动估计和补偿： 运动估计分析相邻帧之间的像素变化，以找到运动物体的运动矢量。这些矢量描述了物体在时间上的移动。运动补偿根据这些矢量来预测当前帧，从而减小存储或传输所需的信息。
- 变换和量化： 通过应用变换（如离散余弦变换，DCT）来进一步减小图像的空间相关性。然后，对变换系数进行量化以减小数据量。
- 熵编码： 使用熵编码技术，如霍夫曼编码或算术编码，对变换和量化后的数据进行编码。这一步鼓励更常见的数据模式以减小文件大小。
- 帧间和帧内压缩： 帧内压缩： 对每一帧内的像素进行压缩，通常使用预测和差异编码。 帧间压缩： 利用相邻帧之间的相似性，通过运动补偿和其他技术来减小数据量。
- 比特流封装： 最后，编码后的视频数据以特定的格式打包成比特流，如MP4、AVI或MKV。这个封装包含了视频、音频、字幕等多个轨道的信息。
- 解码： 在播放或编辑视频时，必须进行解码，将编码后的视频数据还原为原始图像帧。解码器执行与编码相反的操作，包括反量化、反变换、运动补偿的逆操作等。 这些步骤中的每一个都旨在减小数据量，同时尽量保持视频的视觉质量。各种视频编码标准，如H.264、H.265（HEVC）、VP9等，采用不同的技术来实现这些步骤，以提供不同水平的压缩性能。
