波仔
🎬 第十一章 H.265编解码基础
📄 一句话概括

H.265（HEVC）2013 年发布，同画质码率约为 H.264 的一半——靠的是 CTU 四叉树、35 种帧内模式、更精细的滤波与只留一种熵编码。

📝 本节和前面几节的关系

第九章把 H.264 讲透了，这一章看它的继任者——H.265 在哪些地方又往前走了一步。

一、它要解决的问题

H.264 统治了十几年，为什么要换？因为内容变了： 4K 起步、8K 试水——像素数一下涨到 1080p 的四倍、十六倍； HDR 来了——位深从 8 位涨到 10 位、12 位，数据量再加； 带宽不会同步涨——网络与家庭的带宽增长远赶不上像素增长； 结果是：再用 H.264，4K 的码率直接顶到带宽天花板。 所以 H.265 的目标非常明确：同画质再砍一半（第 7.4.3 节）。

二、三个核心变化

砍半靠的不是一项发明，而是三处【做得更细】： 块结构——固定的 16×16 宏块，换成最大 64×64 的编码树单元（CTU），再按四叉树逐层细分； 预测——帧内模式从九种涨到 35 种；帧间引入合并候选与更灵活的参考管理； 滤波——在去块滤波之外再加 SAO（样点自适应偏移），逐样点修正，进一步压掉振铃与条带。 三处共同点：给编码器更多、更细的选择。

三、熵编码的简化

有一处变化方向相反——H.265 把两种熵编码砍成了一种： 保留 CABAC 并增强； 去掉 CAVLC——因为它省下的那点解码负担，抵不上它带来的压缩比损失与实现分支； 所以 H.265 里没有【开关 CABAC】这个选项，一律用增强版 CABAC； 这与 H.264 的取舍恰好相反（第 9.2.1 节），说明那时硬件已经不再是瓶颈。

四、代价

一半的码率不是白来的，代价有三笔： 编码复杂度约 2~3 倍——四叉树递归切分与 35 种模式，让搜索空间又炸了一次； 解码门槛提高——老设备解不动，这也是很多设备宁可用 H.264 的原因； 专利更复杂——不止一个专利池，授权情况比 H.264 麻烦，这也是部分厂商转向 VP9／AV1 的动因（第 7.4.1 节）。 所以 H.265 的普及速度远慢于 H.264，逻辑就在这里。

五、它今天的部署情况

落到现实里，H.265 的采用是分场景的： 4K／HDR 内容——几乎必用，不然码率压不住； 移动端——新机型的硬件解码已普及，但老机型不行； 1080p 及以下——H.264 仍然是主力，兼容性与专利都更省心； 所以工程上常见的是【多套码流并存】：同一份内容压 H.264 与 H.265 两份，由客户端按能力挑； 这也是今天流媒体服务的基本做法。

六、动手 Demo：HEVC 相对 H.264 的关键技术变化

H.265 没有另起炉灶，它是在 H.264 的基础上把每一块做细。

rows = [("块结构", "宏块 16×16 固定", "CTU 最大 64×64，四叉树切分"),
        ("帧内预测", "4×4 九种方向", "35 种角度模式"),
        ("滤波", "去块滤波", "去块 ＋ SAO 样点自适应偏移"),
        ("熵编码", "CAVLC 或 CABAC", "只有 CABAC（增强版）")]
for a, b, c in rows:
    print("%-8s %-18s %s" % (a, b, c))

实跑输出：

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HEVC 相对 H.264 的关键技术变化
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H.265 没有另起炉灶，它是在 H.264 的基础上把每一块做细。

  技术         H.264 的做法            HEVC 的做法
  ----------------------------------------------------------------
  块结构       宏块 16×16 固定         CTU 最大 64×64，四叉树切分
  帧内预测     4×4 九种方向            35 种角度模式
  运动补偿     插值滤波固定 8 抽头     按需切换滤波长度
  多参考       参考帧列表              参考图像列表 ＋ 合并候选
  滤波         去块滤波                去块 ＋ SAO 样点自适应偏移
  熵编码       CAVLC 或 CABAC          只有 CABAC（增强版）

  看这张表最直接的感受：**没有一项是全新的思路，全是【做得更细】。**
  **块更灵活、方向更多、滤波更精细**——这三条加起来，就是那一半码率。

看这张表最直接的感受：没有一项是全新的思路，全是【做得更细】。 块更灵活、方向更多、滤波更精细——这三条加起来，就是那一半码率。

30 秒实验

  1. 用 MediaInfo 看一个 4K 视频的编码格式，大概率写的是 HEVC。
  2. 再拿同一段内容的 1080p H.264 版本对比码率，感受那一半的差距。

常见误区

  1. 以为 H.265 是全新架构。它是 H.264 的渐进式改进，思路一脉相承。
  2. 以为 H.265 一定比 H.264 好。编码复杂度高 2~3 倍、专利更复杂，低分辨率未必划算。
  3. 以为它已经全面取代 H.264。1080p 场景 H.264 仍是主力，多套码流并存更常见。
自测三问（点开对答案） 1. H.265 为什么要出现？ —— 4K／8K 与 HDR 让数据量暴涨，H.264 在该场景码率过高。 2. H.265 的三个核心变化是什么？ —— CTU 四叉树块结构、35 种帧内模式、去块滤波加 SAO。 3. H.265 为什么去掉 CAVLC？ —— 它损失的压缩比抵不上省下的解码负担，硬件已不再是瓶颈。

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