過去幾年，又拍雲一直在點播、直播等視頻應用方面潛心鑽研，取得了不俗的成果。我們結合點播、直播、短視頻等業務中的用戶場景，推出了“省帶寬、壓成本”系列文章，從編碼技術、網絡架構等角度出發，結合又拍雲的產品成果，向大家介紹節省流量，降低帶寬成本的妙招。
本文《深入解析 H.265 編碼模式，帶你了解 Apple 全面推進 H.265 的原因》，是“省帶寬、壓成本”系列文章的第2篇。從視頻網站所遇到的問題出發，深入解析 H.265 視頻編碼。
往期回顧：
第一篇：《節省50%以上的流量成本，從產品架構看PCDN的節流能力》
第二篇：《深入解析 H.265 編碼模式，帶你了解 Apple 全面推進 H.265 的原因》
今天我們聊聊視頻編碼。視頻文件亘古以來存在一個矛盾：高清畫質和視頻體積的沖突，相同編碼標准下，視頻更高清，視頻體積更大。因此，應用更先進的視頻編碼標准，降低視頻體積，可以大幅降低網站的流量消耗。
目前應用最廣泛的視頻編碼標准是 H.264。H.264 在低碼率下的視頻畫質十分模糊；同時 H.264 對 2K、4K 視頻的支持較差：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，這對想要搶占高清片源的視頻平台來說幾乎是致命的打擊。
既要高清，又要視頻體積小——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 分鍾的 4K 視頻，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 視頻都能節約大量的流量帶寬成本。
H.265 是國際上公認的下一代視頻編碼標准則，國內外對 H.265 的支持越來越多，國內不僅有愛奇藝、搜狐、騰訊等頭部視頻網站開始支持 H.265 視頻點播，各大字幕組也開始嘗試使用 H.265 標准壓制視頻。
H.265：新一代視頻編碼技術
H.265 視頻編碼技術是於 2013 年定稿發布了下一代視頻壓縮標准，命名為 HEVC(High Efficiency Video Coding)，分別被 ITU-T 和 ISO/IEC 采納成為國際標准，即 H.265 視頻壓縮標准。H.265 在現有的視頻編碼標准 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、減少信道獲取時間和隨機接入時延、降低復雜度，以達到最優化設置。
H.265 能在有限帶寬下傳輸更高質量的網絡視頻，只需 H.264 編碼的一半帶寬即可傳輸相同質量的視頻。
1. 視頻壓縮率更出眾，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頻壓縮率，僅需原先的一半帶寬即可播放相同質量的視頻。眾所周知，視頻編碼的碼率是可以靈活控制的，以相同的視頻質量為基准，H.265 編碼技術相比 H.264 編碼技術能夠在視頻容量減少 39% 到 74%，並且還能獲得比 H.264 視頻更好的信噪比（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。
2.視頻傳輸流量省 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。
3.支持藍光 4K
H.265 編碼技術有着驚人的壓縮率，加上靈活的宏塊像素技術，這對於 Ultra HD 4K/8K 超高清分辨率極為重要，2015 年春季正式出台的藍光 4K（3840×2160）標准采用了 H.265/HEVC 編碼標准，H.265 編碼技術能夠大幅降低藍光 4K 光盤的容量需求。
H.265 壓縮原理
更大的宏塊和變換塊：相對於 H.264 的 4×4、8×8、16×16 宏塊類型，H.265 引入了 32×32、64×64 甚至 128×128 的宏塊，目的在於減少高清數字視頻的宏塊個數，減少用於描述宏塊內容的參數信息，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系數。
新的 MV（運動矢量）預測方式：區別於 H.264 基於空間域的運動矢量預測方式，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展到時間域及空時混合域，通過率失真准則計算后選擇最佳的預測塊。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，復雜圖像的壓縮增益甚至能提高到 20%。
並行化設計：當前芯片架構已經從單核性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 划分機制：它使得以往的 slice、幀或 GOP 為單位的粗粒度數據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、熵編碼等任務模塊的划分更加均衡，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頻壓縮效率，有效節省流量消耗。
為了讓用戶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 視頻自適應解決方案。又拍雲 H.265 視頻自適應方案集成了視頻上傳、視頻存儲、視頻編碼（轉碼）、視頻分發適配、視頻解碼等功能。
- 視頻上傳轉碼：用戶將 H.264 編碼視頻上傳到又拍雲的服務器，又拍雲將其同步轉為 H.265 編碼的視頻；
- 視頻異步轉碼：針對已存儲在又拍雲服務器上的 H.264 編碼的視頻，通過又拍雲異步轉碼服務，可轉為 H.265 視頻存儲，同時保留 H.264 視頻副本；
- H.265自適應：又拍雲 CDN 網絡支持 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 ），智能識別終端播放器是否支持H.265，並判斷當前請求的資源是否存在 H.265 編碼的文件。如果播放器支持且擁有 H.265 編碼的視頻，則返回 H.265 視頻，否則返回原始視頻，從而實現 CDN 平台的 H.265 智能適配。H.265 自適應支持又拍雲存儲和又拍雲 CDN 兩種使用場景。
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