H.264与H.265的主要差异

本文介绍: H.265仍然采用混合编解码，编解码结构域H.264基本一致，本文从各个性能指标和实现细节阐述两者不同。

H.265仍然采用混合编解码，编解码结构域H.264基本一致，

H.265与H.264的主要不同

编码块划分结构：采用CU (CodingUnit)、PU(PredictionUnit)和TU(TransformUnit)的递归结构。
并行工具：增加了Tile以及WPP等并行工具集以提高编码速度
滤波器：在去块滤波之后增加了SAO（sample adaptive offset）滤波模块
基本细节：各功能块的内部细节有很多差异

H.265的编码框架图

在这里插入图片描述

H.265和H.264的性能比较

压缩效率：

H.265相对于H.264提供更高的压缩效率，即在相同画质下，H.265可以提供更小的文件大小或更高的画质。
H.265通常能够提供30%到50%的比特率节省，这使其在相同网络带宽条件下能够传输更高质量的视频。

码率控制：

H.265引入了更多的码率控制方法，以适应不同应用场景和网络条件。这包括CU（Coding Unit）层面的码率控制和TU（Transform Unit）层面的码率控制等。

分辨率和帧率：

H.265相对于H.264对于更高的分辨率和帧率有更好的支持，这对于4K、8K视频以及高帧率视频（如60fps或120fps）是很重要的。

并行处理：

H.265对并行处理的支持更好，有助于在多核处理器上实现更高效的编解码。

编解码复杂性：

H.265的编码和解码相对于H.264更加复杂，这也导致了更高的计算要求。因此，H.265通常需要更强大的硬件支持来实现实时编解码。

实时性：

H.264在实时性方面相对更好，这使其在一些实时应用中仍然被广泛使用。而H.265可能在一些对实时性要求较高的场景中面临一些挑战。

H.265和H.264的细节比较

块划分结构

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H.264 使用所谓的宏块，即跨越 4×4 到 16×16 像素的处理单元。H.265 使用一种较新的块结构，称为编码树单元（CTU），它可以处理高达 64×64 像素的大小。

在H.265中，将宏块的大小从H.264的16×16扩展到了64×64，以便于高分辨率视频的压缩。同时，采用了更加灵活的编码结构来提高编码效率，包括编码单元（CodingUnit）、预测单元（PredictUnit）和变换单元（TransformUnit）。这三个单元的分离，使得变换、预测和编码各个处理环节更加灵活，有利于各个单元更优化的完成各自的功能，也有利于各环节的划分更加符合视频图像的纹理特征。

H.264 与 H.265：所需的平均带宽

分辨率	H.264/AVC	H.265/HEVC
480p分辨率	1.5 Mbps	0.75 Mbps
720p分辨率	3Mbps	1.5 Mbps
1080p分辨率	6 Mbps	3 Mbps
4K分辨率	32 Mbps	15 Mbps

帧内预测模式

H.265是在H.264的预测方向基础上增加了更多的预测方向
H.265：CU块，亮度有35种预测方向，色度有5种预测方向
H.264：亮度 4×4块9个方向，8×8块9个方向，16×16块4种方向，色度4种方向

帧间预测

H.265是在H.264基础上增加插值的抽头系数个数，改变抽头系数值以及增加运动矢量预测值的候选个数，用来达到减少预测残差的目的。
H.265的增加了运动矢量预测值候选的个数，而H.264预测值只有一个。
H.265与H.264一样插值精度都是亮度到1/4，色度到1/8精度，但插值滤波器抽头长度和系数不同。

技术差异表格如下

	H.264	H.265
宏块大小	4 * 4 ~ 16 * 16	4 * 4 ~ 64 * 64
lnter MVP预测方法	空域中值MVP预测	空域加时域MVP预测空域加时域的Merge/Skip
Intra预测	亮度4 * 4:9种亮度8 * 8 ：9种亮度16 * 16: 4种预测模式色度：4种预测模式	亮度CU块：总共35种预测模式色度CU块：5种预测模式
变换	DCT 4 4/16 16	DCT 44/8 8/16 * 16/32 32 DST 4 4
滤波器	4 * 4 和8 * 8	8 * 8以上的CU、PU、TU边界去块滤波 SAO滤波器
熵编码	CAVLC及CABAC	CABAC
其他	FMO映射关系	WPP、Tile以及dependent