2023 年最新版 H.264 和 H.265 视频编码技术指南

正文

在移动端进行音视频开发不同于一般的 UI 业务逻辑工作，它需要您具备一定的音视频基础知识。其中，编解码器是音视频开发中的核心技术之一，掌握编解码器的特性、码流结构、重要信息以及工作原理对于开发人员来说至关重要。

H.264 和 H.265 的基本概念

H.264 和 H.265 是两种流行的视频编码标准，由国际电信联盟 (ITU) 制定。

• H.264（又称 AVC） ：发布于 2003 年，是目前最常用的视频编码标准之一。它具有较高的压缩率和较好的图像质量，被广泛应用于 DVD、蓝光、电视广播等领域。

• H.265（又称 HEVC） ：发布于 2013 年，是 H.264 的下一代标准。它在保持相同图像质量的前提下，压缩率比 H.264 高出 50% 以上，被认为是下一代视频编码标准。

H.264 和 H.265 的码流结构

H.264 和 H.265 的码流结构大致相同，都包含以下几个部分：

• 序列参数集 (SPS) ：包含序列级别的信息，如视频的分辨率、帧率、色彩空间等。

• 图像参数集 (PPS) ：包含图像级别的信息，如图像的编码类型、参考帧的数量等。

• 访问单元 (AU) ：包含一个或多个视频帧的数据，是编码的基本单位。

• NAL 单元 ：网络抽象层 (NAL) 单元是 AU 的封装格式，用于在网络上传输。

H.264 和 H.265 的重要信息

在 H.264 和 H.265 码流中，有一些重要的信息值得关注：

• SPS 和 PPS ：SPS 和 PPS 是视频编码器的配置信息，用于指导视频解码器进行解码。

• 关键帧 (I 帧) ：关键帧是独立编码的帧，不依赖于其他帧。它通常具有较高的质量，但压缩率也较低。

• P 帧和 B 帧 ：P 帧和 B 帧是参考帧，它们依赖于其他帧进行编码。P 帧只参考前面的帧，而 B 帧可以同时参考前面的帧和后面的帧。

• 开始码 (Start Code) ：开始码用于标识 NAL 单元的开始位置。

H.264 和 H.265 的工作原理

H.264 和 H.265 的工作原理大致相同，都遵循以下几个步骤：

1. 预处理 ：将原始视频帧进行预处理，包括色彩空间转换、帧缩放、去隔行等。

2. 帧内预测 ：对当前帧的每个像素进行预测，预测值通常来自相邻帧或当前帧本身。

3. 帧间预测 ：对当前帧的每个像素进行帧间预测，预测值通常来自相邻帧。

4. 变换 ：将预测残差进行变换，将时域信息转换为频域信息。

5. 量化 ：将变换后的系数进行量化，以减少数据的冗余。

6. 熵编码 ：对量化后的系数进行熵编码，以进一步减少数据的冗余。

硬件编解码

硬件编解码是指使用专门的硬件设备进行视频编码和解码。硬件编解码器具有较高的性能和较低的功耗，非常适合于移动设备和嵌入式设备。

码流分析

码流分析是指对视频码流进行分析，以提取出有用的信息。码流分析可以用于视频质量评估、带宽优化、网络故障诊断等。

总结

H.264 和 H.265 是目前最常用的两种视频编码标准。它们具有较高的压缩率和较好的图像质量，被广泛应用于各种领域。掌握 H.264 和 H.265 的基本概念、码流结构、重要信息以及工作原理，对于视频编码开发人员来说至关重要。