HEVC（High Efficiency Video Coding，高效视频编码）是一种先进的视频压缩标准，由国际电信联盟（ITU-T）视频编码专家小组（VCEG）和国际标准化组织/国际电工委员会（ISO/IEC）移动图像专家组（MPEG）共同开发。HEVC是H.264/AVC的继任者，旨在提供更高的压缩效率和更好的视频质量。
HEVC的背景与发展
H.264/AVC标准在高效压缩效率和良好网络亲和性方面得到了广泛认可，但随着高清、3D、无线移动等视频应用趋势的兴起，现有的H.264编码标准的压缩效率不足以应对高清、超高清视频应用的需求。因此，国际电联组织（ITU-T）和移动视频专家组（MPEG）成立了视频编码联合小组（JCT-VC），致力于开发新一代视频压缩标准。
HEVC的主要特点
- 更高的压缩效率：HEVC的目标是实现与H.264/AVC相当的视频质量，同时将比特率减少50%。这意味着在相同画质下，HEVC的视频文件可以比H.264小得多，或者在相同文件大小下提供更高的画质。
- 支持更高的分辨率：HEVC支持高达8192×4320的8K超高清分辨率，适用于超高清电视（UHD-TV）等苛求的应用和服务。
- 更灵活的编码结构：HEVC采用了更加灵活的编码结构，包括编码单元（CU）、预测单元（PU）和变换单元（TU），使得变换、预测和编码各个处理环节更加灵活，更符合视频图像的纹理特征。
- 改进的预测机制：HEVC引入了基于模型/对象的编码思想，如MPEG-4，以及视频编码可伸缩性（SVC）和多视角编码等。在预测方面，HEVC采用了基于模型/对象的编码思想，如MPEG-4，以及视频编码可伸缩性（SVC）和多视角视频编码（MVC）等。
- 更精确的运动补偿：HEVC允许预测块以不同的块大小编码残差误差，每个顶级编码单元（CTU）首先编码为预测四叉树，然后编码残差误差。HEVC可以更精确地编码运动矢量，提供更好的预测块和更少的残差误差。
- 改进的去块滤波器：HEVC改进了去块滤波器，以减少量化和块预测引起的阻塞伪影。
- 自适应运动矢量预测：HEVC包括自适应运动矢量预测，一种新的方法来改善互预测。
- 样本自适应偏移（SAO） ：HEVC包括样本自适应偏移，一种额外的滤波器，减少块边缘的伪影。
HEVC的应用场景
HEVC在高清视频传输、视频存储、视频播放等领域有广泛应用，如流媒体服务、数字电视、蓝光光盘、监控系统等。市面上有许多HEVC编解码器，如H.265编解码器、X265编解码器等，用于视频的编码和解码。
HEVC的挑战与限制
尽管HEVC在压缩效率和视频质量方面具有显著优势，但其更高的计算复杂度可能导致编码和解码时间增加，并且需要更强大的硬件支持。因此，HEVC的采用速度有所放缓，尤其是在较旧或功能较弱的设备上。此外，HEVC受专利保护，使用成本可能较高，但也有开源实现。
HEVC的未来发展方向
HEVC的后续版本Versatile Video Coding（VVC）预计将于2020年完成，目标是提供比HEVC更高的编码效率。此外，HEVC还在不断扩展，包括三维视频、立体视频、多视角视频的编码技术，分层HEVC编码技术，以及将人类对视频图像的认知模型融入到视频编码算法中等。
总结
HEVC是一种先进的视频压缩标准，旨在提供更高的压缩效率和更好的视频质量。它在高清和超高清视频传输、在线视频流媒体、视频通信和会议、移动设备以及数字广告显示等场景中发挥重要作用。尽管HEVC在计算复杂度和专利保护方面存在一定的挑战，但其在视频质量和带宽效率方面的优势使其成为未来视频编码的标准之一