什麼是 HEVC / H.265？

相機、手機，甚至電視都在談 4K 影片的拍攝與播放，可見未來 10 年都是 4K 影片的天下。4K UHD 的尺寸是 3840 x 2160，比高清 HD 的 1920 x 1080 大了 4 倍，佔用的存儲空間也順理成章多了 4 倍。 意味下載和串流時，需要更多時間，或更大頻寬。如果希望佔用空間、下載時間及頻寬使用量都不變，便需用上新科技，高效視訊編碼 (HEVC) 便是為此而生。HEVC 的全寫是 High Efficiency Video Coding，也被稱為 H.265。

所有新技術都需要時間來普及。幸運地，4K UHD 藍光碟(Blu-rays)已陸續地採用了 HEVC 編碼，而著名影片播放軟件 VLC 的 3.0 版本也支援 HEVC 解碼了，加上 iPhone 影片已經直接以 HEVC 來壓縮，這些都加快了 HEVC 普及的步伐。

現在的 AVC / H.264

上段尾部出現了「壓縮」這個詞彙，說穿了所謂的編碼其實就是影片壓縮的演算法。Blu-ray 裡的影片，還是 YouTube 上的影片都是經過壓縮的，否則，檔案的大小會增加幾十倍。

聰明的讀者一定猜到進階視訊編碼 (Advanced Video Coding, 簡寫 AVC) / H.264 是現今普及的視頻壓縮技術，而 HEVC / H.265 則是次世代的王者。在說明 HEVC 何解比 AVC 出色前，先了解一下影片的壓縮原理。

偵內壓縮

每幀(Frame)影片上，壓縮演算法先把影像分割成若干小區塊，再找出擁有相近顏色的區域，如天空、牆壁、水泥路。記錄每一區塊的顏色總比記錄每一像素的色彩來得省位，達至「瘦身」之效。



由於整個壓縮過程只參考到影片上的一幀，此演算法被叫作「偵內壓縮」(Intra-frame compression)。

偵間壓縮

AVC / H.264 除運用「偵內壓縮」外，也會檢查前後數幀來算出可壓縮的部份。由於牽涉數幀視頻，此演算法被名為「偵間壓縮」(Inter-frame compression)。



偵間壓縮的原理很簡單。同樣地，演算法會把畫面分割成許多小區塊，然後尋找每幀影片間，哪些小區塊是不變的。如以腳架拍攝人物，只有主角在大幅度移動。既然往後數十幀的背影都不變，何不只記錄一幀的背景， 再把它重複套到往後的影像上。以每秒 60 幀計，一秒的背景定格已可節省不少存儲空間。

當然，以上的偵內和偵間壓縮原理都被簡化了，真實的演算法涉及很繁雜的數學運算，也需要平衡壓縮比率與畫質。

新的 HEVC / H.265

為什麼 HEVC / H.265 會是下一代的影片編碼制式？只因它的視頻壓縮技術比 H.264 更有效率。

其實 H.264 在壓縮技術上已非常出色，容許不同形狀及大小的小區塊，可惜區塊的最大尺寸限於 16 x 16 像素。 H.265 把它輕輕改良，把小區塊的最大尺寸增至 64 x 64，是 16 x 16 的 16 倍，減少了需要被記錄的區塊數量，檔案的大小也相繼變小了。 還有，HEVC 可以把檔案壓縮得比 AVC 少一半，但仍能保持相同的畫質。這點很重要，4K 影片的尺寸比 HD 的大了 4 倍，但畫質不變，只是檔案略大了一點。這樣，數據中心和用家都不用刻意增加存儲空間和頻寬。

缺點

更高的壓縮比率意味套用了更複雜的演算法，更大量的數學運算。別忘記，普及的幀率(Frame Rate)已由 24/fps 增至 60/fps。更繁複的算式和更高的幀率都大大影響到播放 4K 影片的流暢度。

和其他碼編一樣，可以使用軟件以 CPU 替 HEVC 解碼，或使用支援 HEVC 的顯示卡，以硬體 (GPU) 來解碼。 無論使用 CPU 還是 GPU 解碼，它們都要支援 HEVC，否則不可流暢地播放 HEVC 影片。Intel 和 AMD 第 6 代或以後的 CPU 和 NVIDIA GeForce 950 或更新的顯示卡都可流暢地播放 HEVC。 別忘了播放軟件也需要支持 HEVC 編碼，幸運地，鼎鼎大名的 VLC 3.0 已支援 HEVC。

隨著更多硬體和軟件對 HEVC 的支援，相信它很快便會普及起來。

蘋果公司不單是 HEVC 視頻編碼的先行者，更是 HEIC 照片格式的推動者，大家可參閱《【攝影名詞】什麼是 HEIF/HEIC 照片格式？蘋果助攻的 JPEG 終結者》一文。