最近，苹果最新系统 iOS 11 以及 macOS High Sierra 都已经更新了对 HEVC（H.265） 编码的支持。

更新了系统的设备均能查看、编辑 HEVC 编码的媒体，而最新的苹果设备还能够拍摄 HEVC 编码格式的视频。

HEVC 比前一代的 H.264 占用更少的空间。

这篇文章就顺者 HEVC 编码来说明一下各个视频编码以及视频格式。

1 HEVC（H.265）编码与视频压缩算法

1.1 HEVC

HEVC（全称：High Efficiency Video Coding，高效率视频编码），HEVC 编码又称 H.265/MPEG-H Part 2，是由 MPEG（Moving Picture Experts Group，运动图像专家组）和 ITU-T VCEG（Video Coding Experts Group，视频编码专家组）联合发布的一种视频压缩标准。

这两个专家组和他们分别所在的机构以及更多的标准制定机构会在下文进行说明。

HEVC 编码有多高效呢，简单来说，在保持相同影像质量的同时，HEVC 编码的视频所占的空间要比 H.264 节省近一半的空间。

HEVC 编码流程 [1]

HEVC 的编码过程类似于 H.264/AVC 的编码以及其它视频压缩的编码，采用的都是 Hybrid Video Coding（混合视频编码）的架构，不过在细节方面做了一些改进。

1.2 视频压缩算法

这里借梳理 HEVC 编码的过程来说一下视频压缩的算法。

Hybrid Video Coding 视频编码器 [2]

上图为 Hybrid Video Coding 编码的流程，与 HEVC 相较，都存在帧间/帧内预测（Inter/Intra Prediction）、转换 （Transform）、量化 （Quantization）、熵编码（Entropy Coding）等模块。

而 HEVC 在此基础上将输入视频分割成不同大小的 CTU（Coding Tree Unit，编码树单元），不同与 H.264 及其他编码格式 16⨉16 像素的等份切割，HEVC 可以根据视频的颜色范围选择从 8⨉8 至 64⨉64 大小的 CTU。

CTU 分割方法 [1]

举一个更直观一点的例子，如下图的车子：信息量较少的车体红色部位划分的 CTU 就较大；轮胎部分则划分的 CTU 较小。

H.264 与 HEVC 中 CTU 的比较 [3]

通过根据视频的特征分配 CTU 的方法，有效提高了编码效率；同时 HEVC 帧内编码将预测的方向性增加到 33 种，并加入平面预测（Planar Prediction）产生平滑的取样面。不过这种方式的编码会让解码器所需的运算量上升。

目前越来越多的设备支持 HEVC 编码的视频，拥有更低的码率和更高的清晰度，随着播放器的解码效率越来越高，视频将会来到 HEVC 的时代。

HEVC 支持列表 [4]

上表为 HEVC 未来将支持的视频格式。

2 视频标准及其制定者

上文有提到 MPEG 和 VCEG，这两个组织都是视频标准的制定者，下文就说一下这些标准的制定者。

MPEG（Moving Picture Experts Group，运动图像专家组）

MPEG 是 IOS（International Organization for Standardization，国际标准化组织）和 IEC （International Electrotechnical Commission，国际电工委员会）的下属机构，主要致力于规定视频与音频的压缩以及传输的标准。

我们所熟知的 MP3（MPEG-1 Layer 3）有损压缩格式就是出自于 MPEG 之手。

MPEG 制定的标准主要包括 MPEG-1（VCD 使用）、MPEG-2（DVD 使用）、MPEG-4（BD 蓝光光盘使用）。

MPEG 还制定了 MPEG-1·2·3·4·7·21·A·B·C·D·E·V·M·U·H·DASH 标准，笔者就不赘述了，大家如果感兴趣可以访问 MPEG 的官方网站来查询详细的标准 ^{[5]} 。

值得一提的是 MPEG-H Part 2 正是 HEVC 编码。

ITU（International Telecommunication Union，国际电信联盟）

ITU 是主要致力于制定信息以及通讯技术标准的国际组织，主要分为三个部分：ITU-R（Radiocommunication Sector，无线电通信部门）、ITU-T（Standardization Sector，标准化部门）、ITU-D（Development Sector，发展部门） ^{[6]} 。

ITU-R 主要负责国际无线电频段资源的划分，与视频相关的各类标准也是有其负责的。我们熟知的 Rec.709 标准就是由 ITU-R 制定的。有关 Rec.709 的内容可以参考我之前的回答：如云般飘过：视频调色过程中 Log 转 Rec.709 的 LUT 的意义？

ITU-T 旗下的 VCEG（Video Coding Experts Group，视频编码专家组）与 IOS 旗下的 MPEG 联合制定了各项视频压缩标准，如上文提到的 H.265/MPEG-H Part 2 HEVC、H.264/MPEG-4 AVC。

SMPTE（The Society of Motion Picture and Television Engineers，电影与电视工程师协会）

SMPTE 是位于美国的一个国际性组织，该组织制定了多项电影和电视行业的标准。

电视台休息

每周二电视台休息时候都会出现上图的画面，通常还伴有高频的声音，逼迫我们放弃打开电视，俗称星期二的噩梦（不过现在已经很少看到这个了）。这里测试图中的各种颜色就是源于 SMPTE 彩条。

原始的 SMPTE 彩条为：

SMPTE 彩条 [7]

SMPTE 彩条主要用途是测试设备的颜色表现（色度、饱和度、亮度的校正）。同时 SMPTE 彩条还扮演着提示 Signal Not Found（信号丢失） 的角色。

谢尔顿也穿过 SMPTE 彩条的衣服。⬇

Signal Not Found

如果大家想重温星期二的噩梦的话，可以戳下面的视频，已经把声音（1000Hz 正弦波背景音）添加到了最后，可以稍微调小音量观看。

https://www.zhihu.com/video/994235104633516032

SMPTE 还制定了电视和电影的格式标准，电视是 NTSC（National Television Standards Committee，美国电视标准委员会） 标准，电影则是 DCP（Digital Cinema Package，数字电影包） 标准。详细的标准亦可参考官方网站。 ^{[7]}

还有诸如 MXF（Material eXchange Format，素材交换格式） 封装器也是出自 SMPTE 之手。MXF 具有非常完善的时码，对元数据格式也非常支持，可以跨系统运行。几乎所有剪辑软件都支持 MXF 格式的素材。

关于视频格式的内容就写到这里，如有错误或遗漏，欢迎在评论区指正。

如果大家有其他内容想了解，也可以写在评论里。

没有微信公众号，只在专栏里写些东西，顺便自己也可以学习，欢迎关注。

参考资料

[1] HEVC 白皮书 | 2012_12_IEEE-HEVC-Overview.pdf

[2] DIC_hybrid_video_coding_07.pdf

[3] H.265 standard finalized, could finally replace MPEG-2 and usher in UHDTV – ByJoel Hruska

[4] HEVC – Wikipedia | https://en.wikipedia.org/wiki/High_Efficiency_Video_Coding

[5] MPEG 官网 | https://mpeg.chiariglione.org/standards

[6] ITU 官网 | ITU: Committed to connecting the world

[7] SMPTE 官网 | https://www.smpte.org