高效率視像編碼

H.265，又稱 HEVC（High Efficiency Video Coding，高效率視頻編碼），是由 ITU-T 與 ISO/IEC 聯合制定的視頻壓縮標準。兩家組織的專家於 2010 年組成聯合視頻編碼協作組（Joint Collaborative Team on Video Coding，JCT-VC），第一版在 2013 年獲批，分別編號為 ITU-T H.265 和 ISO/IEC 23008-2；在 MPEG 標準體系中，它也稱 MPEG-H Part 2。

H.265 與 HEVC 是同一標準的兩種名稱。

前者來自 ITU-T 建議書編號，後者是標準簡稱。

HEVC 延續幀內預測、運動補償、變換、量化和熵編碼組成的混合編碼框架，但重新設計了圖像分區、預測與並行處理機制，以適應從低分辨率視頻到超高清節目的不同應用。HEVC 不再以固定的 16×16 宏塊作為頂層圖像單位。畫面先劃分為編碼樹單元，其亮度區域在第一版常可達到 64×64 個採樣點，再按照四叉樹遞歸拆分為編碼單元。一個較大的平坦區域可以由少量大塊表示，物體邊緣、文字或複雜運動則可使用較小分區。編碼單元之下還區分用於描述幀內或幀間預測區域的預測單元，以及承載殘差變換結構的變換單元；預測和變換邊界因此不必完全重合。幀內預測提供平面、直流和 33 種角度模式，從已經重建的相鄰採樣推斷當前塊。方向數量的增加有助於描述斜線、輪廓和規則紋理，卻也讓編碼器面對更多候選方案。幀間預測可以使用多個參考畫面、四分之一亮度採樣精度的運動矢量、合併模式和高級運動矢量預測；規範定義怎樣表達和解碼這些資訊，不規定編碼器必須採用何種搜索算法。

殘差變換的方形尺寸可從 4×4 擴展到 32×32。較大的變換適合變化平緩的區域，較小的變換用於細節和邊緣；量化仍是有損壓縮中造成資訊捨棄的主要步驟。HEVC 統一使用 CABAC 進行熵編碼，沒有保留 H.264 中 CAVLC 與 CABAC 並列的選擇。環路處理包括去塊濾波和樣點自適應偏移：前者減輕分區邊界處的不連續，後者按照重建採樣的類別施加偏移，以修正某些量化誤差。處理後的畫面會進入解碼畫面緩衝並用於後續預測。

為配合多核處理和硬件流水線，HEVC 規定切片、圖塊與波前並行處理。圖塊把畫面劃為近似獨立的矩形區域，適合並行解碼或局部訪問；波前並行處理允許相鄰編碼樹單元行在滿足少量依賴後交錯啓動。並行邊界會減少部分跨區預測或上下文繼承，使用過多時可能降低壓縮效率，因此編碼器需要在速度、延遲、錯誤隔離和碼率之間取捨。

碼流以網絡抽象層單元組織，並通過視頻參數集、序列參數集和圖像參數集傳遞解碼配置。HEVC 還區分 IDR、BLA、CRA 等隨機訪問圖像：它們對解碼從何處開始、此前圖像能否繼續作為參考以及開放式圖像組怎樣銜接具有不同語義，不能一概用“關鍵幀”代替。顯示順序也可以不同於解碼順序。

第一版定義 Main、Main 10 和 Main Still Picture 三種主要配置文件。Main 面向 8-bit 4:2:0 視頻，Main 10 把允許位深擴展到 10-bit，Main Still Picture 用於單幅圖像。後續範圍擴展增加更高位深、4:2:2、4:4:4、RGB、僅幀內和專業製作相關能力，另有可伸縮、多視角、三維視頻及屏幕內容編碼等擴展。級別限制畫面尺寸、採樣處理率和緩衝資源；Main Tier 與 High Tier 則為部分級別規定不同的最大碼率。僅檢測到 HEVC，不能據此推斷視頻必然是 10-bit、4K 或 HDR。

HEVC 是壓縮碼流標準，不是容器。

它可以封裝在 MP4、QuickTime、Matroska、MPEG-2 Transport Stream 和 M2TS 中，也可以作為裸碼流保存。容器負責樣本時間、軌道、音頻、字幕和文件級元數據，視頻色彩描述與 HDR 元數據還涉及相應的碼流和應用規範；把文件擴展名從 MKV 改為 MP4 不會改變內部 HEVC 的編碼內容。Ultra HD Blu-ray 使用 HEVC Main 10 承載最高 3840×2160、10-bit 的主視頻，廣播和流媒體也常以 HEVC 傳送超高清或高動態範圍節目。不過 HEVC 本身同樣可以編碼標準清晰度、1080p、8-bit 或標準動態範圍視頻。普通 Blu-ray 的 BDMV 規範與 Ultra HD Blu-ray 的 ROM4 規範不同，前者支持 AVC、VC-1 和 MPEG-2 Video，並不因播放器具有某種 HEVC 文件播放功能而自動兼容 UHD 光盤。

“相同畫質下節省約一半碼率”是描述 HEVC 設計目標和特定測試結果的概括，不是對所有素材與設置都成立的固定比例。分辨率、噪聲、運動複雜度、編碼器實現、搜索深度和速度預設都會改變比較結果。x265 是常見的 HEVC 軟件編碼器，硬件編碼器和其他軟件也能生成合規碼流；實現名稱不應替代 H.265 / HEVC 作為編碼標準名稱。