初识HEVC/H.265

这一年来，公司不断地打算上H.265。但似乎支持H.265码编的芯片不多，但业内不断宣扬，我们也要跟上时代。趁休息，就去了解了解相关的东西，以免被问到回答不上来。

一、标准

HEVC，是“High efficiency video coding ”的简称，也叫H.265。很多年前就开搞了，到2013年终于出了1.0版本。到目前为止，一共发布了3个版本。最新为2015年4月的3.0版本。不同版本个别语法有一点点不同，但整体上框架没变。比如1.0版本的VPS前面的字段为vps_reserved_three_2bits，占用2比特。而在后续版本该字段分别为vps_base_layer_internal_flag和vps_base_layer_available_flag，分别占用1比特。类似的还有很多。

网上很多文章使用1.0版本的语法，建议在学习时把3个版本的标准文档都下载。

HEVC/H.265学习大本营地址：https://hevc.hhi.fraunhofer.de/。这个网站上有标准下载地址、相关论文，以及HEVC测试模型HM代码。

标准下载地址：http://www.itu.int/rec/T-REC-H.265/en

关于H.265的分析工具，网络有不少，但都是收费的，而且价格还不菲。试用版本要么只能用几天，要么只能看视频前20帧。不过对于初步了解H.265似乎足够了。

CodecVisa工具下载：http://www.codecian.com/

H265VideoESViewer工具下载：http://www.jongbel.com/manual-analysis/hevch-265-video-es-viewer/

网络上有很多讲解和分析的文章，此处不展开。

二、测试模型HM

HM代码下载：https://hevc.hhi.fraunhofer.de/svn/svn_HEVCSoftware/tags/。似乎该网站没有提供压缩包下载，只能使用svn下载。目前最新版本16.6。如果下载整个SVN，占用空间将会很大，因此只需下载自己想研究的版本即可。另外要说明一点，不同版本对应的HEVC标准版本不同。如果标准使用最新的，HM代码也建议使用最新的。

HM可以在linux或windows编译，说实话，跟踪代码及调试，还是windows方便。我安装的是VS2010，双击\build\HM_vc10.sln即可进行编译。生成文件位于：\bin\vc10\Win32\Debug。该目录有几个exe文件：

解码器：TAppDecoder.exe
编码器：TAppEncoder.exe

编码使用示例：
1、YUV原始序列：suzie_qcif.yuv
2、从\cfg目录拿拷贝encoder_intra_main.cfg文件。
3、新建YUV配置文件suzie_qcif.cfg，内容：
#======== File I/O ===============
InputFile                     : suzie_qcif.yuv
InputBitDepth                 : 8           # Input bitdepth
FrameRate                     : 30          # Frame Rate per second
FrameSkip                     : 0           # Number of frames to be skipped in input
SourceWidth                   : 176        # Input  frame width
SourceHeight                  : 144         # Input  frame height
FramesToBeEncoded             : 50         # 编码50帧

在cmd命令行输入：
TAppEncoder.exe -c encoder_intra_main.cfg -c suzie_qcif.cfg

之后便会生成HEVC码流文件str.bin。

下面再介绍一下编码参数。
在cfg目录下有很多encoder_xx.cfg文件，这些文件就是重要参数的配置文件，比如profile、GOP大小、QP，等。
BitstreamFile：输出码流文件，上面示例encoder_intra_main.cfg文件使用的就是默认值str.bin。
InputFile：输入文件，上面示例是另建文件配置。
SourceWidth、SourceHeight：输入源文件的宽、高
InputBitDepth：输入位深，常见YUV一般为8位。
InternalBitDepth：编码器使用的位深。等同于输出位深OutputBitDepth。
FrameRate：帧率
FramesToBeEncoded：编码帧数，注意，当profile为main-still-pictur，必须为1
Profile：指定码流的profile。取值有：main main10 main-still-picture main-RExt, high-throughput-RExt, main-SCC，等等。
Level：指定码流的level。取值：none、1, 2, 2.1, 3, 3.1, 4, 4.1, 5, 5.1, 5.2, 6, 6.1, 6.2, 8.5。
Tier：指定码流的tier，只有main或high。
IntraPeriod：I帧间隔
GOPSize：GOP大小
注意：IntraPeriod和GOPSize这两个参数有点复杂，一些都选1，即都是I帧，如果不是，还要设置一些参数，例子见encoder_lowdelay_main_rext.cfg。
QP：指定量化参数。默认为30，HEVC范围为0~51。值越大，压缩越好，文件体积越小，但质量越差。

李迟 2015.9.6