视频编码有关知识
视频编码技术-PPT
1.视频信号的数字化 2.视频文件格式 3.视频压缩编码原理 4.视频压缩标准
学习目标
掌握视频数字化方法 了解视频文件格式 掌握视频压缩编码原理（预测编码、变换编
码、统计编码原理）
理解视频压缩标准（ MPEG标准 ）
3.1 视频信号的数字化
1.视频相关的基本概念
所谓视频（video frequency ），连续的图像变化每秒 超过24帧（frame）画面以上时，根据视觉暂留原理，人 眼无法辨别单幅的静态画面，看上去是平滑连续的视觉效 果，这样连续的画面叫做视频。即视频是由一系列单独的 静止图像组成，其单位用帧或格来表示；
（1）本地影像视频格式
－MOV格式，美国Apple公司开发的一种视频格式，默认 的播放器是苹果的QuickTime Player。具有较高的压缩比率 和较完美的视频清晰度等特点，但其最大的特点还是跨平 台性，即不仅能支持Mac OS，同样也能支持Windows系列。
Avid Media composer非线性编辑软件支持该格式。
同步信号
)
地(色度)
S-Video四芯插头（座）
地(亮度)
2.视频的采集及数字化
视频采集卡的接口
莲花接头
2.视频的采集及数字化
视频采集卡的接口 IEEE1394接口
IEEE1394是一种外部串行总线标准，800Mbps的 高速。1394接口具有把一个输入信息源传来的数据向 多个输出机器广播的功能，特别适用于家庭视听的连接。 由于该接口具有等时间的传送功能，确保视听AV设备 重播声音和图像数据质量，具有好的重播效果。
人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂 的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，而能继续保 留其影像0.1-0.4秒左右，这种现象被称为视觉暂留现象。
数字视频基础知识
数字视频基础知识数字视频是现代社会中广泛应用的一种媒体形式。
它以数字信号为基础，通过图像编码、传输和解码等技术，实现对视频图像的采集、处理和展示。
数字视频的应用领域涉及电视、电影、广告、网络视频等众多领域。
本文将介绍数字视频的基础知识，包括视频编码、视频格式、视频分辨率和帧率等方面。
一、视频编码数字视频的编码技术是将连续的视频图像序列转化为数字信号的过程。
常见的视频编码标准有MPEG-2、H.264、H.265等。
这些编码标准通过对图像进行压缩，实现了视频数据的高效传输和存储。
视频编码的核心原理是空间和时间的冗余性去除，即通过图像的相似性和相邻帧之间的相关性，减少视频数据的冗余程度。
二、视频格式视频格式是指数码视频文件的存储和传输格式。
常见的视频格式包括AVI、MOV、MP4、MKV等。
这些格式不仅包含视频数据，还可以携带音频数据、字幕等相关信息。
不同的视频格式适用于不同的应用场景，选择合适的视频格式可以提高视频的传输和播放效果。
三、视频分辨率视频分辨率是指视频图像的大小和清晰度程度，通常以像素为单位来表示。
常见的视频分辨率有1080p、720p、480p等。
数字视频的分辨率决定了图像的细节和清晰度，高分辨率的视频图像能够更真实地还原真实场景，但也需要更大的存储和传输带宽。
四、帧率帧率是指视频中每秒显示的图像帧数。
常见的帧率有24fps、30fps、60fps等。
帧率的选择直接影响到视频图像的流畅度和感官效果。
较低的帧率可能导致视频卡顿和画面不连贯，而较高的帧率则能够呈现出更加细腻和流畅的动态效果。
五、视频编解码器视频编解码器是视频编码和解码的工具软件或硬件。
常见的视频编解码器有X264、X265、FFmpeg等。
视频编解码器的作用是将视频数据进行压缩编码和解码还原，实现视频文件的传输和播放。
六、数字视频的应用数字视频在现代社会中有着广泛的应用。
电视、电影、广告等传统媒体领域，数字视频成为了主流媒体形式。
第四章 视频编码基础讲解
5）看成无穷阶马尔可夫信源，则信源熵：
H ( X ) 1.4比特/符号
信源相对熵：
H(X) Hmax ( X )
1.4 4.76
0.29
信源冗余度： E 1 H ( X ) 1 0.29 0.71
Hmax ( X )
第四章 视频编码基础
练习: 一个信源X和一个字母集合A如下
C 0.022 L 0.032 U 0.023
D 0.032 M 0.020 V 0.008 H1( X ) ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱH01( X )
E 0.103 N 0.057 W 0.018 F 0.021 O 0.063 X 0.001 G 0.015 P 0.015 Y 0.016
27
p(xi )lb p(xi ) i1
（2）有损压缩：失真度编码或熵压缩编码。即丢 掉大量冗余信息来降低数字图像所占的空间，解码 图像和原始图像是有差别的，允许有一定的失真。
第四章 视频编码基础
2、按压缩编码算法原理分类
基于图像统计特性 基于人眼视觉特性(重要性) 基于内容(对象) 基于模型
(1) 基于图像信源统计特性的压缩方法，有预测编码、 变换编码、霍夫曼（Huffman）编码、算术编码、 游程编码等。
84
第四章 视频编码基础
4.3 熵编码 (Entropy Coding)
是无损编码，其基本原理是去除图像信源在 空间和时间上的相关性，去除图像信源像素值的 概率分布不均匀性，使编码码字的平均码长接近 信源的熵而不产生失真。
熵编码多用可变字长编码VLC实现，即对信 源中出现概率大的符号赋予短码，对出现概率小 的符号赋予长码，从而在统计上获得较短的平均 码长。
视频编码
其他的变长编码 与哈夫曼和基于哈夫曼的编码一样,一些其他的 VLC方法被用在了视频 编码的程序中.基于哈夫曼 编码的一个很大的不利是它们对于传输错误是敏 感的.在VLC序列的错误会导致解码器损失同步信 息,不能正确地进行解码,这样就导致了使解码处于 混乱状态.一个预定义的编码表的缺点在于解码端 和编码端必须保存同样的码表.一个可代替它的方 式是用如果输入的符号已知时可自生成码的方法, 比如说指数Golomb编码法.
一个自然视频场景在空间和时间上是连续 的。用数字的形式表示一个视频场景包括 在空间对实际场景进行采样(通常是通过在 视频图形面上用长方形格处理)和时间采样 (以一系列以某时间间隔采样得到的静态帧 组成)。 每一个时空采样（像素）用一个数或一组 数来表示，用来描述采样点的亮度和色度。
一个可动的视频图像是通过对信号在周期性的时 间间隔上进行快照得到的 一个高的时间采样率(帧率)会产生更加平滑的运 动但是它就要求有更多的采样被捕捉并被保存。 在10帧每秒之下的帧率被用于一些很低码率的视 频通信中在10-20帧每秒是比较经典的低码率视频。 在25-30帧每秒进行采样是标准电视信号图象的采 样帧率50-60帧每秒就可以形成平滑的运动(代价 就是帧率太过高，传输和存储的压力大).
视频编码基础(2)
视频压缩(视频编码)是把数字视频流序列用 更少的数据位进行存放的方法 压缩包括一对互补的系统,一个编码器 (encoder)和一个解码器(decoder).编码器把原 数据在传输或存放之前转变为压缩格式(占 用更少的数据位),而解码器把压缩的格式转 换到原来的视频数据格式上. 编码器/解码器对经常被叫做 CODEC(enCOder/DECoder)
剪辑中编码格式名词解释
剪辑中编码格式名词解释
剪辑中的编码格式指的是视频或音频文件所使用的压缩算法和
数据格式。
这些编码格式可以影响文件的大小、质量和兼容性。
在
视频剪辑中，了解不同的编码格式对于选择合适的素材和输出格式
非常重要。
首先，让我们来看一下视频编码格式。
常见的视频编码格式包
括H.264、H.265、MPEG-2、MPEG-4等。
H.264是一种广泛使用的视
频压缩标准，它可以在保持相对较高质量的情况下显著减小文件大小。
H.265是H.264的升级版，提供更高效的压缩和更好的画质，
但是在一些老旧的设备上可能不太兼容。
MPEG-2常用于DVD视频，MPEG-4则常用于在线视频和流媒体。
接下来是音频编码格式。
常见的音频编码格式包括MP3、AAC、WAV、FLAC等。
MP3是一种广泛使用的有损压缩格式，它可以显著减
小音频文件的大小，但会损失一些音质。
AAC是一种更先进的音频
编码格式，提供更好的音质和压缩效率。
WAV是一种无损音频格式，保留了原始音频的所有信息，因此文件较大。
FLAC也是一种无损格式，相比WAV更高效地压缩音频文件。
在剪辑中，了解不同的编码格式可以帮助我们选择合适的素材和输出格式。
例如，如果我们需要在网络上分享视频，我们可能会选择H.264编码以确保良好的质量和较小的文件大小。
而如果我们需要制作高保真音频，我们可能会选择无损的音频编码格式，如WAV或FLAC。
总之，了解剪辑中的编码格式对于保证视频和音频质量，提高工作效率和兼容性非常重要。
希望这些信息对你有所帮助。
网络视频基础知识
网络视频基础知识随着互联网的发展和网络带宽的提高，网络视频已经成为人们日常娱乐和学习的重要方式。
无论是在家中观看电影、追剧，还是在办公室学习教育视频，网络视频都已经深入到我们的生活中。
在使用网络视频的过程中，了解基础知识非常重要，下面将为您介绍一些网络视频的基本概念和常用技术。
一、视频编码格式视频编码格式是指将视频信号转换成数字信号的一种技术，它对视频信号进行压缩和解压缩，以达到提高视频压缩比和保持视频质量的目的。
目前常见的视频编码格式有H.264、H.265、VP9等。
H.264是应用最广泛的视频编码格式，它能够在保持良好视频质量的同时，实现较高的压缩比，适用于各种网络环境。
H.265是H.264的升级版，它在保证同等画质的情况下，能够进一步减少视频数据量，降低带宽需求。
二、视频流媒体视频流媒体是一种通过互联网传输视频数据的技术。
在视频流媒体中，视频数据会被分成一系列的小数据包，通过网络传输到用户的终端设备，然后再根据播放需求进行解码和播放。
常见的流媒体协议有HTTP、RTMP、HLS等。
HTTP协议是目前应用最广泛的流媒体协议，它可以通过普通的HTTP服务器进行视频的传输，并且在传输过程中能够适应网络带宽的变化，提供更好的观看体验。
三、自适应码率技术自适应码率技术是一种根据用户的实际网络环境和设备性能来自动调整视频码率的技术。
在视频播放过程中，自适应码率技术可以根据网络带宽的情况，选择合适的视频码率进行播放。
如果网络带宽不稳定或者较低，自适应码率技术会自动选择较低的码率，以保证视频的连续播放和较好的观看体验。
而当网络带宽较高时，自适应码率技术则会选择较高的码率，以提供更清晰的视频质量。
四、4K、8K视频4K、8K视频是指视频的分辨率达到了4K（3840×2160像素）或者8K（7680×4320像素）。
随着显示设备的发展和技术的进步，4K、8K视频已经逐渐进入人们的视野。
影视制作必学视频编码知识实用1篇
影视制作必学视频编码知识实用1篇影视制作必学视频编码知识 1下面是视频中涉及到的主题：1、什么是编码——它和container 有什么不同2、不同类别的编码——David 总是在同一个项目中使用4个不同编码的原因3、位深——什么是位深,它为什么很重要4、色度抽样——4：4：4,4：2：2,4：2：05、空间压缩和阻塞6、时间压缩——长GOP 编码,帧间压缩和所有的I 编码7、无损压缩vs. 失真压缩——图片压缩和数据压缩的不同之处8、位速率——位速率的计算和kbps/kBps/Mbps/MBps之间的差别9、Raw ——原始材料、压缩材料和未压缩材料的区别David解释说,不同的编解码用在不同的情况下,而这取决于你是选一个编码作为主要扑捉编码还是用它来做编辑、传递或归档的工作.无论你用什么类型的编码,首先你应该清楚的是它的.技术特性和功能,包括位深、色度抽样、位速率和所__的分辨率等.摄影机制造商规定了工业制作标准和摄影机中高效的中间编码ProRes、DNxHD 和Cineform是有原因的.中间编码的好处就是它比终端用户编码质量高,和未压缩视频相比,它需要的磁盘系统更便宜.比如ProRes,这是一个有损视频压缩格式,它是苹果用在后期的编码,__的分辨率有SD、HD、2K、4K和5K.ProRes有几个不同的版本：1、ProRes Proxy2、ProRes LT3、ProRes 4224、ProRes 44445、ProRes XQ另外,DNxHD是又一个既能用做编辑时的中间格式,又能用作表示格式的编码.DNxHD有三个位速率可供用户选择：1、码率是220 Mbit/s,位深是10 或者8 bit2、码率是145 Mbit/s ,位深是8 bits3、码率是36 Mbit/s ,位深是8 bits4、DNxHD 数据储存在MXF 存储器中, 也能存储在QuickTime里5、但是DNxHD 只__1080p以下的分辨率CineForm这个中间编码通常包在AVI 或MOV存储器中,目前它__的格式有10-bit 4：2：2 YUV、12-bit 4：4：4 RGB和RGBA 以及12-bit CFA Bayer原始数据.基于质量设置,压缩数据率的范围从10：1到3.5：1.原始文件也有未压缩模式,Cineform能__的最大分辨率是4K.如果你拍摄的视频分辨率高于HD,选择ProRes 或Cineform作为中间编码最好不过了.而具体选择这两个中的哪一个编码,要看你的操作系统是Mac还是PC.。
视频基础知识
一．视频基础知识1. 视频编码原理视频图像数据有极强的相关性，也就是说有大量的冗余信息。
其中冗余信息可分为空域冗余信息和时域冗余信息。
压缩技术就是将数据中的冗余信息去掉（去除数据之间的相关性），压缩技术包含帧内图像数据压缩技术、帧间图像数据压缩技术和熵编码压缩技术。
1.1去时域冗余信息使用帧间编码技术可去除时域冗余信息，它包括以下三部分：A．运动补偿:运动补偿是通过先前的局部图像来预测、补偿当前的局部图像，它是减少帧序列冗余信息的有效方法。
B．运动表示:不同区域的图像需要使用不同的运动矢量来描述运动信息。
运动矢量通过熵编码进行压缩。
C．运动估计:运动估计是从视频序列中抽取运动信息的一整套技术。
注：通用的压缩标准都使用基于块的运动估计和运动补偿。
1.2去空域冗余信息主要使用帧内编码技术和熵编码技术：A．变换编码:帧内图像和预测差分信号都有很高的空域冗余信息。
变换编码将空域信号变换到另一正交矢量空间，使其相关性下降，数据冗余度减小。
B．量化编码:经过变换编码后，产生一批变换系数，对这些系数进行量化，使编码器的输出达到一定的位率。
这一过程导致精度的降低。
C．熵编码:熵编码是无损编码。
它对变换、量化后得到的系数和运动信息，进行进一步的压缩。
2. 视频编码解码标准2.1 H.264H.264是国际标准化组织（ISO）和国际电信联盟（ITU）共同提出的继MPEG4之后的新一代数字视频压缩格式，它即保留了以往压缩技术的优点和精华又具有其他压缩技术无法比拟的许多优点。
H.264最大的优势是具有很高的数据压缩比率，在同等图像质量的条件下，H.264的压缩比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍。
举个例子，原始文件的大小如果为88GB，采用MPEG-2压缩标准压缩后变成3.5GB，压缩比为25∶1，而采用H.264压缩标准压缩后变为879MB，从88GB到879MB，H.264的压缩比达到惊人的102∶1。
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高效率视频编码编辑高效率视频编码（High Efficiency Video Coding，简称HEVC）是一种视频压缩标准，被视为是ITU-T H.264/MPEG-4 AVC标准的继任者。
2004年开始由ISO/IECMoving Picture Experts Group（MPEG）和ITU-T Video Coding Experts Group（VCEG）作为ISO/IEC 23008-2 MPEG-H Part 2或称作ITU-T H.265开始制定[1][2][3][4][5]。
第一版的HEVC/H.265视频压缩标准在2013年4月13日被接受为国际电信联盟（ITU-T）的正式标准[1][2][6]。
HEVC 被认为不仅提升图像质量，同时也能达到H.264/MPEG-4 AVC两倍之压缩率（等同于同样画面质量下比特率减少了50%），可支持4K分辨率甚至到超高清电视（UHDTV），最高分辨率可达到8192×4320（8K分辨率）。
数个基于HEVC延伸的编码标准正在进行中，包含range extensions（支持高级的视频格式）、可调式编码和3D视频编码标准。
目录[隐藏]∙ 1 历史o 1.1 标准制定o 1.2 规格书时程∙ 2 技术细节o 2.1 编码树单元Coding Tree Blocko 2.2 帧内编码Intra Codingo 2.3 帧间编码Inter Codingo 2.4 转换编码Transform Codingo 2.5 环路滤波器Loop Filtering▪ 2.5.1 去区块滤波器Deblocking Filter▪ 2.5.2 取样自适应偏移Sample Adaptive Offseto 2.6 熵编码Entropy Codingo 2.7 平行化编码工具▪ 2.7.1 Slice▪ 2.7.2 Tile▪ 2.7.3 Wavefront Processing∙ 3 编码规范o 3.1 Profileo 3.2 层级与等级∙ 4 产品与实现o 4.1 2012o 4.2 2013o 4.3 2014∙ 5 参见∙ 6 参考资料∙7 外部链接历史[编辑]标准制定[编辑]∙2004年：Key Technical Areas（KTA）在H.264/AVC标准制定完(2003年)的后一年，VCEG组织便开始研究更先进的视频压缩技术，期望能够发展下一代视频压缩标准，或期望能大量提升压缩率成为H.264/AVC的延伸版本[1][7]。
2005年1月，VCEG开始将这些议题统整称为Key Technical Areas（KTA），并且开发了一个同名的软件编解码器KTA Software来评估被提案的新技术[8][9]。
KTAsoftware是基于H.264/AVC的标准参考软件Joint Model（JM）[8]上，加入新的编码技术并与JM的编码效率做比较。
到了2007年，KTA Software的编码效率较JM提升了不少[10]。
∙JCT-VC为此目的MPEG与VCEG联合成立了一个Joint Collaborative Team on Video Coding （JCT-VC）作为共同开发HEVC的团队。
[1][2]。
并每四个月进行一次标准讨论与制定的会议。
并发布了HEVC的标准参考软件HEVC Test Model（HM）[11]。
规格书时程[编辑]HEVC标准（第一个版本）制定的时程如下：[1]∙2012年2月：Committee Draft（complete draft of standard）[12]∙2012年7月：Draft International Standard[13]∙2013年1月：Final Draft International Standard and ITU-T Consent[14][15][16][17]技术细节[编辑]典型的Hybrid Video Coding视频编码器架构HEVC与H.264/AVC和许多其他视频压缩编码一样，都是采用Hybrid Video Coding的架构(如右图)，但在各部分加入了一些新技术或者提升了原本编码工具的效率[18]。
编码树单元Coding Tree Block[编辑]主条目：编码树单元编码树单元(Coding Tree Block, CTU)是HEVC的基本编码单位，有如H.264/AVC的Macroblock。
HEVC支持64x64 ~ 128x128像素的CTU大小。
编码树单元可向下分区编码单元(Coding Unit, CU)、预测单元(Prediction Unit, PU)及转换单元(Transform Unit, TU)。
帧内编码Intra Coding[编辑]主条目：帧内编码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。
帧间编码Inter Coding[编辑]主条目：运动补偿转换编码Transform Coding[编辑]主条目：离散余弦变换和阿达马变换环路滤波器Loop Filtering[编辑]HEVC有两个环路滤波器，解块滤波器（DBF）与样本自适应偏移量（SAO）滤波器去区块滤波器Deblocking Filter[编辑]主条目：去区块滤波器#高效率视频编码(HEVC)的去区块滤波器H.265/HEVC的DBF使用H.264/MPEG-4 AVC类似的设计，更好的支持并发处理是类似的。
在HEVC的DBF只适用于一个8×8个采样网格，而与H.264 / MPEG-4 AVC的DBF 适用的一个4×4个采样网格不同。
HEVC的DBF使用一个8×8个采样网格，因为没有导致明显的降解，并显著提高了并发处理，因为的DBF不再导致级联与其他操作的相互作用。
另一个变化是HEVC只允许为0〜2的三个DBF的深度。
HEVC的DBF也是的先做画面的垂直边缘的水平滤波之后再做对于水平边缘的垂直滤波，有利于平行处理（多线程）。
取样自适应偏移Sample Adaptive Offset[编辑]主条目：取样自适应偏移在DBF之后的使用SAO过滤器，并使用偏移以产生更好地重建原始信号。
每个CTB的SAO 滤波器可有两个模式：边缘偏移模式或带偏移模式。
边缘偏移量模式中通过比较的取样的值，根据比较两个邻居，将样品分为五类之一：最小，两种边缘，最大值，或两者都不是，对于每个第一四类施加一个偏移量。
能带偏移的模式可分类成32个频带，并选择四个连续频带发送偏移量。
SAO滤波器设计来以提高图像质量，并减少振荡效应熵编码Entropy Coding[编辑]使用了跟H.264/AVC High Profile中一样的CABAC(前文参考之适应性二元算术编码)算法来做熵编码，抛弃了CAVLC。
平行化编码工具[编辑]Slice[编辑]Tile[编辑]Wavefront Processing[编辑]编码规范[编辑]Profile[编辑]层级与等级[编辑]主条目：高效率视频编码的层级与等级HEVC定义了包含Main和High 2种“层级”(tiers)注：目前没有公定译名，以及13种“等级”(levels)[1][19]。
层级是被设计来面对不同的应用，对其最大比特率做限制。
其中Main tier 注：目前没有公定译名是被设计给大部分的应用，而High tier是被设计给高要求的应用[1]。
等级则是针对比特流设置了一组限制，与Profile相似[1][19]。
当一个解码器符合给定了的层级与等级，代表此解码器也被要求必须能解码用该层级/等级及较低层级/等级所编码出来的比特流[1][19]。
产品与实现[编辑]2012[编辑]2012年2月29日，在2012世界移动通信大会上，高通展示了一个HEVC解码器运行在Android平板上，使用了Qualcomm Snapdragon S4 双核心处理器运行在1.5GHz，将同一个视频以H.264/AVC和HEVC同时并发拨放。
在此展示中HEVC展现了较H.264/AVC几乎节省了50%的比特率。
[20]∙2012年8月22日，Ericsson发表了世界第一个HEVC编码器Ericsson SVP 5500，并预计在2012 IBC贸易展展出。
Ericsson SVP 5500被设计来做到实时编码视频供移动设备使用。
[21][22]∙2012年8月22日，研究者们发布消息说他们项目扩展当前MPEG-DASH标准，使其在2013年4月前支持HEVC。
[23]∙2012年9月2日，Vanguard Video（前身为Vanguard Software Solutions）[24]，发表了一个实时HEVC软件编码器运行于1080p30 (1920x1080, 30fps) 在一个单一Intel Xeon处理器平台上。
此编码器也在IBC 2012中展示[25][26]。
∙2012年9月6日，Rovi Corporation表示他们会发表一个HEVC适用的MainConcept SDK，时间将会在2013年初在HEVC标准被官方批准之后。
HEVC MainConcept SDK包含了一个解码器、编码器及传输多任务器，可在MicrosoftWindows、Mac OS、Linux、iOS及Android上运行[27]。
HEVC MainConcept SDK的编码器在IBC 2012上做了展示[27][28]。
∙2012年9月9日，Ateme在IBC 2012上展示了一个HEVC编码器，能够以60fps、平均15 Mbit/s的条件下编码3840x2160p分辨率的视频。
ATEME项目在2013年10月正式发布此HEVC编码器。
[29][30][31]2013[编辑]∙2013年1月7日，ViXS Systems说他们将会于2013国际消费电子展上，展示第一个能符合HEVC Main 10 profile转码视频的硬件SoC。
[32][33]∙2013年1月7日，Rovi Corporation宣称在官方发表HEVC标准后，他们项目开始把对HEVC的支持加入他们的MainConcept SDK以及他们的产品DivX。
[34][35]∙2013年1月8日，博通发表了一个UHD解码芯片BCM7445，能够运行解码HEVC 至最高4096x2160p分辨率于60 fps。
BCM7445采用28纳米ARM架构，能达到21,000Dhrystone的每秒百万指令，预计在2014年中批量生产。
[36][37][38][39]∙2013年1月8日，Vanguard Video发表了V.265，一个专业的纯软件HEVC编码器，能达到实时的编码性能。