High Efficiency Video Coding (HEVC), também conhecido como H.265 e MPEG-H Part 2, é um padrão de compressão de vídeo projetado como parte do projeto MPEG-H como sucessor do amplamente utilizado Advanced Video Coding (AVC, H.264 ou MPEG-4 Part 10). Em comparação com o AVC, o HEVC oferece de 25% a 50% melhor compressão de dados no mesmo nível de qualidade de vídeo, ou qualidade de vídeo substancialmente melhorada na mesma taxa de bits. Ele suporta resoluções de até 8192×4320, incluindo 8K UHD, e diferentemente do AVC de 8 bits, o perfil Main 10 de maior fidelidade do HEVC foi incorporado em quase todo o hardware de suporte.

Enquanto o AVC usa a transformada discreta de cosseno (DCT) inteira com tamanhos de bloco de 4×4 e 8×8, o HEVC usa tanto a DCT inteira quanto a Discrete sine transform (DST) com tamanhos de bloco variados entre 4×4 e 32×32. O High Efficiency Image File Format (HEIF) é baseado em HEVC.

Conceito De muitas maneiras, HEVC é uma extensão dos conceitos em H.264/MPEG-4 AVC. Ambos funcionam comparando diferentes partes de um quadro de vídeo para encontrar áreas redundantes, tanto dentro de um único quadro quanto entre quadros consecutivos. Essas áreas redundantes são então substituídas por uma breve descrição em vez dos pixels originais. As principais mudanças para HEVC incluem a expansão das áreas de comparação de padrões e codificação de diferenças de 16×16 pixels para tamanhos de até 64×64, segmentação aprimorada de tamanho de bloco variável, previsão "intra" aprimorada dentro da mesma imagem, previsão aprimorada de vetor de movimento e fusão de região de movimento, filtragem de compensação de movimento aprimorada e uma etapa de filtragem adicional chamada filtragem de deslocamento adaptável à amostra. O uso efetivo dessas melhorias requer muito mais capacidade de processamento de sinal para compactar o vídeo, mas tem menos impacto na quantidade de computação necessária para descompactação.

O HEVC foi padronizado pela Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC), uma colaboração entre o ISO / IEC MPEG e o ITU-T Study Group 16 VCEG. O grupo ISO/IEC se refere a ele como MPEG-H Parte 2 e o ITU-T como H.265. A primeira versão do padrão HEVC foi ratificada em janeiro de 2013 e publicada em junho de 2013. A segunda versão, com extensões multivisualização (MV-HEVC), extensões de alcance (RExt) e extensões de escalabilidade (SHVC), foi concluída e aprovada em 2014 e publicada no início de 2015. As extensões para vídeo 3D (3D-HEVC) foram concluídas no início de 2015, e as extensões para codificação de conteúdo de tela (SCC) foram concluídas no início de 2016 e publicadas no início de 2017, abrangendo vídeos contendo gráficos renderizados, texto ou animação, bem como (ou em vez de) cenas de vídeo capturadas por câmera. Em outubro de 2017, o padrão foi reconhecido pelo Primetime Emmy Engineering Award por ter tido um efeito material na tecnologia da televisão.

As taxas de licenciamento combinadas oferecidas atualmente por todos os órgãos de licenciamento de patentes são mais altas do que as do AVC. As taxas de licenciamento são uma das principais razões pelas quais a adoção do HEVC tem sido baixa na web e é por isso que algumas das maiores empresas de tecnologia (Amazon, AMD, Apple, ARM, Cisco, Google, Intel, Microsoft, Mozilla, Netflix, Nvidia e mais) se juntaram à Alliance for Open Media, que finalizou o formato de codificação de vídeo alternativo livre de royalties AV1 em 28 de março de 2018.

História O formato HEVC foi desenvolvido em conjunto por mais de uma dúzia de organizações em todo o mundo. A maioria das contribuições ativas de patentes para o desenvolvimento do formato HEVC veio de cinco organizações: Samsung Electronics (4.249 patentes), General Electric (1.127 patentes), M&K Holdings (907 patentes), NTT (878 patentes) e JVC Kenwood (628 patentes). Outros detentores de patentes incluem Fujitsu, Apple, Canon, Universidade Columbia, KAIST, Universidade Kwangwoon, MIT, Universidade Sungkyunkwan, Funai, Hikvision, KBS, KT e NEC.

Trabalho anterior Em 2004, o Grupo de Peritos em Codificação de Vídeo (VCEG) da ITU-T iniciou um importante estudo sobre os avanços tecnológicos que poderiam permitir a criação de um novo padrão de compressão de vídeo (ou melhorias substanciais orientadas para a compressão do padrão H.264/MPEG-4 AVC). Em outubro de 2004, foram pesquisadas várias técnicas para potencial aprimoramento do padrão H.264/MPEG-4 AVC. Em janeiro de 2005, na reunião seguinte do VCEG, o VCEG começou a designar certos tópicos como "Áreas Técnicas Chave" (KTA) para investigação posterior. Foi criada uma base de código de software denominada base de código KTA para avaliar tais propostas.T. Wedi and T. K. Tan, AHG report – Coding Efficiency Improvements, VCEG document VCEG-AA06, 17–18 October 2005. O software KTA foi baseado no software de referência Joint Model (JM) desenvolvido pela MPEG & VCEG Joint Video Team para H.264/MPEG-4 AVC. Outras tecnologias propostas foram integradas ao software KTA e testadas em avaliações experimentais ao longo dos quatro anos seguintes.Meeting Report for 31st VCEG Meeting VCEG document VCEG-AE01r1, Marrakech, MA, 15–16 January 2007

Duas abordagens para padronizar a tecnologia de compressão aprimorada foram consideradas: criar um novo padrão ou criar extensões do H.264/MPEG-4 AVC. O projeto teve os nomes provisórios H.265 e H.NGVC (Next-generation Video Coding) e foi uma parte importante do trabalho do VCEG até evoluir para o projeto conjunto HEVC com o MPEG em 2010.

Os requisitos preliminares para o NGVC eram a capacidade de ter uma redução de bit rate de 50% na mesma qualidade de imagem subjetiva em comparação com o perfil alto H.264/MPEG-4 AVC e complexidade computacional variando de 1/2 a 3 vezes a do perfil alto. O NGVC seria capaz de fornecer uma redução de 25% na taxa de bits juntamente com uma redução de 50% na complexidade com a mesma qualidade de vídeo percebida do perfil alto, ou fornecer uma redução maior na taxa de bits com uma complexidade um pouco maior.

O Moving Picture Experts Group (MPEG) da ISO / IEC iniciou um projeto semelhante em 2007, provisoriamente denominado High-performance Video Coding. Foi decidido como meta do projeto até julho de 2007 um acordo para obter uma redução de 50% na taxa de bits As primeiras avaliações foram realizadas com modificações do codificador de software de referência KTA desenvolvido pela VCEG. Em julho de 2009, os resultados experimentais mostraram uma redução média de bits de cerca de 20% em comparação com o AVC High Profile; esses resultados levaram a MPEG a iniciar seu esforço de padronização em colaboração com a VCEG.

Equipe colaborativa conjunta em Video Coding A MPEG e a VCEG estabeleceram uma Equipe Colaborativa Conjunta em Codificação de Vídeo (JCT-VC) para desenvolver o padrão HEVC.

Padronização Uma Chamada formal conjunta para Propostas sobre tecnologia de compressão de vídeo foi emitida em janeiro de 2010 pela VCEG e MPEG, e as propostas foram avaliadas na primeira reunião da Equipe Colaborativa Conjunta MPEG & VCEG sobre Codificação de Vídeo (JCT-VC), que ocorreu em abril de 2010. Foram apresentadas um total de 27 propostas completas. As avaliações mostraram que algumas propostas conseguiram atingir a mesma qualidade visual do AVC com apenas metade da taxa de bits em muitos dos casos de teste, ao custo de um aumento de 2 a 10 vezes na complexidade computacional, e algumas propostas alcançaram bons resultados de qualidade subjetiva e taxa de bits com menor complexidade computacional do que as codificações de alto perfil do AVC de referência. Nessa reunião, o nome High Efficiency Video Coding (HEVC) foi adotado para o projeto conjunto. A partir dessa reunião, o JCT-VC integrou recursos de algumas das melhores propostas em uma única base de código de software e um "Modelo de Teste sob Consideração", e realizou mais experimentos para avaliar vários recursos propostos. O primeiro rascunho de especificação de trabalho do HEVC foi produzido na terceira reunião do JCT-VC em outubro de 2010. Muitas mudanças nas ferramentas de codificação e configuração do HEVC foram feitas em reuniões posteriores do JCT-VC.

Em 25 de janeiro de 2013, a UIT anunciou que o HEVC havia recebido a aprovação da primeira fase (consentimento) no Processo de Aprovação Alternativa (AAP) da UIT-T. No mesmo dia, a MPEG anunciou que o HEVC havia sido promovido ao status de Padrão Internacional Final (FDIS) no processo de padronização da MPEG.

Em 13 de abril de 2013, o HEVC/H.265 foi aprovado como um padrão ITU-T. A norma foi publicada formalmente pela ITU-T em 7 de junho de 2013 e pela ISO/IEC em 25 de novembro de 2013.

Em 11 de julho de 2014, a MPEG anunciou que a 2ª edição do HEVC conterá três extensões concluídas recentemente, que são as extensões multiview (MV-HEVC), as extensões de alcance (RExt) e as extensões de escalabilidade (SHVC).

Em 29 de outubro de 2014, a versão 2 do HEVC/H.265 foi aprovada como um padrão ITU-T. Foi então publicado formalmente em 12 de janeiro de 2015.

Em 29 de abril de 2015, a versão 3 do HEVC/H.265 foi aprovada como um padrão ITU-T.

Em 3 de junho de 2016, a versão 4 do HEVC/H.265 foi consentida na ITU-T e não foi aprovada durante uma votação em outubro de 2016.

Em 22 de dezembro de 2016, a versão 4 do HEVC/H.265 foi aprovada como um padrão ITU-T.

Licenciamento de patentes

Em 29 de setembro de 2014, a MPEG LA anunciou sua licença HEVC que cobre as patentes essenciais de 23 empresas. Os primeiros 100.000 “dispositivos” (que incluem implementações de software) são isentos de royalties e, depois disso, a taxa é de US$ 0,20 por dispositivo, até um limite anual de US$ 25 milhões. Isso é significativamente mais caro do que as taxas do AVC, que eram de US$ 0,10 por dispositivo, com a mesma isenção de 100.000 e um limite anual de US$ 6,5 milhões. A MPEG LA não cobra nenhuma taxa sobre o conteúdo em si, algo que eles tentaram quando licenciaram inicialmente o AVC, mas posteriormente abandonaram quando os produtores de conteúdo se recusaram a pagar. A licença foi expandida para incluir os perfis na versão 2 do padrão HEVC.

Quando os termos do MPEG LA foram anunciados, os comentaristas notaram que vários detentores de patentes importantes não faziam parte do grupo. Entre elas estavam AT&T, Microsoft, Nokia e Motorola. Na época, havia especulações de que essas empresas formariam seu próprio pool de licenciamento para competir ou aumentar o pool da MPEG LA. Esse grupo foi formalmente anunciado em 26 de março de 2015, como HEVC Advance. Os termos, abrangendo 500 patentes essenciais, foram anunciados em 22 de julho de 2015, com taxas que dependem do país de venda, tipo de dispositivo, perfil HEVC, extensões HEVC e recursos opcionais HEVC. Ao contrário dos termos MPEG LA, o HEVC Advance reintroduziu taxas de licença sobre conteúdo codificado com HEVC, através de uma taxa de partilha de receitas.

A licença inicial do HEVC Advance tinha uma taxa máxima de royalties de US$ 2,60 por dispositivo para países da Região 1 e uma taxa de royalties de conteúdo de 0,5% da receita gerada pelos serviços de vídeo HEVC. Os países da Região 1 na licença HEVC Advance incluem Estados Unidos, Canadá, União Europeia, Japão, Coreia do Sul, Austrália, Nova Zelândia e outros. Os países da Região 2 são países não listados na lista de países da Região 1. A licença HEVC Advance tinha uma taxa máxima de royalties de US$ 1,30 por dispositivo para países da Região 2. Ao contrário do MPEG LA, não havia limite anual. Além disso, a HEVC Advance também cobrava uma taxa de royalties de 0,5% da receita gerada pelos serviços de vídeo que codificam conteúdo em HEVC.