H265/AV1/H266 帧间搜索对比

一 三种编码对比

在H265(HEVC),AV1和H266(VVC) 这三种主流视频编码标准中，帧间预测技术都在不断演进，核心目标是在提升压缩效率和控制编码复杂度之间取得更好的平衡。

特性维度	H265/HEVC	AV1	H266
运动估计策略	主要为TSearch及其改进算法	支持钻石搜索，螺旋搜索等多种算法	继承并优化了TZSearch，同时引入多种解码端细化技术
块划分结构	四叉树+对称/非对称运动划分	超级块+丰富的分区类型(四叉，二叉，T型三分等)	四叉树嵌套多类型树QTMT, 划分最精细灵活
核心技术工具	Merge/AMVP	复合预测，扭曲运动	仿射运动预测，几何划分，双向光流BDOF，解码端运动矢量细化DMVR
编码复杂度	基准	高于H265	远高于H265(约10倍或更多)

二 详细对比

H265/HEVC

H265在H264的基础上，通过引入更灵活的块划分和运动向量预测，在压缩效率和复杂度之间取得了良好的平衡。

划分结构：采用了四叉树结构的CU划分，并引入了非对称运动划分，支持更多矩形块，能更好的适应水平和垂直方向的运动。

运动估计与补偿：广泛采用TSearch算法及其改进版本进行运动估计。通过Merge和AMVP术，高效的利用时空相邻块的运动信息，减少需要直接编码的运动向量数据量

设计哲学：为高效视频压缩奠定了基础，很多设计思想被后续标准继承和发展

AV1 灵活与创新

作为开放媒体联盟的代表，AV1的设计目标是在H265的基础上追求更高的压缩效率，引入了大量创新的帧间预测工具。

划分结构：从超级块(128x128或64x64)出发，支持递归，多种类的划分，包括二分划分，四划分和独特的T型三分划分，能极其精确的贴合物体轮廓

运动估计与补偿：运动估计算法丰富，标准支持钻石搜索等，学界和业界在搜索如螺旋搜索等新算法以降低复杂度。

复合预测：允许将两个独立的运动矢量得到的预测块进行加权平均，更好的处理遮挡，透明物体等复杂场景

扭曲运动：使用仿射运动模型来模拟旋转，缩放等非平移运动，比简单的平移预测更精确

设计哲学：提供庞大的工具箱，通过复杂的码率失真优化选择最佳工具组合，以高编码复杂度换取高压缩率。

H266/VVC 精细与极致

H266/VVC旨在应对4k/8k超高清视频的挑战，其帧间预测的精细度和复杂度都达到了新的高度。

划分结构：革命性的四叉树加嵌套多类型的树QTMT结构，一个编码块可以先进性四叉树划分，然后对子块继续应用二叉树和三叉树划分，能产生大量极其细长的矩形块如 128x8，更高效的表示画面中的尖锐边缘和线状物体。

运动估计与补偿：在继承H265运动估计框架并优化的同时，重点引入了多项在解码端进行运动信息精细化的技术，减少编码端需要传输的信息。

仿射运动预测：描述块的旋转，缩放等复杂运动

双向光流：允许沿着对角线，为具有不同运动方向的对象提供更精确的预测

双向光流BDOF：在解码端对两个双向预测块之间的像素进行精细的局部运动补偿，进一步减少残差。

解码端运动矢量细化DMVR：在解码端进行小范围的Motion Vector搜索，提升运动向量精度