2013年，国际电信联盟（ITU-T）和国际标准化组织（ISO/IEC）联合发布了新一代视频编码标准H.265/HEVC（High Efficiency Video Coding）。理论上，HEVC比其前任H.264节省约50%的带宽，这对于正在爆炸式增长的4K视频流媒体来说简直是雪中送炭。然而十多年过去了，H.264依然稳坐主流编码的宝座，而HEVC却在专利授权的泥潭中举步维艰。

这段历史远不止是技术规格的迭代——它是一场持续四十年的商业博弈，涉及标准组织、专利持有者、流媒体巨头和硬件厂商的多方角力。要理解HEVC为何"输在起跑线上"，必须回到视频编码标准化的起点。

从DCT说起：视频压缩的技术根基

视频压缩的核心思想并不复杂：找到并消除冗余。时间冗余（相邻帧之间的相似性）、空间冗余（同一帧内相邻像素的相似性）、编码冗余（某些值出现频率更高）、视觉冗余（人眼对某些细节不敏感）——这四类冗余构成了压缩算法的攻击目标。

1974年，堪萨斯州立大学的Nasir Ahmed教授提出了离散余弦变换（DCT）。这个数学工具能够将图像从空间域转换到频率域，把能量集中在少数低频系数上，为后续的量化和压缩铺平道路。JPEG、MPEG、H.26x——此后几乎所有的图像和视频编码标准都以DCT为基石。

1988年，ITU-T发布了第一个视频编码标准H.261，目标是在64kbps到2Mbps的带宽上实现视频会议。H.261定义了视频编码的基本框架：帧间预测（利用时间冗余）、变换编码（DCT）、量化、熵编码。这个框架沿用至今，变化的是每个环节的复杂度和精度。

MPEG的诞生：跨行业标准的诞生

同一时期，另一个标准组织正在酝酿。1988年1月，在哥本哈根的一次会议上，ISO/IEC旗下的Moving Picture Experts Group（MPEG）正式成立。创始成员Leonardo Chiariglione后来回忆，MPEG的诞生"违背了所有逻辑"——当时媒体标准化被ITU（视频通信和语音）、IEC（音频和电视）、ISO（摄影和电影）牢牢把控，一个小小的专家组凭什么突围？

答案在于跨行业的视野。Chiariglione意识到，电信基础设施的迭代周期与媒体市场需求严重脱节。消费电子厂商需要国际标准来推动产品普及，而电信和广播公司则需要现成的技术来提供服务。MPEG的使命就是把这两股力量拧在一起。

1993年，MPEG-1成为第一个成果。它瞄准1.5Mbps的CD-ROM存储，支持352×288像素的视频分辨率——在今天看来简陋不堪，但在当时足以颠覆整个行业。MPEG-2紧随其后（1995年），将分辨率推至标清和高清，成为DVD和数字电视广播的标准。这两代标准奠定了MPEG的江湖地位，也埋下了专利授权的种子。

H.264的黄金时代

2003年，ITU-T VCEG和ISO/IEC MPEG联合发布了H.264/AVC（Advanced Video Coding）。这是两个组织首次深度合作的成果，标准号在ITU体系下是H.264，在ISO体系下是MPEG-4 Part 10。

H.264的成功堪称教科书级别。相比MPEG-2，它在相同画质下节省约50%的带宽；相比H.263，节省约40%。更关键的是，专利授权相对清晰——MPEG LA（现为Via Licensing Alliance）统一管理着大部分必要专利，形成了一个可预测的费率体系：设备制造商按出货量付费，内容分发商在达到一定规模后才需付费，且存在费用上限。

这种"一站式授权"的模式降低了市场准入门槛。硬件厂商愿意集成H.264解码器，软件开发商愿意支持H.264编码，流媒体平台愿意采用H.264分发内容。YouTube在2007年全面转向H.264，Netflix在2008年开始用H.264替代Flash视频，苹果在iPhone上力推H.264——一个良性循环就此形成。

到2010年代中期，H.264已经成为事实上的通用标准。从网络视频到蓝光光盘，从视频会议到监控系统，无处不在。MPEG LA的专利池管理了超过2300项专利，涉及数十家专利持有者，但费率结构清晰透明：每台设备0.20美元，封顶每年975万美元（2020年数据）。对于苹果、微软、谷歌这样的巨头，这是完全可以承受的成本。

HEVC的专利噩梦

HEVC的故事本该是H.264的延续。2010年，JCT-VC（Joint Collaborative Team on Video Coding）启动了HEVC的标准制定工作，目标是比H.264再节省50%的带宽。2013年标准发布时，这个目标基本达成——在相同画质下，HEVC确实只需要H.264一半的码率。

问题出在专利授权环节。HEVC的专利池没有像H.264那样由MPEG LA统一管理，而是分裂成了三个独立的专利池：MPEG LA、HEVC Advance（后更名为Access Advance）、以及Via Licensing。更糟糕的是，还有相当数量的专利持有者选择不加入任何专利池，直接向使用者单独授权或发起诉讼。

为什么会出现这种分裂？HEVC涉及的技术专利数量远超H.264。据统计，H.264基础版本约有690多族专利，而HEVC基础版本的专利超过3900族，涉及高通、三星、索尼、华为等众多厂商。专利池之间的利益分配无法达成共识，最终导致了三分天下的局面。

对于使用者来说，这意味着什么？假设你是一家流媒体公司，想要合法使用HEVC分发视频，你需要：

  1. 向MPEG LA支付设备端授权费用
  2. 向Access Advance支付内容分发费用（虽然2018年后免除了互联网流媒体费用）
  3. 向Via Licensing支付另一套费用
  4. 还要提防那些不加入任何专利池的"散户"突然发来律师函

2015年，HEVC Advance发布了极其激进的内容分发费率：按用户数收费，每个用户0.5%的内容费用。这意味着一个拥有1亿付费用户的流媒体平台，如果月费是10美元，每年要额外支付600万美元的HEVC专利费——这还不包括另外两个专利池的费用。虽然后来HEVC Advance在2018年取消了流媒体内容分发费，但信任已经破裂。

AV1的逆袭

就在HEVC深陷专利泥潭的同时，一场颠覆性的变革正在酝酿。

2010年2月，谷歌以约1.06亿美元收购了On2 Technologies，获得了VP8视频编码格式的所有权。2013年，谷歌发布了VP9，并将其用于YouTube。但VP9的压缩效率并不比HEVC更优，且生态建设相对薄弱。

真正的转折点出现在2015年9月。亚马逊、思科、谷歌、英特尔、微软、Mozilla和Netflix联合宣布成立开放媒体联盟（Alliance for Open Media，AOMedia）。这个联盟的目标明确：开发免版税的下一代视频编码格式。

AOMedia的成员阵容耐人寻味。谷歌贡献了VP9作为技术基础，思科贡献了Thor编码器中的一些技术，Mozilla和Xiph.org贡献了Daala项目的创新。更重要的是，联盟成员本身拥有大量专利——苹果（2018年加入）、微软、谷歌、英特尔、亚马逊、Netflix——他们可以把各自的专利放入AOMedia的专利池，形成一道防御性的"专利墙"。

2018年3月，AV1正式发布。从技术角度看，AV1是一个相当先进的编码格式：

  • 支持更高精度的帧内预测（多达56种方向模式，远超HEVC的35种）
  • 引入了约束方向增强滤波器（CDEF），有效去除块效应
  • 提供胶片颗粒合成（Film Grain Synthesis），在压缩时保留电影质感
  • 原生支持10bit和12bit色深，更适合HDR内容

更重要的是，AV1承诺免版税。任何人都可以自由使用、实现和分发AV1编码器和解码器，无需支付专利费用。

当然，AV1并非完美。它的编码复杂度极高——早期版本的编码速度比HEVC慢约10-100倍。但随后出现的SVT-AV1编码器大幅改善了这个问题，使得软件实时编码成为可能。

硬件支持方面，AV1起初落后于HEVC。但到2023-2024年，情况发生了根本性转变：

  • 英特尔从第11代酷睿（Tiger Lake）开始支持AV1解码
  • AMD从RDNA 2架构开始支持AV1解码，RDNA 3支持编码
  • 英伟达从RTX 30系列开始支持AV1解码，RTX 40系列支持编码
  • 苹果在2023年发布的M3、A17 Pro芯片中加入了AV1硬件解码支持

流媒体的选择

Netflix是AV1最积极的推动者之一。根据2025年12月的数据，AV1已经支撑了Netflix约30%的流媒体播放。更重要的是，Netflix报告称AV1会话比H.264和HEVC节省约三分之一的带宽，同时减少了45%的缓冲中断。考虑到Netflix每月传输数百PB的视频流量，这种节省意味着巨大的成本优势。

YouTube也在逐步扩大AV1的覆盖率。截至2025年初，约50%的YouTube视频支持AV1编码，且AV1流的码率比VP9低约25%。

但HEVC并非毫无立足之地。苹果在iOS和tvOS生态中坚定支持HEVC，原因很简单：苹果本身就是HEVC专利池的重要贡献者，且已经为这些专利支付了费用。对于苹果来说，推广HEVC不会产生额外的专利成本。

中国的情况又有所不同。中国自主研发的AVS系列标准（AVS+、AVS2、AVS3）在国内市场占有一定份额。AVS2对标H.264，AVS3对标HEVC，且费率更低——这是中国在视频编码领域的专利突围尝试。2007年，AVS标准的出现迫使MPEG LA将H.264在中国区的授权费用降至每台设备0.10美元，这本身就是一个胜利。

技术演进背后的商业逻辑

视频编码领域出现了一个有趣的现象：技术越来越先进，但商业推广越来越困难。

MPEG-2时代，专利持有者相对集中，MPEG LA一家独大，授权简单直接。H.264时代，专利池依然统一，但参与者增多，费率结构稍显复杂。到了HEVC时代，专利池分裂，授权成本和风险都急剧上升。

这并非偶然。视频编码技术的进步意味着更复杂的算法和更多的专利。每一代新标准都吸引了更多的技术贡献者，每个人都想分一杯羹。当专利持有者无法就利益分配达成一致时，分裂就在所难免。

AOMedia的出现是一种制度创新。通过将专利持有者、内容提供商、硬件厂商和软件开发商纳入同一个联盟，AOMedia创造了一种"合作共赢"的机制：专利持有者放弃版税收入，换取更快的采用速度；内容提供商节省带宽成本；硬件厂商获得新的卖点；软件开发商减少法律风险。

H.266/VVC的未来

2020年7月，ITU-T和ISO/IEC发布了H.266/VVC（Versatile Video Coding）。相比HEVC，VVC在相同画质下可以再节省约50%的带宽，特别针对8K视频和VR内容进行了优化。

但VVC面临的挑战比HEVC更严峻。首先，编码复杂度更高——VVC的编码时间大约是HEVC的10倍。其次，专利授权问题依然悬而未决。虽然Access Advance（已收购Via Licensing的HEVC/VVC项目）试图建立一个统一的专利池，但历史教训让很多公司持观望态度。

更重要的是，市场留给VVC的时间窗口正在关闭。当硬件厂商已经在AV1上投入巨资时，是否有意愿再支持另一个编码格式？当流媒体平台已经建立了AV1的编码管线时，是否愿意再迁移到VVC？

尾声

回顾视频编码四十年的演进历程，一个清晰的脉络浮现出来：技术的进步是线性的，但商业模式的适应是曲折的。

DCT和运动估计奠定了技术基础，H.261和MPEG-1验证了标准化的价值，H.264展示了专利池管理的成功模式，HEVC揭示了专利分裂的风险，AV1则提供了一种新的可能性——免版税标准。

对于开发者和技术决策者而言，选择编码格式不再仅仅是技术问题。带宽成本、硬件支持、专利风险、生态系统成熟度——所有这些因素都需要权衡。在可见的未来，H.264、HEVC和AV1很可能会长期共存，各自服务于不同的场景。

视频编码的故事还在继续。下一个转折点会是什么？也许是AV2，也许是深度学习编码器的成熟，又或者是专利制度的根本性改革。唯一确定的是，技术演进与商业博弈的纠缠将一直持续下去。

参考资料

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  15. Streaming Media Magazine. Multiple articles on HEVC licensing and AV1 adoption.