2018年10月26日
By 1月时特约编辑
专题文章

编解码器之战:AV1、HEVC和VP9的答案

10月17日，我主持了一个名为“编解码器之战:AV1 vs VVC”的活动，提出的 Bitmovin 作为旧金山Demuxed会议的附属活动. 我了解到有多少公司正在使用或计划使用像VP9这样的编解码器, AV1, 和HEVC, 以及他们迄今为止使用这些技术的经验, 我将在这篇文章中与你分享.

[编者注:那些对下一代编解码器感兴趣的人会想要参加视频工程峰会是流媒体西部的一部分.]

活动的结构是这样的:大约一百名观众被分成代表H.264, VP9, HEVC, AV1，和VVC(通用视频编码)编解码器. 这些小组的负责人是Thierry Fautier，他是Harmonic公司负责视频策略的副总裁.264), 科琳·亨利来自Facebook视频(VP9), 陈述她的观点, 不代表Facebook出席), 汤姆·沃恩, Beamr (HEVC)战略副总裁, 基督教Feldmann, Bitmovin (AV1)编解码器工程师, 奥利弗·古纳塞卡拉, NGCodec首席执行官. 请注意，小组领导是随机分配的，并不一定意味着对特定编解码器的更强支持.

最初, 这些小组在图1中定义的特征中将每个编解码器与其他编解码器进行排序.

图1. 我们根据这些特性对编解码器进行了排名.

然后我们重新召集成一个大的小组来讨论并就这些排名达成一致, 我们通过将专家沿着从低到高的线放置来完成(图2). 这个练习更多的是一种有趣的观点表达，而不是基于研究和事实的比较, 在最终排名上也很少达成一致意见.

图2. 编解码器专家试图按照压缩效率的顺序排列.

在小组讨论中, 用户可以分享他们使用不同技术的经验并提出问题. 在讨论结束时, 每个小组的主持人都确定了他们认为采用编解码器最具商业价值的市场.

图3. 编解码器记分卡

图3显示了事件的记分卡, 尽管没有什么惊喜, 许多类别从主持人或与会者那里引出了新的信息. 例如, 在第一类中, 编码性能(实际上应该称为编码时间), 不是性能), 一位来自YouTube的编码工程师报告说，AV1的编码时间现在只有VP9的16倍左右, 与几周前报道的1000倍以上的编码时间相比，这是一个显著的下降. 这是对我们报告的编码时间改进的一个很好的实时验证在这里尽管AV1在这一标准中仍排在最后.

在解码性能方面, 一位与会者报告说，一家大型社交媒体公司已经在向移动观众分发AV1流，并提供高效回放, 使用该公司iOS和Android应用程序中包含的解码器. 我分享了我的发现，Chrome和Firefox在单CPU的惠普ZBook笔记本电脑上播放1080p视频时，占用了15%到20%的CPU百家乐软件. 至少从编码时间和解码性能的角度来看, 这些讨论减轻了部署AV1的两个最初的担忧.

然而, 下一个类别提出了关于AV1压缩效率的重大问题, 福蒂埃透露了一项由harmonic赞助的编解码器评估，发现AV1的压缩效率与HEVC相似, 他说，这与BBC和编码供应商ATEME.

T在这里 was substantial animated discussion regarding the comparative efficiency of HEVC and AV1; you can see the disparity between the line-up in 图2, HEVC远远领先于VP9, 结论如图3所示. 虽然这群人善意地决定了同等的质量, 大多数(但不是全部)第三方分析在这方面对HEVC的评价更高. 而一些人认为AV1优于HEVC和VP9, 他们也一致认为它落后于VVC, 尽管这项技术至少还需要两年的时间.

TCO是平衡带宽节省和编码的一个复杂因素, 许可, 以及产生给定压缩质量目标时的其他部署成本. 不管公式是什么, 图3所示的结果没有什么意义，没有一个主持人可以解释, 所以请忽略.

IP框架与许可结构有关，其中像VP9和AV1这样的开源免版税编解码器享有明显的优势. 而一些观众认为AV1可能会受到知识产权索赔的挑战, 这些担忧被开放媒体联盟建立的知识产权保护基金所抵消, 再加上成员公司的规模和技术精湛. 小组中的大多数人似乎都同意，实施VP9的公司几乎没有任何与知识产权相关的诉讼或挑战的风险.

尽管HEVC的许可结构受到了广泛的批评, 有几位观众认为批评有些言过其实, 一位与会者评论说，HEVC的版税费率与杜比音频等其他技术相当. 许多人同意HEVC许可模式对于像浏览器这样的自由分发软件来说是具有挑战性的, 这对于硬件设备来说是可行的，因为成本可以转嫁给最终买家.

参加媒体编码产业论坛(MC-IF)

尽管从授权的角度来看，VVC是最复杂的, 有一些希望，VVC将比HEVC更有效地处理. 正如一位与会者解释的那样, 这些希望与一个名为媒体编码产业论坛(MC-IF)的新行业组织的成立有关。. 根据该组织的网站, “MC-IF将致力于媒体标准部署的非技术方面, 特别是包括许可, 通过促进跨行业讨论.”

作为MC-IF成员的多家公司代表出席了此次活动, 我们听说为VVC制定一个合理的许可政策是首要目标. 然而, 这些与会者还澄清说，MC-IF将没有能力向VVC IP所有者规定政策，因此它的成功远非保证. 值得注意的是，发布会结束几天后，几家媒体报道称苹果加入了MC-IF.

接下来是解码器的安装基数，H.264轻松获胜，因为它几乎无处不在. VP9是下一个, 可以在除Safari以外的所有主流浏览器上播放, 以及大多数主要平台，包括联网电视的份额不断增加, 机顶盒, 和OTT设备(如Roku 4). 尽管VP9不能在iOS或Apple TV设备上本地播放, 基于软件的播放(与硬件加速播放相反)可以通过应用程序提供. 当然, 而当你有像YouTube或Netflix这样的“必备”应用程序时，这种方法就会很有效, 对于应用不那么普遍的小公司来说，这可能并不有效. 尽管已经有一些第三方尝试在AppleTV设备上部署VP9解码器, 据报道，4K AppleTV只能以1080P或更低的分辨率显示YouTube, 这可能意味着没有VP9播放，这可能是一个很好的分配苹果电视应用程序.

仍然, 可用于VP9的平台远远超过可用于HEVC的平台, 在Chrome和Firefox中缺乏播放支持, 但也可以在Android和iOS设备上运行, 以及几乎所有的机顶盒, 连接电视, 以及Roku 4等当前型号的OTT设备, 以及大多数当前Windows电脑和所有mac电脑上的本地浏览器. 正如一位与会者指出的那样, 几乎所有的HEVC播放都是在硬件上完成的, 比起基于软件的播放，它的CPU/电池效率更高，并产生更一致的高质量体验.

AV1几乎没有推出，所以没有基于硬件的播放, 尽管在某些平台上，最新版本的Firefox和Chrome都支持它. 如上所述, 一家著名的社交媒体公司已经在向移动用户分发AV1流，以便通过其iOS或Android应用程序播放. 如果AV1产生承诺的20%到30%的编码效率, 很多类似的大公司也会这么做. 显然，由于它还没有以任何形式发布，VVC排名最后.

最后一个特征是生态系统的采用, 哪一个测量了可用的硬件和软件编码/解码实现的范围, 包括贡献, 住编码, 并支持非流应用程序，如安全, 低延迟, 和军事. 在这里，H264仍然占据主导地位，VP9排名第二，主要是因为解码选项的范围. 然而，大多数小组成员希望现有的非流应用程序能够从H.264转HEVC, 指向多个设备，如HEVC直播编码器和摄像机编码器, 以及VP9设备的匮乏. AV1和VVC都排在最后，因为这两种技术都没有硬件选择.

展望未来，H.264支持者预测，而H.264将失去流媒体市场的份额, 在需要高质量的非流媒体市场，它仍有增长空间, 合理比特率的低延迟视频, 具有合理的解码要求, 合理的成本. HEVC的支持者认为HEVC的使用将主导OTT和连接电视设备的分销, 通过HLS向苹果台式机分发的HEVC显著增加, 移动设备, 还有AppleTV 4K.

VP9似乎注定了高容量, 针对OTT和UGC市场的长尾内容, 中短期由AV1接替. VVC太遥远了，难以预测.

主要的收获

对我来说, 最重要的收获与AV1有关, 哪一个似乎比六周前更接近部署. 编码效率存在疑问, 不过，随着实际部署的发生，我们将在接下来的几个月里了解更多. 同样有趣的是，除了联网电视和类似的市场, HEVC注定会取代H264，成为广泛的非流媒体市场(如摄像机编码器)的编解码器选择, 安全, 和贡献, VP9似乎不太可能发挥任何重要作用.

关于VVC的一个大问题是，IP所有者是否能够联合起来以具有竞争力的价格提供一个包含所有内容的版税包. 虽然MC-IF提供了一些希望，但它显然没有权力决定这个结果.