2013年1月，新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.265/HEVC正式發(fā)布。然而它并沒有像H.264那樣占據(jù)市場。在這期間，AVS2、AV1等競爭者也在逐步推出，究竟誰才能引領(lǐng)新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)呢？

作者 | 李旭峰 ?王振宇 ?王榮剛? ? ? ? ??

編輯?| 李旭峰

本文轉(zhuǎn)載自“智媒之音”。

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H.265/HEVC

距離H.265/HEVC標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布已經(jīng)有4年多的時(shí)間，雖然其壓縮效率比H.264/AVC高出一倍，可以為視頻公司節(jié)約帶寬成本，但H.264仍是目前最流行的視頻編碼格式。除了復(fù)雜度高、實(shí)現(xiàn)困難外，H.265/HEVC高昂的專利費(fèi)用和復(fù)雜的授權(quán)政策也是阻礙其推廣的重要因素。

目前已經(jīng)建立了三個(gè)針對H.265/HEVC的專利池，除了老牌的MPEG LA外，還有HEVC Advance和Velos Media發(fā)起的專利池；此外，?Technicolor公司也在獨(dú)立收取授權(quán)費(fèi)用。下面我們估算一下H.265/HEVC的專利授權(quán)費(fèi)用。

MPEG LA還延續(xù)著以往的收費(fèi)習(xí)慣，終端銷量在10萬臺(tái)以下的不收費(fèi)，超過的部分每臺(tái)收取0.2美元的授權(quán)費(fèi)，封頂費(fèi)用相比于H.264大幅提高，每年2500萬美元。值得一提的是，MPEG LA針對視頻內(nèi)容不再單獨(dú)收費(fèi)。

圖片來源：MPEG LA官網(wǎng)

相比之下HEVC Advance就沒那么厚道了。不僅收費(fèi)范圍廣，涵蓋了電視、智能手機(jī)、流媒體播放器、機(jī)頂盒、游戲主機(jī)、數(shù)字媒體存儲(chǔ)設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備等幾乎所有的硬件終端以及Netflix、YouTube等內(nèi)容提供商，而且費(fèi)用極其高昂，雖然下調(diào)了一次，但仍比MPEG LA的收費(fèi)高出許多：終端設(shè)備要繳納0.2-1.2美元不等，封頂年費(fèi)4000萬美元。在內(nèi)容方面，除了對終端用戶提供免費(fèi)內(nèi)容的供應(yīng)商外，其他內(nèi)容提供商也要根據(jù)訂閱數(shù)、節(jié)目數(shù)和媒體數(shù)收費(fèi)，封頂年費(fèi)500萬美元。

圖片來源：HEVC Advance官網(wǎng)

Velos Media和Technicolor公司沒有公布他們的收費(fèi)政策。

從目前的情況來看，保守估計(jì)每年需向三個(gè)專利池和Technicolor公司繳納的H.265/HEVC專利許可封頂費(fèi)用會(huì)超過1億美元！

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AVS2

中國第一次意識(shí)到知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重要性是在2002年，DVD事件給中國敲響了警鐘。同年6月，中國數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（AVS）工作組獲批成立，當(dāng)初的主要目的就是解決我國音視頻領(lǐng)域無可用標(biāo)準(zhǔn)而不得不繳納高昂的專利許可費(fèi)用使用國際標(biāo)準(zhǔn)的問題。

AVS工作組于2006年推出了第一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)AVS1，被頒布為中國國家標(biāo)準(zhǔn)。隨后又推出了AVS1的增強(qiáng)版本AVS+，壓縮效率和H.264/AVC的High Profile相當(dāng)，并于2012年7月被國家電影電視總局頒布為廣播電影電視行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，目前已有上千套AVS+的高清內(nèi)容上星直播。

2013年6月， IEEE（電氣和電子工程師協(xié)會(huì)，國際電子信息領(lǐng)域影響最大的學(xué)術(shù)組織）將AVS系列標(biāo)準(zhǔn)頒布為IEEE標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為IEEE 1857，這標(biāo)志著AVS標(biāo)準(zhǔn)正式走向國際。除了中國，老撾、斯里蘭卡、吉爾吉斯斯坦、古巴等國家也采用了AVS標(biāo)準(zhǔn)推廣數(shù)字電視。

圖片來源：《AVS通訊》第91期

AVS2是AVS工作組推出的第二代標(biāo)準(zhǔn)，其首要目標(biāo)是應(yīng)用于超高清電視和視頻監(jiān)控等領(lǐng)域，編碼效率比AVS+提高一倍以上。

在專利許可方面，AVS簡潔實(shí)惠。AVS1和AVS+采取“AVS專利池”統(tǒng)一許可模式，每個(gè)編解碼器只象征性得收取1元專利費(fèi)，不對內(nèi)容收費(fèi)；而且在工作組成立之初就制定了規(guī)則：凡是向AVS工作組提交技術(shù)和提案的單位都需要對其專利許可意向做出承諾，允許免費(fèi)使用或者加入“AVS專利池”。這一機(jī)制解決了目前國際標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)缺乏對技術(shù)許可政策的約束，造成因?yàn)閷＠跈?quán)政策問題難以推廣的弊端。需要指出的是，到目前為止，AVS并沒有收取過專利費(fèi)。AVS2雖然暫未出臺(tái)正式的專利許可政策，但根據(jù)AVS專利池管理委員會(huì)出臺(tái)的《關(guān)于AVS2專利池許可的建議性規(guī)定》，AVS2的專利授權(quán)將沿用AVS1的統(tǒng)一許可模式，只對設(shè)備象征性收費(fèi)，不對內(nèi)容收費(fèi)。特別的，對互聯(lián)網(wǎng)上的軟件服務(wù)免收專利費(fèi)。

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AV1

2015年9月1日，谷歌宣布與亞馬遜、思科、英特爾、微軟、火狐、奈飛（Netflix）成立開放媒體聯(lián)盟（Alliance of Open Media，簡稱AOM），專注于下一代視頻編碼格式的開發(fā)。新一代視頻編碼格式命名為AV1，被認(rèn)為是開源編碼器VP9的繼承者，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

? ? ? （以下內(nèi)容來源于AV1官網(wǎng)，譯文僅供參考）

• Interoperable and open;（可互操作和開放的）

• Optimized for the Internet;（針對互聯(lián)網(wǎng)做優(yōu)化）

• Scalable to any modern device at any bandwidth;（可拓展到任意帶寬下的任何現(xiàn)代設(shè)備）

• Designed with a low computational footprint and optimized for hardware;（計(jì)算量低，針對硬件做優(yōu)化）

• Capable of consistent, highest-quality, real-time video delivery;（能夠?qū)崿F(xiàn)持續(xù)的的高質(zhì)量實(shí)時(shí)視頻的傳輸）

• Flexible for both commercial and non-commercial content, including user-generated content.（適用于商業(yè)的和非商業(yè)的內(nèi)容，包括用戶生成的內(nèi)容）

AOM原計(jì)劃于2016年12月至2017年3月期間推出AV1，但隨后又宣布推遲到2017年的第三季度。

那么，目前這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的性能究竟如何呢？為此，我們在HEVC的通測條件下，對H.265/HEVC、AVS2、AV1這三個(gè)編碼標(biāo)準(zhǔn)的編碼效率進(jìn)行了對比測試。

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測試條件

HEVC編碼器選擇最新的參考軟件HM16.9，AVS2選擇參考軟件RD19.0，AV1使用的是2017年4月26號(hào)上傳的版本。由于AV1沒有給出官方的配置指南，我們采用默認(rèn)的配置，包含19種編碼工具，測試條件如下：

HEVC則選用官方的通用測試條件，在隨機(jī)訪問（random access）配置下進(jìn)行測試，具體情況如下：

為了盡可能得公平，AVS2也調(diào)整到和HEVC相近的碼率點(diǎn)進(jìn)行測試。

測試序列選擇HEVC通測條件中給定的序列，為了使測試更加全面，我們選取Class A~Class E來進(jìn)行測試，分辨率包含240P~1600P。測試序列的具體情況如下：

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測試結(jié)果

BD-rate能夠很好得反應(yīng)在同樣的客觀質(zhì)量下，碼率節(jié)省情況，因此，我們選用BD-rate作為評(píng)判編碼器性能的指標(biāo)，用HEVC作為Anchor。正值表示性能有損失，負(fù)值表示增益。

從上表中可以看到: 和HEVC相比，在亮度分量上，AVS2平均有0.23%的增益， AV1平均有12.4%的損失。

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4K 10bit測試

HEVC和AVS2主要是應(yīng)用于高清和超高清視頻領(lǐng)域，但HEVC給定的測試序列中并不包含4K序列。華為海思用國家電影電視總局指定的4K 10bit序列對HEVC和AVS2在通測條件下進(jìn)行了測試，測試結(jié)果如下：

從測試結(jié)果中可以看到：對于4K 10bit序列HEVC的編碼效率普遍低于AVS2，個(gè)別序列甚至差了將近10%，平均性能損失為3.0%。這也意味著，在超高清領(lǐng)域AVS2編碼性能要優(yōu)于HEVC。

主觀方面，根據(jù)國家廣播電影電視總局廣播電視計(jì)量檢測中心的報(bào)告顯示：AVS2和HEVC相對于源圖像質(zhì)量下降分別為2.9%和3.0%。對于超高清視頻，在相同碼率條件下，AVS2平均主觀質(zhì)量比HEVC也略優(yōu)。

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結(jié)論

新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)在高清視頻編碼領(lǐng)域的競爭相當(dāng)激烈。HEVC推出較早、知名度高，但專利政策復(fù)雜而且費(fèi)用高昂，制約了HEVC的推廣。AVS2在高清視頻領(lǐng)域和HEVC的壓縮效率相當(dāng)，在4K超高清領(lǐng)域比HEVC性能略優(yōu)，而且AVS2的專利許可政策簡潔優(yōu)惠，為企業(yè)提供了新選擇。AV1尚在制定中，雖然號(hào)稱免專利費(fèi)用，但從目前的情況來看，編碼性能和HEVC、AVS2相比還有超過10%的差距。至于哪個(gè)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)在未來十年引領(lǐng)新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，就讓我們拭目以待吧！

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的谁将引领新一代视频编码标准：HEVC、AVS2和AV1性能对比报告的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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