詳談視頻編碼之H.264、H.265、AV1

對(duì)于現(xiàn)在的年輕人來(lái)說(shuō)，追劇、刷視頻已經(jīng)成為了主要的休閑方式。

視頻能以最直觀的動(dòng)態(tài)形式展現(xiàn)所要表達(dá)的內(nèi)容，通過(guò)色彩和聲音的渲染展現(xiàn)獨(dú)特的藝術(shù)觀感，從而讓觀眾觀看的過(guò)程中獲得滿足。

不過(guò)在追劇的時(shí)候，大家一定遇到過(guò)視頻卡頓需要緩沖的情況，尤其在最精彩的時(shí)候出現(xiàn)這種情況，這種不爽的感覺不亞于突然插播廣告。

遇到這種情況，大家一般都以為是網(wǎng)速的問題。其實(shí)這不是網(wǎng)速問題那么簡(jiǎn)單，更深層次的原因可能和視頻編碼有關(guān)。

想要流暢的收看視頻，升級(jí)寬帶并不是唯一的方式，升級(jí)一次網(wǎng)速就需要多消費(fèi)一筆支出，問題也不見得會(huì)徹底得到解決。

各大視頻平臺(tái)為了讓視頻流暢的進(jìn)行播放，會(huì)通過(guò)采用不同編碼的方式，在維持畫面質(zhì)量的同時(shí)保持播放的流暢。

目前視頻網(wǎng)站主要以H.264、H.265和AV1三種編碼為主。所以如果能了解到視頻平臺(tái)采用的視頻編碼，并作出相應(yīng)的調(diào)整，就可以大幅度保證視頻觀賞的流暢性。

接下來(lái)筆者將對(duì)以H.264、H.265以及AV1這三種編碼進(jìn)行介紹。

H.264編碼：目前運(yùn)用最廣泛的視頻編碼

H.264編碼是目前主流的視頻編碼，目前主要的電子設(shè)備都會(huì)支持H.264編碼，運(yùn)用范圍涵蓋了流媒體、視頻壓制、影像錄制、數(shù)字電視、安防監(jiān)控、視頻會(huì)議等應(yīng)用場(chǎng)景。

也就是說(shuō)我們?cè)诰€追劇看的視頻、下載的視頻、購(gòu)買的正版影碟多數(shù)都采用H.264的視頻編碼。

H.264受到重用的一個(gè)原因是有著不錯(cuò)的壓縮率，在相同帶寬條件上提供更優(yōu)質(zhì)的圖像質(zhì)量。

H.264是目前運(yùn)用最為廣泛的視頻編碼方式，目前支持的設(shè)備也最多。

主流的電腦硬件、智能手機(jī)、高清機(jī)頂盒、游戲主機(jī)、在線視頻網(wǎng)站均支持H.264的解碼。所有的設(shè)備都可以做到無(wú)負(fù)擔(dān)的進(jìn)行播放，所以目前情況來(lái)說(shuō)H.264依然是運(yùn)用在視頻上的主流編碼。

H.265：更小、更快、更清晰

雖然H.264編碼目前依舊是主流，但是隨著視頻畫質(zhì)的提高，問題逐漸顯現(xiàn)，H.264對(duì)于高分辨率的視頻無(wú)法很好的進(jìn)行駕馭問題逐漸顯現(xiàn)，尤其在壓制4K超高清視頻時(shí)候，H.264編碼往往會(huì)形成超大容量的文件。

根據(jù)計(jì)算，一部4K的超高清電影使用H.264編碼進(jìn)行制作，其容量超過(guò)10GB，如此龐大的數(shù)據(jù)并不利于網(wǎng)絡(luò)在線視頻的傳輸，目前的民用帶寬的速度，在播放的過(guò)程中還是會(huì)出現(xiàn)卡頓和緩沖的現(xiàn)象。

為了在有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬下傳輸更高質(zhì)量的視頻，就需要壓縮效率更高的編碼。于是在2012年，國(guó)際電聯(lián)公布了H.265編碼。

這套編碼在H.264的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)改良，主要提高了壓縮率、減少實(shí)時(shí)延時(shí)等特點(diǎn)。

H.265編碼最主要的升級(jí)是提高了視頻編碼的壓縮效率，和H.264編碼相比在僅需一半的容量就能壓縮出相同畫質(zhì)的視頻。

舉個(gè)例子，一部1080P分辨率的電影，在H.264編碼下生成視頻容量為1GB，如果用H.265編碼進(jìn)行壓縮，容量只需要500MB。更小的容量在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸自然更加方便。

并且H.265標(biāo)準(zhǔn)在制定的時(shí)候還加入了對(duì)4K甚至是8K超高清視頻的支持。目前國(guó)外Youtube這類視頻網(wǎng)站播放4K視頻的時(shí)候采用的則是H.265編碼。

目前H.265編碼獲得多數(shù)視頻網(wǎng)站的支持，優(yōu)酷、土豆、B站等國(guó)內(nèi)的主流視頻網(wǎng)站均支持H.265視頻的上傳和播放。

由于能夠減少延時(shí)的特點(diǎn)，在一些直播平臺(tái)也廣受歡迎，國(guó)內(nèi)的虎牙、BiliBili在直播推流均開始支持H.265編碼。

不過(guò)硬件支持設(shè)備比H.264略少，2019年之前發(fā)售的部分智能手機(jī)、機(jī)頂盒、智能手機(jī)無(wú)法對(duì)H.265進(jìn)行硬件解碼。

不過(guò)近兩年的發(fā)售的產(chǎn)品開始支持H.265的硬件解碼，其中去年發(fā)售PS5已經(jīng)支持對(duì)H.265編碼的硬件解碼。

AV1：免費(fèi)開源真的香 H.265倍感壓力

雖然H.265編碼在視頻行業(yè)中逐漸普及，但是要使用H.265編碼就每年必須支出一筆不菲的授權(quán)費(fèi)用，這對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)是一筆不小的負(fù)擔(dān)。

在這樣的背景下AV1編碼應(yīng)運(yùn)而生，該編碼由Google所主導(dǎo)，其特色的除了高昂的免版權(quán)費(fèi)外，和H.265相比，在相同視頻分辨率、幀率、比特率的情況下，整個(gè)視頻容量還能壓縮20%，這意味著AV1編碼能夠進(jìn)一步降低在線視頻對(duì)帶寬的需求。

根據(jù)Streaming Media East的測(cè)試報(bào)告，AV1在和H.265、H.264以及VP9三種編碼比較中，在相同畫質(zhì)下，碼率是最低的。

降低碼率有什么好處呢？在視頻制作的流程中，拍攝高分辨素材再進(jìn)行超采樣能有效提升畫面的清晰度，但在視頻流分發(fā)的過(guò)程中，在設(shè)備分辨率不變的前提下，就需要提高碼率來(lái)維持視頻的質(zhì)量，一旦降低碼率畫面就會(huì)變得模糊。

而AV1編碼的優(yōu)勢(shì)是在降低視頻碼率的情況下保持畫面的清晰度，對(duì)于視頻網(wǎng)站來(lái)說(shuō)不用在糾結(jié)帶寬和畫質(zhì)之間如何選擇，可以為觀眾帶來(lái)更高質(zhì)量的視頻服務(wù)。目前已經(jīng)采用AV1編碼的愛奇藝就表示AV1的編碼速度提升了5倍。

雖然目前我們?cè)诰€視頻以1080P為主，但4K甚至是更高分辨率的8K上線普及時(shí)間問題，未來(lái)如果要流暢的收看這些視頻內(nèi)容，那么除了高帶寬的網(wǎng)絡(luò)外，高壓縮率的編碼減少視頻數(shù)據(jù)量的核心優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)出來(lái)了。

另外在硬件支持方面，目前H.264和H.265處于領(lǐng)先地位，智能手機(jī)、電腦、游戲機(jī)均支持解碼，而目前AV1編碼僅有Intel Tiger Lake 11代酷睿中的Iris Xe核芯顯卡、NVIDIA RTX 30系列和聯(lián)發(fā)科天璣1000系列支持。

不過(guò)AV1開源免費(fèi)的特點(diǎn)，受到不少企業(yè)的歡迎，目前Google表示從今年3月31日開始旗下的Android TV系列產(chǎn)品將開始支持AV1編碼，并適用于任何Android 10和Android 11的設(shè)備。

在電視機(jī)上索尼今年全新推出的Bravia XR系列電視也會(huì)支持AV1編碼，相信未來(lái)會(huì)有越來(lái)越多的硬件開始支持。

目前國(guó)內(nèi)外在線視頻以1080P為主，未來(lái)隨著4K超高清視頻的普及壓縮效率更高、傳輸壓力更小的H.265和AV1兩款編碼將逐漸受到青睞。以后的在線視頻網(wǎng)站可能以這兩大編碼為主導(dǎo)。
責(zé)編AJX