H.265/HEVC

 

距離H.265/HEVC標準正(zheng)式發布已經有4年多的(de)時間，雖然其(qi)壓縮效率比H.264/AVC高(gao)出一(yi)倍(bei)，可(ke)以為視頻(pin)公(gong)司節(jie)約帶寬成本，但H.264仍(reng)是目前最流行的(de)視頻(pin)編碼格式。除(chu)了復雜(za)(za)度高(gao)、實現困難外，H.265/HEVC高(gao)昂的(de)專利費用和復雜(za)(za)的(de)授權政策也(ye)是阻(zu)礙(ai)其(qi)推(tui)廣的(de)重要因素。

       目前(qian)已經(jing)建立了(le)三個針對H.265/HEVC的(de)(de)專(zhuan)利池(chi)(chi)，除了(le)老牌的(de)(de)MPEG LA外(wai)，還(huan)有HEVC Advance和Velos Media發(fa)起的(de)(de)專(zhuan)利池(chi)(chi)；此外(wai)， Technicolor公(gong)司也在獨立收取授權費用。下(xia)面我們梳理一下(xia)H.265/HEVC的(de)(de)專(zhuan)利授權費用。

       MPEG LA還延續著以往的收費習慣，終端銷量在10萬臺以下的不收費，超過的部分每臺收取0.2美元的授權費，封頂費用相比于H.264大幅提高，每年2500萬美元。值得一提的是，MPEG LA針對視頻內容不再單獨收費。

圖片來源：MPEG LA官網()

相比之下HEVC Advance就沒那么厚道了。不僅收費范圍廣，涵蓋了電視、智能手機、流媒體播放器、機頂盒、游戲主機、數字媒體存儲設備、監控設備等幾乎所有的硬件終端以及Netflix、YouTube等內容提供商，而且費用極其高昂，雖然下調了一次，但仍比MPEG LA的收費高出許多：終端設備要繳納0.2-1.2美元不等，封頂年費4000萬美元。在內容方面，除了對終端用戶提供免費內容的供應商外，其他內容提供商也要根據訂閱數、節目數和媒體數收費，封頂年費500萬美元。

圖(tu)片來源：MPEG LA官網()

Velos Media和(he)Technicolor公(gong)司(si)沒(mei)有公(gong)布他們的(de)收費政策。

       從目前的情況來看，保守估計(ji)每年需(xu)向(xiang)三個專利池(chi)和Technicolor公司繳納的H.265/HEVC專利許可(ke)封(feng)頂(ding)費用(yong)會超(chao)過1億美元！
 

 

AVS2

中國第(di)一次意識到知識產權(quan)的重要性是在(zai)2002年，DVD事件給中國敲響了(le)警鐘(zhong)。同年6月，中國數字(zi)音視頻編解(jie)碼技術標準（AVS）工作組獲批(pi)成(cheng)立，當初的主要目的就是解(jie)決(jue)我國音視頻領域(yu)無(wu)可用標準而(er)不(bu)(bu)得不(bu)(bu)繳納(na)高昂的專利許可費用使用國際標準的問題(ti)。

       AVS工作組于2006年推出(chu)了(le)第一(yi)代(dai)視(shi)(shi)頻(pin)編碼標(biao)(biao)準AVS1，被頒(ban)布為中國(guo)國(guo)家(jia)標(biao)(biao)準。隨后又推出(chu)了(le)AVS1的增強版本AVS+，壓縮效率和H.264/AVC的High Profile相當，并于2012年7月(yue)被國(guo)家(jia)電(dian)(dian)影(ying)(ying)電(dian)(dian)視(shi)(shi)總(zong)局(ju)頒(ban)布為廣播(bo)電(dian)(dian)影(ying)(ying)電(dian)(dian)視(shi)(shi)行業標(biao)(biao)準，目前(qian)已有上千套AVS+的高清(qing)內容上星(xing)直播(bo)。

2013年6月， IEEE（電氣和電子工程師協會，國際電子信息領域影響最大的學術組織）將AVS系列標準頒布為IEEE標準，標準號為IEEE 1857，這標志著AVS標準正式走向國際。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標準推廣數字電視。

圖片來源(yuan)：《AVS通訊(xun)》第91期(qi) ()

AVS2是(shi)AVS工作組制定的第二(er)代標準，其首要(yao)目(mu)標是(shi)應用于(yu)超高(gao)清視(shi)頻和視(shi)頻監控領(ling)域，編(bian)碼效率比(bi)AVS+提高(gao)一倍(bei)以(yi)上。

       在專(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)利(li)(li)(li)(li)許(xu)(xu)(xu)可(ke)(ke)方面，AVS簡(jian)潔(jie)實惠。AVS1和(he)AVS+采取“AVS專(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)利(li)(li)(li)(li)池(chi)”統(tong)一(yi)許(xu)(xu)(xu)可(ke)(ke)模式，每個編解(jie)碼器只(zhi)象(xiang)征(zheng)性(xing)得收(shou)取1元專(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)利(li)(li)(li)(li)費，不(bu)對(dui)內容收(shou)費；而且(qie)在工作(zuo)組成(cheng)立之初就制定了(le)規則：凡是(shi)向(xiang)AVS工作(zuo)組提(ti)交技(ji)(ji)術(shu)和(he)提(ti)案的(de)(de)單位都需要(yao)對(dui)其專(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)利(li)(li)(li)(li)許(xu)(xu)(xu)可(ke)(ke)意向(xiang)做(zuo)出承諾(nuo)，允許(xu)(xu)(xu)免費使(shi)用或者加入“AVS專(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)利(li)(li)(li)(li)池(chi)”。這(zhe)一(yi)機(ji)制解(jie)決了(le)目(mu)前國際(ji)標(biao)準制定時(shi)缺(que)乏對(dui)技(ji)(ji)術(shu)許(xu)(xu)(xu)可(ke)(ke)政策的(de)(de)約束，造成(cheng)因為專(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)利(li)(li)(li)(li)授權政策問題難(nan)以推廣的(de)(de)弊端。需要(yao)指(zhi)出的(de)(de)是(shi)到目(mu)前為止，AVS并沒(mei)有收(shou)取過專(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)利(li)(li)(li)(li)費。AVS2雖(sui)然暫(zan)未出臺(tai)正(zheng)式的(de)(de)專(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)利(li)(li)(li)(li)許(xu)(xu)(xu)可(ke)(ke)政策，但根據(ju)AVS專(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)利(li)(li)(li)(li)池(chi)管理委員(yuan)會出臺(tai)的(de)(de)《關(guan)于(yu)AVS2專(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)利(li)(li)(li)(li)池(chi)許(xu)(xu)(xu)可(ke)(ke)的(de)(de)建議(yi)性(xing)規定》，AVS2的(de)(de)專(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)利(li)(li)(li)(li)授權將(jiang)沿用AVS1的(de)(de)統(tong)一(yi)許(xu)(xu)(xu)可(ke)(ke)模式，只(zhi)對(dui)設備象(xiang)征(zheng)性(xing)收(shou)費，不(bu)對(dui)內容收(shou)費。特別的(de)(de)，對(dui)互聯網上的(de)(de)軟(ruan)件服(fu)務免收(shou)專(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)利(li)(li)(li)(li)費。

 

AV1

 

2015年9月1日，谷(gu)歌(ge)宣(xuan)布與亞馬遜、思科(ke)、英(ying)特爾、微軟(ruan)、火狐、奈飛（Netflix）成立開(kai)(kai)放媒體(ti)聯(lian)盟(meng)（Alliance of Open Media，簡稱AOM），專注于下一代(dai)視頻(pin)編(bian)碼格式(shi)的開(kai)(kai)發。新一代(dai)視頻(pin)編(bian)碼格式(shi)命(ming)名為AV1，被認為是開(kai)(kai)源編(bian)碼器VP9的繼承者，具有以下幾個特點：

      （以下(xia)內容來源于(yu)AV1官網(wang)，譯文(wen)僅供參考）

·       ; Interoperable and open;（可互操作步驟和開花的）

·   ;     Optimized for the Internet;（針對于智(zhi)能互網絡做優化調(diao)整）

·        Scalable to any modern device at any bandwidth;（可戶外(wai)拓展到(dao)任意帶寬起步(bu)下(xia)的隨便(bian)近(jin)代產品）

·        Designed with a low computational footprint and optimizedfor hardware;（來計(ji)算量低，造成來源(yuan)于做優化網絡(luo)）

·        Capable of consistent, highest-quality, real-time videodelivery;（并能達成不間(jian)斷的(de)的(de)優(you)線質量(liang)實時公交短(duan)視頻的(de)傳輸數據）

·        Flexible for both commercial and non-commercial content,including user-generated content.（適用(yong)于商業的(de)和(he)非商業的(de)內容，包括用(yong)戶生成的(de)內容）  

       AOM原(yuan)計劃(hua)于2016年(nian)(nian)12月至(zhi)2017年(nian)(nian)3月期間推(tui)出AV1，但隨后又(you)宣布推(tui)遲到2017年(nian)(nian)的第(di)三季度。

       那么(me)，目前這(zhe)三個(ge)(ge)標準的(de)性能究竟(jing)如何呢？為此，我(wo)們(men)在HEVC的(de)通測(ce)條(tiao)件下，對(dui)H.265/HEVC、AVS2、AV1這(zhe)三個(ge)(ge)編(bian)碼標準的(de)編(bian)碼效率進行了對(dui)比(bi)測(ce)試。
 

檢查情況

HEVC編碼器選擇(ze)(ze)最新的(de)參考(kao)軟(ruan)件HM16.9，AVS2選擇(ze)(ze)參考(kao)軟(ruan)件RD19.0，AV1使用的(de)是2017年4月26號上傳(chuan)的(de)版本。由于AV1沒有(you)給出(chu)官方的(de)配置(zhi)指南，我們(men)采用默認的(de)配置(zhi)，包含19種編碼工(gong)具(ju)，測試條件如(ru)下：

HEVC則選用官方的通用測試條(tiao)件，在隨(sui)機(ji)訪問(wen)（random access）配置下(xia)進行測試，具體情(qing)況如下(xia)：

為了盡可能得公平(ping)，AVS2也調(diao)整到和(he)HEVC相近的(de)碼率(lv)點進行測(ce)試。

 

 

測(ce)試序(xu)列(lie)選擇HEVC通(tong)測(ce)條件中給(gei)定的序(xu)列(lie)，為了(le)使測(ce)試更加全(quan)面，我們(men)選取(qu)Class A~Class E來進行測(ce)試，分辨率包含240P~1600P。測(ce)試序(xu)列(lie)的具體情況(kuang)如(ru)下：

 

 

測量效果

BD-rate能(neng)夠很好得反映在同樣的客觀(guan)質量下(xia)，碼率節省情況，因此，我(wo)們選(xuan)用BD-rate作(zuo)為(wei)評(ping)判(pan)編碼器性(xing)能(neng)的指標，用HEVC作(zuo)為(wei)Anchor, 正(zheng)值表示(shi)性(xing)能(neng)有(you)損失，負值表示(shi)增益。

 

從上表中可(ke)以看到: 和(he)HEVC相(xiang)比，在亮度分量(liang)上，AVS2平均有0.23%的(de)增益， AV1平均有12.4%的(de)損(sun)失。

4K10bit測試英文

HEVC和AVS2主要(yao)是應用于超高清視頻領域(yu)，但HEVC給定(ding)的測試(shi)序列中(zhong)并不包(bao)含(han)4K序列。華(hua)為海思用國(guo)家電影電視總局指定(ding)的4K 10bit序列對(dui)HEVC和AVS2在通測條件下進行了測試(shi)，測試(shi)結果(guo)如下：

       從(cong)測試(shi)結果中可(ke)以(yi)看到(dao)：對于4K 10bit序(xu)列(lie)HEVC的編碼效(xiao)率普遍低于AVS2，個別序(xu)列(lie)甚至差了將(jiang)近10%，平(ping)均(jun)性能損失為3.0%。這也意(yi)味著(zhu)，在超高清領域AVS2編碼性能略優于HEVC。

       主(zhu)觀(guan)方面，根據國家廣播電影電視(shi)總局廣播電視(shi)計量(liang)檢測中(zhong)心的報告顯(xian)示：AVS2和(he)HEVC相(xiang)對(dui)于(yu)源圖像質(zhi)量(liang)下(xia)降分別(bie)為2.9%和(he)3.0%。對(dui)于(yu)超高清視(shi)頻(pin)，在相(xiang)同碼率條(tiao)件下(xia)，AVS2平均主(zhu)觀(guan)質(zhi)量(liang)比HEVC也略優。

 

預期結果

新(xin)(xin)一(yi)代(dai)視頻編碼(ma)標準(zhun)在(zai)(zai)(zai)高(gao)(gao)清視頻編碼(ma)領(ling)(ling)域(yu)(yu)的(de)競(jing)爭(zheng)相(xiang)當(dang)(dang)激烈。HEVC推出(chu)較早、知名度高(gao)(gao)，但專利政策復雜而且費(fei)用高(gao)(gao)昂，制約了HEVC的(de)推廣。AVS2在(zai)(zai)(zai)高(gao)(gao)清視頻領(ling)(ling)域(yu)(yu)和HEVC的(de)壓縮效率相(xiang)當(dang)(dang)，在(zai)(zai)(zai)4K超(chao)(chao)高(gao)(gao)清領(ling)(ling)域(yu)(yu)比HEVC性能(neng)略優，而且AVS2的(de)專利許(xu)可政策簡潔優惠，為(wei)企業提供了新(xin)(xin)選擇。AV1尚在(zai)(zai)(zai)制定中，雖然號(hao)稱免專利費(fei)用，但從目(mu)前的(de)情況(kuang)來看，編碼(ma)性能(neng)和HEVC、AVS2相(xiang)比還有超(chao)(chao)過10%的(de)差(cha)距。至(zhi)于哪個標準(zhun)會在(zai)(zai)(zai)未(wei)來十年(nian)引領(ling)(ling)新(xin)(xin)一(yi)代(dai)視頻編碼(ma)標準(zhun)，就讓(rang)我們拭(shi)目(mu)以待吧！

 

閱讀答案連接：

作者：李旭峰  王振宇  王榮剛(gang)