H.265/HEVC

 

距離H.265/HEVC標(biao)準(zhun)正式(shi)發(fa)布已經(jing)有4年多(duo)的時間(jian)，雖然其(qi)壓縮效(xiao)率比H.264/AVC高(gao)出一(yi)倍(bei)，可以為視頻(pin)公司節(jie)約帶(dai)寬成本，但H.264仍是(shi)目前最流行的視頻(pin)編碼(ma)格(ge)式(shi)。除了復(fu)雜度(du)高(gao)、實(shi)現(xian)困難(nan)外，H.265/HEVC高(gao)昂的專利費用和(he)復(fu)雜的授權政(zheng)策也是(shi)阻礙其(qi)推廣的重要因素(su)。

       目前已(yi)經建立(li)了三(san)個針對H.265/HEVC的專利(li)池，除了老牌的MPEG LA外，還有HEVC Advance和(he)Velos Media發(fa)起(qi)的專利(li)池；此(ci)外， Technicolor公司也(ye)在獨立(li)收取(qu)授權費(fei)用(yong)。下面我們梳理一下H.265/HEVC的專利(li)授權費(fei)用(yong)。

       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。

圖片來源：MPEG LA官(guan)網()

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

       從目前的(de)情況(kuang)來看，保守估計每年需向三個(ge)專利池和(he)Technicolor公司繳納的(de)H.265/HEVC專利許可封頂費用會超過1億(yi)美元(yuan)！
 

 

AVS2

中(zhong)國(guo)(guo)第一次意識到知識產權(quan)的(de)重(zhong)要性是在2002年，DVD事件給中(zhong)國(guo)(guo)敲響了警鐘。同年6月，中(zhong)國(guo)(guo)數字音視頻(pin)編(bian)解碼技(ji)術標(biao)準(zhun)（AVS）工作(zuo)組(zu)獲批成立，當(dang)初的(de)主(zhu)要目的(de)就是解決我國(guo)(guo)音視頻(pin)領域無可用(yong)標(biao)準(zhun)而(er)不(bu)得不(bu)繳(jiao)納高昂的(de)專利(li)許可費用(yong)使用(yong)國(guo)(guo)際標(biao)準(zhun)的(de)問題。

       AVS工作組(zu)于(yu)2006年推出了(le)第一代視頻編碼標(biao)(biao)準AVS1，被頒(ban)布(bu)為(wei)中(zhong)國(guo)國(guo)家標(biao)(biao)準。隨后(hou)又推出了(le)AVS1的增強(qiang)版本(ben)AVS+，壓(ya)縮效(xiao)率和H.264/AVC的High Profile相當，并于(yu)2012年7月被國(guo)家電影(ying)電視總(zong)局(ju)頒(ban)布(bu)為(wei)廣(guang)播(bo)電影(ying)電視行(xing)業標(biao)(biao)準，目(mu)前已有(you)上千套AVS+的高清內容上星直播(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(di)91期 ()

AVS2是(shi)AVS工作組(zu)制定的第二(er)代(dai)標準，其首要目標是(shi)應用(yong)于(yu)超高清視(shi)頻(pin)和視(shi)頻(pin)監控領域，編碼效率比AVS+提(ti)高一倍以上(shang)。

       在(zai)專(zhuan)(zhuan)利許(xu)(xu)(xu)(xu)(xu)可方面，AVS簡(jian)潔實(shi)惠。AVS1和(he)AVS+采取“AVS專(zhuan)(zhuan)利池(chi)”統一(yi)(yi)許(xu)(xu)(xu)(xu)(xu)可模式(shi)，每個編解碼器只象征(zheng)性(xing)(xing)得收取1元專(zhuan)(zhuan)利費(fei)(fei)，不對(dui)內(nei)容收費(fei)(fei)；而且在(zai)工(gong)作(zuo)組(zu)成立之初就制定(ding)了(le)規(gui)則：凡是向AVS工(gong)作(zuo)組(zu)提交技術和(he)提案的(de)(de)單位都需要對(dui)其專(zhuan)(zhuan)利許(xu)(xu)(xu)(xu)(xu)可意(yi)向做出(chu)承諾，允許(xu)(xu)(xu)(xu)(xu)免費(fei)(fei)使用(yong)或者加(jia)入“AVS專(zhuan)(zhuan)利池(chi)”。這(zhe)一(yi)(yi)機制解決了(le)目前(qian)國際標準(zhun)制定(ding)時缺(que)乏(fa)對(dui)技術許(xu)(xu)(xu)(xu)(xu)可政策的(de)(de)約束，造(zao)成因為(wei)專(zhuan)(zhuan)利授(shou)權(quan)(quan)政策問(wen)題難以推廣的(de)(de)弊端。需要指出(chu)的(de)(de)是到目前(qian)為(wei)止，AVS并沒(mei)有(you)收取過專(zhuan)(zhuan)利費(fei)(fei)。AVS2雖然(ran)暫未出(chu)臺正式(shi)的(de)(de)專(zhuan)(zhuan)利許(xu)(xu)(xu)(xu)(xu)可政策，但(dan)根據AVS專(zhuan)(zhuan)利池(chi)管理委員(yuan)會出(chu)臺的(de)(de)《關于AVS2專(zhuan)(zhuan)利池(chi)許(xu)(xu)(xu)(xu)(xu)可的(de)(de)建議(yi)性(xing)(xing)規(gui)定(ding)》，AVS2的(de)(de)專(zhuan)(zhuan)利授(shou)權(quan)(quan)將沿用(yong)AVS1的(de)(de)統一(yi)(yi)許(xu)(xu)(xu)(xu)(xu)可模式(shi)，只對(dui)設(she)備象征(zheng)性(xing)(xing)收費(fei)(fei)，不對(dui)內(nei)容收費(fei)(fei)。特(te)別的(de)(de)，對(dui)互聯網上的(de)(de)軟件服務(wu)免收專(zhuan)(zhuan)利費(fei)(fei)。

 

AV1

 

2015年9月1日，谷歌宣布與亞馬遜、思科、英特爾、微軟(ruan)、火(huo)狐、奈飛（Netflix）成立開放(fang)媒體聯盟(meng)（Alliance of Open Media，簡稱AOM），專注于下(xia)一代視(shi)頻(pin)編(bian)(bian)碼格(ge)式的開發。新一代視(shi)頻(pin)編(bian)(bian)碼格(ge)式命名為(wei)AV1，被認為(wei)是開源(yuan)編(bian)(bian)碼器VP9的繼(ji)承者，具有以下(xia)幾個特點：

      （以下內(nei)容來源于AV1官(guan)網，譯文僅供參(can)考）

·        Interoperable and open;（可(ke)互使(shi)用和開館的）

·       ; Optimized for the Internet;（共(gong)性互聯機絡(luo)網(wang)做升(sheng)級優(you)化）

·      ;  Scalable to any modern device at any bandwidth;（可戶外拓(tuo)展培訓到任意傳輸速率下(xia)的任何人(ren)當今機 ）

·        Designed with a low computational footprint and optimizedfor hardware;（估算量低，對於硬件(jian)配置做簡化）

·        Capable of consistent, highest-quality, real-time videodelivery;（會推動不斷(duan)地(di)的(de)(de)的(de)(de)優質化量實時(shi)時(shi)間視頻播放的(de)(de)傳(chuan)送數據(ju)）

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

       AOM原計(ji)劃于2016年12月至2017年3月期間推出(chu)AV1，但隨后又宣(xuan)布推遲(chi)到2017年的第三季度。

       那么，目(mu)前這(zhe)三個(ge)標準的(de)性能(neng)究(jiu)竟(jing)如何呢？為此，我們在HEVC的(de)通(tong)測條件下，對H.265/HEVC、AVS2、AV1這(zhe)三個(ge)編碼標準的(de)編碼效率進(jin)行了(le)對比測試。
 

測評水平

HEVC編(bian)碼器(qi)選擇最新的(de)(de)參(can)考(kao)(kao)軟件(jian)HM16.9，AVS2選擇參(can)考(kao)(kao)軟件(jian)RD19.0，AV1使(shi)用的(de)(de)是2017年4月26號上傳(chuan)的(de)(de)版(ban)本。由于AV1沒有(you)給出官方的(de)(de)配置指南，我們(men)采(cai)用默認的(de)(de)配置，包含19種編(bian)碼工具，測試條件(jian)如下(xia)：

HEVC則選用官方的通用測試(shi)條件(jian)，在隨機訪問（random access）配置(zhi)下進行測試(shi)，具體(ti)情況如下：

為了(le)盡可能得公平，AVS2也調整到和HEVC相(xiang)近的碼(ma)率(lv)點進行測試。

 

 

測試序(xu)列選擇HEVC通測條(tiao)件中給定的序(xu)列，為(wei)了使測試更加全面，我們(men)選取(qu)Class A~Class E來進(jin)行測試，分辨(bian)率包含240P~1600P。測試序(xu)列的具體情況如下：

 

 

測試軟件的結果

BD-rate能夠很好得反映在(zai)同樣的(de)客(ke)觀(guan)質量下，碼(ma)率節省情況，因(yin)此，我(wo)們選用BD-rate作為(wei)評判(pan)編(bian)碼(ma)器性能的(de)指標，用HEVC作為(wei)Anchor, 正值(zhi)表(biao)示(shi)性能有損失，負值(zhi)表(biao)示(shi)增益。

 

從上(shang)表(biao)中可以看到: 和HEVC相比，在亮度分量上(shang)，AVS2平(ping)均有0.23%的增益， AV1平(ping)均有12.4%的損失。

4K10bit檢測

HEVC和(he)AVS2主要是應用于(yu)超高清(qing)視(shi)頻領域，但HEVC給定的測試(shi)序列(lie)中并不包含(han)4K序列(lie)。華為海思用國(guo)家電影電視(shi)總局指定的4K 10bit序列(lie)對HEVC和(he)AVS2在通(tong)測條件下進行了測試(shi)，測試(shi)結果(guo)如下：

       從測試結果(guo)中可(ke)以看(kan)到：對于(yu)4K 10bit序列HEVC的編碼效率普(pu)遍低于(yu)AVS2，個別序列甚至差了將(jiang)近10%，平均性(xing)能損(sun)失為3.0%。這也意味(wei)著，在超(chao)高清(qing)領域AVS2編碼性(xing)能略優于(yu)HEVC。

       主(zhu)觀(guan)方(fang)面，根據(ju)國家(jia)廣播(bo)電(dian)影電(dian)視(shi)(shi)總局廣播(bo)電(dian)視(shi)(shi)計(ji)量檢測中心(xin)的報告顯示：AVS2和HEVC相(xiang)(xiang)對于(yu)源(yuan)圖像質量下降分別為2.9%和3.0%。對于(yu)超高清視(shi)(shi)頻，在相(xiang)(xiang)同(tong)碼率條件(jian)下，AVS2平均(jun)主(zhu)觀(guan)質量比HEVC也略優。

 

報告的格式

新一代(dai)視頻編碼標(biao)準(zhun)在(zai)高(gao)(gao)清(qing)視頻編碼領(ling)域的(de)競爭相當激烈。HEVC推(tui)出較早、知(zhi)名度高(gao)(gao)，但專(zhuan)利政策復雜而(er)且費(fei)用(yong)(yong)高(gao)(gao)昂(ang)，制(zhi)約了(le)(le)HEVC的(de)推(tui)廣。AVS2在(zai)高(gao)(gao)清(qing)視頻領(ling)域和(he)HEVC的(de)壓縮(suo)效率(lv)相當，在(zai)4K超(chao)高(gao)(gao)清(qing)領(ling)域比HEVC性(xing)能(neng)略優(you)，而(er)且AVS2的(de)專(zhuan)利許可(ke)政策簡潔優(you)惠，為企業提供了(le)(le)新選擇。AV1尚在(zai)制(zhi)定中，雖然(ran)號稱免專(zhuan)利費(fei)用(yong)(yong)，但從目前(qian)的(de)情(qing)況(kuang)來看，編碼性(xing)能(neng)和(he)HEVC、AVS2相比還有超(chao)過10%的(de)差距。至(zhi)于哪個標(biao)準(zhun)會在(zai)未來十年(nian)引領(ling)新一代(dai)視頻編碼標(biao)準(zhun)，就讓我們拭(shi)目以待吧(ba)！

 

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作者：李旭峰  王(wang)振(zhen)宇  王(wang)榮剛