H.265/HEVC

 

距離(li)H.265/HEVC標(biao)準正式(shi)發布已(yi)經有(you)4年多的時間，雖然其壓縮效(xiao)率比H.264/AVC高(gao)(gao)出一倍，可以為視(shi)頻(pin)公司節(jie)約帶寬成本，但H.264仍是目前最流行的視(shi)頻(pin)編碼(ma)格式(shi)。除了復雜度高(gao)(gao)、實現困難外，H.265/HEVC高(gao)(gao)昂的專利(li)費(fei)用和復雜的授(shou)權政策也是阻礙其推廣(guang)的重要因素。

       目前已經建立了三個針對H.265/HEVC的(de)專利(li)池(chi)，除(chu)了老牌的(de)MPEG LA外，還有HEVC Advance和Velos Media發起的(de)專利(li)池(chi)；此外， Technicolor公司也(ye)在獨立收取授(shou)權費用。下(xia)面(mian)我(wo)們梳(shu)理一下(xia)H.265/HEVC的(de)專利(li)授(shou)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(wang)()

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(yuan)：MPEG LA官網(wang)()

Velos Media和Technicolor公司沒有公布他們的收費政策。

       從目前的情況(kuang)來看，保守(shou)估計每(mei)年(nian)需向三個專利池(chi)和Technicolor公(gong)司繳納的H.265/HEVC專利許可(ke)封頂費用會超過1億(yi)美元！
 

 

AVS2

中(zhong)(zhong)國(guo)第一(yi)次意識到知識產權的(de)(de)重要(yao)性是在2002年，DVD事件給(gei)中(zhong)(zhong)國(guo)敲響了警(jing)鐘。同(tong)年6月，中(zhong)(zhong)國(guo)數字音(yin)視(shi)頻編解碼技術(shu)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)（AVS）工作(zuo)組獲批成立(li)，當初的(de)(de)主要(yao)目的(de)(de)就(jiu)是解決我國(guo)音(yin)視(shi)頻領域無(wu)可(ke)用(yong)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)而不得不繳納高昂的(de)(de)專利許可(ke)費用(yong)使用(yong)國(guo)際標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)的(de)(de)問題。

       AVS工作組于2006年(nian)推(tui)出了第一(yi)代視(shi)頻編碼(ma)標準AVS1，被頒(ban)布為中國國家(jia)標準。隨后(hou)又推(tui)出了AVS1的增強版本(ben)AVS+，壓縮效率和H.264/AVC的High Profile相當，并于2012年(nian)7月(yue)被國家(jia)電影電視(shi)總局頒(ban)布為廣播電影電視(shi)行業(ye)標準，目前已有上(shang)(shang)千套AVS+的高(gao)清內(nei)容(rong)上(shang)(shang)星直播。

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(tu)片來源：《AVS通訊》第(di)91期 ()

AVS2是AVS工作組制定的第二代標(biao)準，其首要目標(biao)是應(ying)用(yong)于超高清視頻和視頻監(jian)控領域，編碼效率比AVS+提高一倍以上。

       在專(zhuan)利(li)(li)(li)許(xu)可(ke)(ke)(ke)方面(mian)，AVS簡潔實惠。AVS1和AVS+采取“AVS專(zhuan)利(li)(li)(li)池”統(tong)一(yi)許(xu)可(ke)(ke)(ke)模式(shi)(shi)(shi)，每個編(bian)解(jie)(jie)碼器只象(xiang)(xiang)征(zheng)性(xing)(xing)得收取1元(yuan)專(zhuan)利(li)(li)(li)費，不對(dui)內(nei)容收費；而且在工作組成立之初就(jiu)制(zhi)(zhi)定了(le)規則：凡是向AVS工作組提(ti)交技術和提(ti)案的(de)單位都需要對(dui)其專(zhuan)利(li)(li)(li)許(xu)可(ke)(ke)(ke)意向做出(chu)承(cheng)諾，允(yun)許(xu)免費使用(yong)或者加入“AVS專(zhuan)利(li)(li)(li)池”。這(zhe)一(yi)機制(zhi)(zhi)解(jie)(jie)決了(le)目(mu)前國際標準(zhun)制(zhi)(zhi)定時缺乏對(dui)技術許(xu)可(ke)(ke)(ke)政策(ce)的(de)約束，造成因(yin)為(wei)(wei)專(zhuan)利(li)(li)(li)授(shou)權(quan)政策(ce)問題難以推廣的(de)弊端(duan)。需要指出(chu)的(de)是到目(mu)前為(wei)(wei)止，AVS并沒有收取過專(zhuan)利(li)(li)(li)費。AVS2雖然暫未(wei)出(chu)臺(tai)正式(shi)(shi)(shi)的(de)專(zhuan)利(li)(li)(li)許(xu)可(ke)(ke)(ke)政策(ce)，但根據AVS專(zhuan)利(li)(li)(li)池管理委(wei)員會出(chu)臺(tai)的(de)《關于AVS2專(zhuan)利(li)(li)(li)池許(xu)可(ke)(ke)(ke)的(de)建議(yi)性(xing)(xing)規定》，AVS2的(de)專(zhuan)利(li)(li)(li)授(shou)權(quan)將(jiang)沿用(yong)AVS1的(de)統(tong)一(yi)許(xu)可(ke)(ke)(ke)模式(shi)(shi)(shi)，只對(dui)設備象(xiang)(xiang)征(zheng)性(xing)(xing)收費，不對(dui)內(nei)容收費。特別的(de)，對(dui)互(hu)聯網(wang)上的(de)軟(ruan)件服(fu)務免收專(zhuan)利(li)(li)(li)費。

 

AV1

 

2015年9月1日，谷歌(ge)宣(xuan)布與亞(ya)馬遜(xun)、思(si)科、英特爾、微軟、火狐、奈飛（Netflix）成立開(kai)(kai)放媒體(ti)聯盟(meng)（Alliance of Open Media，簡稱AOM），專注于下一代(dai)視頻(pin)編碼(ma)格式的開(kai)(kai)發。新一代(dai)視頻(pin)編碼(ma)格式命名為(wei)(wei)AV1，被認為(wei)(wei)是開(kai)(kai)源編碼(ma)器VP9的繼承者，具有以(yi)下幾個(ge)特點(dian)：

      （以下內容來源于AV1官(guan)網，譯文(wen)僅供參考）

·        Interoperable and open;（可互工(gong)作和建成的）

· ;       Optimized for the Internet;（造成車移動(dong)互聯(lian)網網做(zuo)簡化）

·        Scalable to any modern device at any bandwidth;（可括展到任(ren)意服務器帶寬下的(de)任(ren)何的(de)現代機器設(she)備(bei)）

·        Designed with a low computational footprint and optimizedfor hardware;（來計算量低，對(dui)于設施配置做調整(zheng)）

·        Capable of consistent, highest-quality, real-time videodelivery;（夠(gou)達(da)到(dao)持(chi)續(xu)時間(jian)的(de)的(de)高品性能進(jin)行視(shi)頻的(de)發(fa)送）

·        Flexible for both commercial and non-commercial content,including user-generated content.（適用于(yu)商(shang)業(ye)(ye)的和非商(shang)業(ye)(ye)的內容(rong)(rong)，包括用戶生成的內容(rong)(rong)）  

       AOM原計劃于2016年(nian)12月至2017年(nian)3月期間推(tui)出AV1，但隨后又宣布(bu)推(tui)遲到(dao)2017年(nian)的第(di)三(san)季度。

       那么，目前這三(san)(san)個標準的(de)性能究竟如何(he)呢？為此，我們在HEVC的(de)通測(ce)條件下(xia)，對H.265/HEVC、AVS2、AV1這三(san)(san)個編(bian)碼標準的(de)編(bian)碼效率(lv)進行(xing)了對比測(ce)試。
 

測試英文條件

HEVC編碼(ma)(ma)器選擇最(zui)新的(de)(de)參(can)考軟件(jian)HM16.9，AVS2選擇參(can)考軟件(jian)RD19.0，AV1使用的(de)(de)是2017年4月26號上傳的(de)(de)版本。由于(yu)AV1沒有給(gei)出官方的(de)(de)配置指南，我們采用默認的(de)(de)配置，包含19種編碼(ma)(ma)工(gong)具，測試條件(jian)如下：

HEVC則選(xuan)用(yong)(yong)官方的通(tong)用(yong)(yong)測試(shi)條件(jian)，在隨機(ji)訪(fang)問（random access）配置下進行測試(shi)，具(ju)體情況如下：

為了盡(jin)可能得公平(ping)，AVS2也調整到和HEVC相近的碼率點進行測試。

 

 

測試(shi)序(xu)列(lie)(lie)選擇HEVC通測條件(jian)中給(gei)定的序(xu)列(lie)(lie)，為(wei)了使測試(shi)更加全面(mian)，我們選取(qu)Class A~Class E來進行測試(shi)，分辨率包含240P~1600P。測試(shi)序(xu)列(lie)(lie)的具(ju)體情(qing)況如下：

 

 

測試方法沒想到

BD-rate能(neng)夠很好得反映在同樣的(de)客觀質量下，碼率節省情況，因(yin)此，我(wo)們選用BD-rate作為(wei)評(ping)判編碼器性能(neng)的(de)指標，用HEVC作為(wei)Anchor, 正值表示性能(neng)有損(sun)失(shi)，負(fu)值表示增益。

 

從上(shang)表中可以看(kan)到: 和HEVC相(xiang)比，在亮度分(fen)量上(shang)，AVS2平(ping)均有0.23%的增(zeng)益， AV1平(ping)均有12.4%的損失(shi)。

4K10bit自測

HEVC和AVS2主要是應(ying)用于超(chao)高(gao)清視頻領域，但HEVC給定(ding)的(de)測(ce)(ce)試序列(lie)中并不包(bao)含4K序列(lie)。華為海思用國家電影電視總局指定(ding)的(de)4K 10bit序列(lie)對HEVC和AVS2在通測(ce)(ce)條件(jian)下進行了測(ce)(ce)試，測(ce)(ce)試結果(guo)如下：

       從測試(shi)結果(guo)中可以看(kan)到：對于4K 10bit序列HEVC的編碼效率普遍低于AVS2，個別序列甚至(zhi)差了將近(jin)10%，平均性(xing)能(neng)損失為3.0%。這也意味著，在超高清領(ling)域AVS2編碼性(xing)能(neng)略優于HEVC。

       主(zhu)觀(guan)(guan)方面，根(gen)據國家廣(guang)播(bo)電(dian)影電(dian)視總局廣(guang)播(bo)電(dian)視計量(liang)檢測(ce)中心的報(bao)告顯示(shi)：AVS2和HEVC相對(dui)(dui)于源圖(tu)像質量(liang)下(xia)降分(fen)別為2.9%和3.0%。對(dui)(dui)于超高(gao)清視頻(pin)，在(zai)相同碼率條件下(xia)，AVS2平均主(zhu)觀(guan)(guan)質量(liang)比(bi)HEVC也略優(you)。

 

答案

新(xin)一(yi)代視(shi)頻編(bian)碼(ma)標(biao)準在(zai)(zai)高(gao)清視(shi)頻編(bian)碼(ma)領(ling)(ling)域(yu)的(de)(de)(de)競爭相(xiang)(xiang)當激(ji)烈。HEVC推出(chu)較早、知(zhi)名度高(gao)，但(dan)專(zhuan)(zhuan)利政策復雜而且(qie)(qie)費用(yong)高(gao)昂(ang)，制(zhi)約了HEVC的(de)(de)(de)推廣。AVS2在(zai)(zai)高(gao)清視(shi)頻領(ling)(ling)域(yu)和HEVC的(de)(de)(de)壓(ya)縮效率相(xiang)(xiang)當，在(zai)(zai)4K超高(gao)清領(ling)(ling)域(yu)比HEVC性(xing)能略優，而且(qie)(qie)AVS2的(de)(de)(de)專(zhuan)(zhuan)利許可政策簡潔優惠，為企業提(ti)供了新(xin)選擇。AV1尚在(zai)(zai)制(zhi)定中，雖然號(hao)稱免(mian)專(zhuan)(zhuan)利費用(yong)，但(dan)從目前的(de)(de)(de)情(qing)況來看，編(bian)碼(ma)性(xing)能和HEVC、AVS2相(xiang)(xiang)比還(huan)有超過(guo)10%的(de)(de)(de)差距。至于哪(na)個標(biao)準會在(zai)(zai)未來十年引(yin)領(ling)(ling)新(xin)一(yi)代視(shi)頻編(bian)碼(ma)標(biao)準，就讓我們(men)拭(shi)目以待吧(ba)！

 

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作者(zhe)：李旭峰  王振宇  王榮剛