2018年7月17日
By 1月时特约编辑
专题文章

Return of the Codec Wars: A New Hope—a Streaming Summer Sequel

For those interested in codecs 和 related streaming technologies, NAB 2018将永远以开放媒体联盟(AOM) AV1编解码器的推出而闻名. 尽管许多联盟成员对AV1进行了令人印象深刻的喧嚣和快速支持, 每个流媒体专业人士的自然问题是, “AV1什么时候会与我相关??”

The short answer for the vast majority of producers is, “no time soon.要明白为什么, 让我们来看看驱动编解码器采用和使用的因素，并探讨它们如何应用于H.264、HEVC、VP9，最后是AV1.

赚钱/存钱

大多数商业决策, 包括编解码器的采用, are driven by one of two motivations—to make money or to save money. 编解码器通过提高观众的QoE或帮助公司进入4K和HDR等新市场来帮助公司赚钱, 并通过减少带宽成本来节省资金.

图1 对影响编解码器帮助组织赚钱或省钱的能力的因素进行分类, 收入因素在上，成本因素在下. 虽然不完美, the color coding provides some measure of a codec’s proficiency with each factor, 亮绿色很好, 其他的绿色是好的或者还可以, 黄色代表谨慎, 橙色和浅红色表示越来越谨慎, 红色代表贫穷.

图1. 这 scorecard shows the strengths 和 weaknesses of the four leading codecs.

我们从H开始.264. 在可及性方面，H.264 is tough to beat, with universal support in all three categories. H.264 is also widely supported in live capture 和转码, 低延迟, 但在高动态范围(HDR)视频中会下降, 它的8位颜色深度限制了它的有效性.

在成本这边，H.264的编码时间是最快的，使其成为最便宜的编解码器. MPEG LA H.264 patent pool charges royalties for subscription 和 pay-per-view streams, with H.264-related lawsuits from Motorola 和 Nokia contributing to the FUD (fear, 不确定性, 和怀疑因素. That is, in 2017, Apple paid Nokia $2 billion as part of an H.264项相关专利和解，未来还会有更多付款. 幸运的是, these suits appear to target encoder/decoder usage rather than content-related royalties, 因此，它们可能不会影响大多数流媒体生产商.

H.264

尽管H.264的部署成本不高, 其相对的低压缩效率确实降低了提供给观众的体验质量, 尤其是移动消费者. 这显示在图2.

图2. H的编码阶梯.264和HEVC. 请注意，HEVC的最高质量流(图表中最下面的三个)是相同的1080p流.

To explain, the figure shows two encoding ladders—on the left, H.264; on the right, HEVC. 为了生成阶梯，我为视频的每个编解码器创建了最佳的编码阶梯 钢铁之泪 和 Sintel 然后取平均值. 这两组都按照左边所示的数据速率进行编码, 以及在每个编解码器的数据速率下提供最高质量的分辨率. (For more on this Netflix-inspired technique, check out the article 苹果错了:HLS中HEVC的编码规范.)

The VMAF scores are computed using Video Multimethod Assessment Fusion objective metric, Netflix在每个标题编码(和基于镜头的编码)技术中使用的质量衡量标准. The Delta column shows the difference between the VMAF scores for the H.264和HEVC流. 请注意,, 根据度规, a difference of six VMAF points equals a “just noticeable difference,” which means that 75 percent of the viewers would not notice the quality difference.

如你所见, the VMAF disparity exceeds six points from 365Kbps to 1100Kbps, 因此，使用HEVC或VP9的服务将比使用H的服务提供明显更高的质量.264. 由于两种技术提供相同的分辨率，VMAF差异在高端下降, 和H的数据速率.264流要高得多(前三个HEVC流都是相同的4500Kbps流). 当然, 如果您的查看器使用的是带宽受限的计划, saving 42 percent of the video b和width to see a virtually identical stream (H.265 at 7800Kbps vs HEVC at 4500Kbps) will also be appreciated.

在几乎所有的阶梯上, there are significant reasons why a viewer would prefer HEVC over H.264，无论是质量还是带宽相关. As more services adopt newer codecs, services that stick with H.竞争将越来越弱.

HEVC

让我们把注意力转向HEVC，这是一种基于标准的编解码器，如图1的第二列所示. 在可及性方面，HEVC在计算机领域发出了一个巨大的危险信号, 缺乏对Chrome的支持, 火狐, 和歌剧. 虽然HEVC在Android平台上是支持的, 对于移动设备，播放峰值为主配置文件级别3, 这意味着在30帧/秒的情况下，960x540的最大分辨率对于许多OTT服务来说是不够的. 相比, iOS平台上的HEVC支持扩展到Level 5, 足以播放30fps的4K视频. HEVC’s lack of reach on computers 和 Android devices is obviously an economic negative, as it reduces the number of streams that can help offset encoding 和 other costs.

当然, HEVC最擅长的领域是OTT和智能电视, where its relative high efficiency 和 10-bit support makes it a natural for HDR videos. HEVC也很好地支持实时编码器, 使其受欢迎的贡献, 和转码, 使其成为发行的现实选择. 虽然有一些与hevc相关的低延迟开发工作，但大多数都集中在H.264. From a quality perspective, HEVC delivers similar quality to H.264的数据速率约为H . 264的60%.264，但这将根据内容类型和分辨率而有所不同.

成本因素包括编码费用，这将因公司而异. 如果您正在运行自己的编码工具, you can expect HEVC encodes to take between 2x 和 4x longer than H.264, though many cloud providers have eliminated any surcharge between H.264和HEVC定价.

对于大多数百家乐软件app最新版下载来说，最大的担忧可能是hevc编码内容的潜在版税. 图3 显示了大多数已知的HEVC知识产权所有者以及那些属于和不属于三个专利池的成员. 关于内容版税, MPEG LA公司从未向他们收费, 2018年3月, HEVC推进小组改变了政策，取消了与流媒体内容相关的任何版税.

图3. HEVC IP owners Image courtesy of Jonatan Samuelsson from Divideon

的问&A section of the Velos Media pool steadfastly refuses to clarify the pool’s intent, 而不是声明, “因为这与内容有关, 我们将花时间充分了解生态系统的动态，并确保我们的模型最好地支持HEVC技术的进步和采用.”

HEVC已经有5年多的历史了，版税从一开始就是一个广为人知的障碍. It seems clear that if the Velos pool didn’t intend to charge content-related royalties, 它会披露这一点. Since they haven’t, many producers presume that the pool will impose content royalties. 这, 再加上许多HEVC IP所有者还没有在一个池子里，他们也没有表明他们对内容版税的意图, 是许多潜在用户非常关注的问题吗.

量化带宽节省

当然, 任何支付大量带宽费用的公司都可能决定孤注一掷，选择HEVC可以提供的节省. 在这里，重要的是要记住，仅仅因为HEVC比H效率高40%.264 doesn’t mean that switching to HEVC will shave 40 percent from your delivery costs.

为什么不? 考虑图4，其中显示了编码阶梯和三种不同的流分布模式:A、B和C. 每个模式都显示了自适应组实际交付的每个流的百分比, 您应该能够从您的日志文件中导出.

图4. 三种流输送模式

在模式A中, 所有传输的流都是3000Kbps或以下, perhaps representative of distribution in a third-world country. 在这种情况下, 切换到HEVC对带宽成本没有影响，因为你只是将HEVC流切换为H.264年流. 质量会得到提高, 当然, but you’d be distributing the same b和width stream; you’d just be sending HEVC rather than H.264.

分布模式B, 100 percent of the delivered streams are the 7800Kbps stream, perhaps representative of distributing via direct fiber to the home in Sc和inavia. 在这里, converting to HEVC would drop the effective bitrate to the 4500Kbps shown in 图2, a b和width savings of about 42 percent for 100 percent of your viewers. Absent concerns about content royalties, this situation would be a no-brainer for HEVC.

模式C显示了高层的高度集中和其他阶层的适度分散, 也许是移动和宽带的结合. 在这里, converting to HEVC would drop the 7800 和 6000Kbps streams down to 4500Kbps, 将总传输带宽减少约31%.

The obvious point is that your b和width savings depends upon your distribution pattern, 您需要从日志文件中挖掘哪些数据. 弄清楚之后, you can easily normalize encoding costs 和 b和width savings to a common unit, 一个小时的视频. 将每小时的节省除以每小时的成本来计算您必须流式传输的视频小时数，以收回与支持新格式相关的成本.

Clearly, the greater the reach, the more deploying HEVC makes sense. 如果你已经为其他平台编码了HEVC, exploring how to transmux these streams to HLS (if needed) is a no-brainer

Hevc现状

尽管许多生产商正在与HEVC合作, the codec still comprises a small percentage of total encoded streams. 例如，在Bitmovin的《百家乐app下载》其中包括380份全球调查意见书, 28 percent of respondents reported that they were currently deploying HEVC streams. 然而，同一时期的另一份报告《百家乐软件app最新版下载》来自云编码供应商Encoding.据报道，2017年该服务产生的流媒体中只有9%是用HEVC编码的. 尽管编码，但大多数使用都与测试有关.com expects to see a substantial increase in HEVC deployments in 2018. 为什么? 因为苹果在HLS中加入了HEVC, 在2018年及以后，HEVC应用的最大机遇是什么.

Hevc的重大机遇

具体来说，2017年6月，苹果将HEVC添加到HLS中，以交付给iOS, tvOS和macOS. 尽管Apple以建议的编码阶梯和详细的配置建议的形式提供了通常的指导(参见go2sm).com/hevcapple), 这种新格式给寻求采用它的出版商带来了多个令人不安的问题.

例如，不同的iOS、tvOS和macOS设备在H.264和HEVC流在一个编码阶梯? Would HEVC playback swamp the CPU of older devices, 和 result in poor quality playback? How would legacy devices h和le a hybrid ladder with HEVC 和 HLS? 混合式梯子的最佳配置是什么?

在流媒体东部2018年关于为HLS编码HEVC的研讨会上进行的测试澄清了许多这些问题. 具体地说, 我们收集了60多个iOS的数据, macOS, 和tvOS体验, 结果几乎在所有方面都很出色. 梯子上的所有文件都有编解码器, 决议, 和数据速率，以便观看者/测试者可以看到哪个编解码器正在播放，并观察当玩家从H切换时发生了什么.264到HEVC，反之亦然. 没有报告与切换相关的问题.

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