AV1视频编码方式将更优于H.265和VP9

石鑫华视觉

NI VISION 2019中，AVI视频格式添加了对VP8、VP9编码方式的支持，同时去掉了对2GB大小的限制，这里就使用了免费开源的VP8、VP9编码方式。但是就如下方中提到的，VP8、VP9的应用范围并不是十分的广泛，就如我们看到的很多视频录像之类的，都只是说H264、H265的支持，而不是说VP8、VP9的支持。所以对该编码方式的支持持保留意见。当然，如果说后期的AV1能够大行其道，不仅免费，而且效率更优于H265、VP9，那么NI VISION支持AV1也是有可能的。

2018年1月5日，苹果加入了AOM（Alliance for Open Media），成为其创始成员，参与正在研发的称之为AV1的下一代视频编码技术。

AOM成立于2015年，其他创始成员包括：亚马逊、ARM、思科、Facebook、谷歌、IBM、英特尔、微软等。

这让我想起了WebRTC，苹果也是在其发布了几年之后才在去年宣布支持。那么，AV1为何最近引得苹果关注，且为何有信心干掉当前的H.265和VP9，成为下一代视频编码技术呢。

01视频编码技术的小历史

如果要知道为啥会有AV1，首先要简单了解下视频编码技术的历史

2012年8月，爱立信公司推出了首款H.265编解码器，而在仅仅六个月之后，国际电联(ITU)就正式批准通过了HEVC/H.265标准，相较于之前的H.264标准有了相当大的改善，中国华为公司拥有最多的核心专利，是该标准的主导者。H.265旨在在有限带宽下传输更高质量的网络视频，仅需原先的一半带宽即可播放相同质量的视频。

VP9是在2013年6月由Google正式推出的编码标准，实际效率与HEVC/H.265接近。Google为了让VP9成为下一代的超高清视频编码主流标准，在2013年初就在其Chrome浏览器中使用了VP9技术，同时旗下的Youtube网站也全面支持VP9的4K视频编码技术，拥有众多VP9规格4K超高清流媒体节目。

HEVC/H.265与VP9是当下代表着业内最新最先进的两大视频编码压缩技术体系，都肩负着视频暴增形势下不断推进更高清晰度，同时更节省网络流量的使命。但是，2015年9月，一个名叫Alliance for Open Media（AOM）的组织成立，宣布不晚于2017年3月发布一个全新的视频编码标准——AV1，目标是替代谷歌VP9以及与HEVC/H.265。

那么问题来了，在已经有HEVC/H.265和VP9的情况下，为何要发明AV1，而且还是由一个全新的组织。

02AV1为何会诞生

答：无需专利费，且没有被垄断风险。

（1）专利费用方面

虽然HEVC/H.265已成为国际标准，且应用广泛，但除了复杂度高、实现困难外，H.265/HEVC高昂的专利费用和复杂的授权政策是阻碍其推广的最重要因素。

目前已经建立了三个针对H.265/HEVC的专利池，除了老牌的MPEG LA外，还有HEVC Advance和Velos Media发起的专利池；此外， Technicolor公司也在独立收取授权费用。下面我们梳理一下H.265/HEVC的专利授权费用。

MPEG LA，终端销量在10万台以下的不收费，超过的部分每台收取0.2美元的授权费，封顶费用相比于H.264大幅提高，每年2500万美元。值得一提的是，MPEG LA针对视频内容不再单独收费。

相比之下HEVC Advance就没那么厚道了。不仅收费范围广，涵盖了电视、智能手机、流媒体播放器、机顶盒、游戏主机、数字媒体存储设备、监控设备等几乎所有的硬件终端以及Netflix、YouTube等内容提供商，而且费用极其高昂，虽然下调了一次，但仍比MPEG LA的收费高出许多：终端设备要缴纳0.2-1.2美元不等，封顶年费4000万美元。在内容方面，除了对终端用户提供免费内容的供应商外，其他内容提供商也要根据订阅数、节目数和媒体数收费，封顶年费500万美元。

Velos Media和Technicolor公司没有公布他们的收费政策。

从目前的情况来看，保守估计每年需向三个专利池和Technicolor公司缴纳的H.265/HEVC专利许可封顶费用会超过1亿美元！

所以，不是不想用，主要是用不起。

（2）垄断风险方面

那你说，还有VP9呢，不也是免费的吗。

是的，就是因为H.265/HEVC的种种问题，给了谷歌VP9有机可乘的便利。想必最初仅定位于服务于谷歌YouTube自身的编码VPx系列算法，在升级为VP9后由于技术指标优异，加之完全免费开源、主打浏览器即播放（尤其是大量应用转向H5后）、解码复杂度低等相对优势，很快挤身为与HEVC/H.265相提并论和竞争的地位。

但现实是，当下企业级市场，侧重点基本都以HEVC/H.265为主，很少看到基于VP9的产品面世，这其中最重要的理由就是，行业中绝大多数企业根本不愿意让这么重要的国际标准被一个独立的公司（谷歌）所控制。

就这样，自称为下一代编码标准的AV1就找到了出生的理由，又要在技术上能够与HEVC/H.265叫板，又兼具VP9免费开源、浏览器友好性等优势，同时开发维护权在一个叫 Alliance for Open Media（AOM）的非盈利中立标准组织手里。

03AV1是个啥

先简单介绍下AOM这个组织。AOM（Alliance for Open Media），开放媒体联盟，成立于2015年，目前AOM董事会成员已经涵盖了Adobe，Amazon，AMD，Broadcom，Cisco，Facebook，Google，Hulu，IBM，Intel，Microsoft，Mozilla，nVIDIA，Netflix，nVidia等30余家以上的技术巨头，而Apple在近期也加入了它。AOM分两个阵营，第一个阵营是有视频服务的IT公司，比如google、Netflix，另外一个阵营是传统做半导体、芯片的公司，比如NVIDIA、ARM、Intel等。

根据上文，AOM成立的目的是为互联网和其他市场创建一个免费、开源的视频编解码器(AV1，AOMedia Video codec)，它采用会员制度，避免了像VP9那样被一家公司控制，导致很大风险。所以，AV1可以被软硬件开发商迅速接纳，可以确保在浏览器、移动设备、OTT和智能电视中及时部署，以及快速增加YouTube、Netflix和Amazon的AV1编码内容的发行。

04AV1的性能

AV1的代码主要来自于谷歌的VP10，其专注点

• 一是超高清视频的编码压缩上，包括支持更高比特率、更宽的色彩空间、更高的帧率，试图以此去实现直接在浏览器中播放4K ，60帧的视频；
• 二是为WebRTC协议提供一套高可用的编码算法。
  

AV1具体的目标是，与VP9和HEVE相比，码率需要大幅度降低，目标是减少30%左右。解码是比较低的复杂度，目标大概是VP9的两倍。另外AV1也做了很多对屏幕图象内容的优化，比如调色板。在开发的时候，各个公司会提出不同的新的算法，且必须跟其他算法能够协同、兼容。

AV1最开始的时候是把好几个开源视频编码器里面的优秀算法给整合到一起，算法主要取自于VP9和VP9的优化版本（VP10），另外也有Mozilla和Cisco的一些算法。现在，已经有好几十个新算法被加到AV1里面，较VP9性能有了很大的提升。

根据Streaming Media East中的一个报告，下图给出了AV1编解码器和VP9、x.265、MainConcept以及x.264的性能对比，从总体的平均值来看，AV1编解码器是最好的。

最后，还是总结并回答下文章开头的问题。在此之前，苹果主要采用H265和H264编码技术，对于AV1技术并不热衷。但由于苹果4K电视的推出，苹果对视频领域越来越关注，去年其支持WebRTC也是同样的原因。更重要的是，AV1技术将对使用者免收专利费，且非谷歌独有。

希望这么好的东西，快速成熟并大规模应用起来