H.264、VP9、HPEC、AV1 谁将引领新一代视频编码标准？ （附性能测试数据对比）

FFmpeg 4.0 AV1 H.264 VP9 HEVC

FFmpeg 4.0 正式发布已有5个多月，相较于 3.x ，其中重要的亮点包括 NVIDIA NVDEC 硬件加速编码，改进了元数据的编辑，支持 Haivision SRT。最重要当属增加了对 AV1 的支持。

今年3月以草案形式发布的新型编解码标准规范 AV1，在行业中备受关注。AV1的代码主要来自于谷歌的 VP10，主要用于超高清视频的编码压缩和为 WebRTC 协议提供一套高可用的编码算法。

H.264、VP9、HPEC、AV1 谁将引领新一代视频编码标准？

今年8月7日，Jan Ozer 发文《 AV1 挑起 codec 之战》主要从成本因素角度剖析了H.264、 HEVC 、VP9 和 AV1 。得出的结论是：AV1 将达到与 VP9 相同的覆盖范围，但可能会在较旧的计算机上遇到麻烦（当CPU负载过高时），并且编码成本会高出几个数量级，除了绝对最大的视频分销商之外，这对其他人来说都太昂贵了。

9月27日，Jan Ozer又发表评测文章《Time to Start Testing: FFmpeg Turns 4.0 and Adds AV1 Support》，这次，他站在速度与质量的角度，分别对 AV1，HEVC，H.264，VP9 进行了测试对比。得出的结论是：仅考虑编码质量时，AV1 的性能已胜过H.264、HEVC 和 VP9，成为目前质量最高的可用视频编码标准。但在编码速度方面仍与 H.264、HEVC、VP9 相差甚远。

其中，测试过程中的具体数据情况如下：

编码时长的测试：

使用默认的速度预设，在48核HP Z840工作站上，5秒钟的Tears of Steel 1080p源素材拍摄需要23小时46分钟（1,426分钟）。那编码一分钟的1080p视频: 使用“veryslow”预设的x265编码大约需要3分钟，使用“0 speed”设置（最高质量）的VP9大约需要2分钟，使用“veryslow”预设的H.264需要10秒。测试结果，AV1比x265长475倍，比VP9长713倍，比H.264长约8,500倍。

如果只选取5秒测试剪辑，AV1以相同的36.58％码率提供相同的质量。

随后换成 HP ZBook Studio G3 笔记本，Xeon E3-1505M CPU 和 NVIDIA M1000M GPU，同时具有 H.264 和 HEVC 解码硬件。使用FFmpeg将编码文件转换为笔记本电脑SSD驱动器上的Y4M4格式。测试结果显示： H.264 实时转换为 20.6x，HEVC 转换为 12.1x，VP9 转换为 10.2x，AV1 转换为 1.0x 实时。AV1 的结果足够接近实时。

随着 AI、区块链技术的兴起，以及网络直播的火爆，出现了跟以往广播电视编解码不太一样的需求。那就是：

1. 编码端，保证编码实时性和码率的要求的同时，保证尽量高的图像质量;
2. 发送，传输，缓冲，延时尽量小;
3. 解码器尽量能输出最好的质量，最好能超分辨率。

Codec的争夺已然进入群雄逐鹿的时代，用户对高质量视频流的需求已经不仅仅是有形这么简单，下一代高分辨率的移动设备和支持VR的终端将会进入全球市场。AV1可能会成为未来构建我们的虚拟视频的一个主要因素。

随着WebRTC的逐渐火爆，未来五年 WebRTC 一定会非常普及， AV1 是许多人希望和期待的 WebRTC，它是有效的 VP10 与 SVC 。不久的将来，WebRTC 很可能会支持 AV1。让我们拭目以待。

FFmpeg 4.0 中即使增加了对 AV1 的支持，不过目前尚处于AV1编码的早期阶段，在编码器得到合理优化之前，现在进行的所有测试并没有多大的说服力。加之目前视频产业各项基础设施和用户数远远没有达到今天的发展标准。

至于 FFmpeg 4.0 中是使用 H.264、VP9、HPEC 还是 AV1？
除了要考虑费用成本问题外，还要看具体的应用场景：在视频广播，视频直播等领域，解码器的解码效率和性能是关键环节之一；在视频通话，视频会议等应用场景，编码器的效率跟性能同样关键。