H265、VP9、AV1视频编码器性能对比

1、背景介绍

目前在视频编解码器中，H264 已经成为绝对的主流，被大部分设备、浏览器所支持。虽然有更先进的编码器推出，但是受限于推广速度和设备支持成本，一直未能成为主流。

今年公司的目标是持续降本增效，现在将”屠刀“指向了视频业务的存储成本。视频文件存储主要两块指标：存储本身和 CDN 资源。对于历史比较旧的数据会用更低成本的存储方式备份存储。目前主要想优化存储本身的成本。对存储成本影响最大的是文件大小，而对文件大小影响最大的是视频码率，我们想要降低文件大小就要降低视频码率，但是我们想要降低码率又不太影响视频观看质量怎么办？使用更先进的编码器。

2、编解码器对比

2.1 H264（AVC）

H.264 在 1997 年 ITU 的视频编码专家组提出时被称为 H.264，在 ITU 与 ISO 合作研究后被称为 MPEG4 Part10 或 H.264。虽然上述两个组织提出了 H264 编码规范，但是并没有具体实现。

• openh264 ：我们日常使用的视频编码大多由思科（cisco）开源的 openh264 编解码库：http://www.openh264.org/。
• x264：目前性能最好最完善的 h264 编解码库。由大名鼎鼎的 VLC 播放器的维护机构，法国 videolan 开源组织维护的 libx264 编解码库：http://www.videolan.org/developers/x264.html。

2.2 H265(HEVC)

主要三个实现：

• x265：业界最好的 h265（hevc）编解码库。 同样由大名鼎鼎的 VLC 播放器的维护组织法国 videolan 组织开源的 libx265 编解码库： https://www.videolan.org/developers/x265.html。
• openhevc：由 FFmpeg 维护的 H265(HEVC)的编解码库，Openhevc by OpenHEVC。
• kvazaar：FFmpeg 项目引用的另一款开源的 H265(HEVC)解码库，注意 kvazaar 解码库只提供 H265 解码，并不提供编码。 https://github.com/ultravideo/kvazaar。

2.3 VP9

VP9 也是 google 开源的用与比拼 H265(HEVC)的编解码器，除了 IE9 以下版本的浏览器外，现代浏览器都支持 VP9 视频编码，软件实现：

• libvpx：https://www.linuxfromscratch.org/blfs/view/svn/multimedia/lib...

2.4 AV1

AV1 是 Google VP10、Mozilla Daala 以及 Cisco Thor 三款开源编码项目共同研发成果。AV1 打破了之前编码标准中传统的二维运动矢量模型的限制，第一次引入了仿射变换运动模型，不仅可以描述平移运动，同时可以更好的表述如旋转、缩放等更加复杂的运动，有效的提升了视频编码效率。

在实际测试中，AV1 比 H265（HEVC）压缩率提升约 27%，可以说是力压 H265。是目前为止，世界上压缩性能最好的视频编解码器。再借用游戏界的话术来讲，那 AV1 就是“次世代”编解码器。

软件实现包含主要是 FFmpeg 的两个内置库：

• dav1d：由 FFmpeg 和法国 videolan 开源组织共同维护的 dav1d 编解码库：https://www.videolan.org/projects/dav1d.html。跟其他 videolan 维护项目不同的是，dav1d 编解码库不受专利版权限制。
• librav1e：号称最快的 av1 解码器。实际上 dav1d 和 librav1e 编解码器性能差不多，差别不大。
• https://github.com/xiph/rav1e

3、兼容性介绍

在 H264 后推出的视频编解码器主要有：H265、VP9、AV1。

编解码器的普及上，编码一遍问题不大，兜底策略可以在应用中接入软编码器，主要是在浏览器中播放的兼容性上。我们先看看Chrome浏览器对解码器的支持):

• VP8
• VP9
• AV1 [Only Chrome OS, Linux, macOS, and Windows at present]
• Theora [Except on Android variants]
• H.264 [Google Chrome only]
• H.265 [Google Chrome only and only where supported by the underlying OS]
• MPEG-4 [Google Chrome OS only]

H265、AV1 不是所有所有场景都支持。

再看下Android平台对视频编码器的支持：

 

4、性能衡量指标

我们录制设备在电视上，编码性能太差，所以方案是 H264 编码后，再服务端后台进行 AV1 或 H265 转码。

涉及到了转码所以性能上我们考虑几个指标：

• 转码实时率：专门 1 秒视频用多长时间，消耗多少 CPU；
• 编码效率：同样码率视频效果

5、总结

本文介绍了先进的视频编码器：H265、VP9、AV1 的对比及软件实现。介绍了浏览器等平台对高级视频编码器的兼容性效果，以及编码器选型所要考虑的性能指标。