AV1 视频编解码之战的下一位赢家?
Adrian Pennington| IBC365| 2019-04-30
【流媒体网】摘要:随着视频社交和视频购物成为产业新风口,平台和运营商在探索商业模式的同时也面临着难以提高视频质量及观看体验的困境。对于非业内人士而言,他们对于视频编解码与压缩技术最切实的感受,就是视频消耗的流量及储存空间占用量的变化。

  4月初,开放媒体联盟(AOMedia)在美国广播电视展(NAB Show)期间展示了各种AV1(AOMedia Video Code)方案。

  尽管该产业联盟承诺,AV1可在移动端提供与有线电视相同的观看体验,但是这一「免版税」的开源编解码器近日却遇到了专利问题的阻碍。Sisvel最近公布了两个新的专利池,提供VP9以及AV1相关技术的专利许可,并声称AV1和VP9中包含部分受到专利保护的技术。

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  本文将关注国际视频编解码技术的发展衍变,探讨Netflix和英特尔推出的SVT-AV1相对AV1有何进步之处,以及Sisvel会对AOM主推的AV1普及带来何种影响。

  关键词:编解码器;AV1;HEVC;AOM

  从MPEG-2到AV1

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  想要了解AV1,首先需要了解视频编码技术的发展历史。

  业内人士都十分清楚,视频压缩标准的更新迭代周期为十年。90年代,视频压缩市场的主导者为MPEG-2,H.264(AVC)在2005年左右占据了中心位置。2012年8月,爱立信公司推出了首款H.265编解码器,仅在六个月之后,国际电联(ITU)就正式批准通过了HEVC/H.265标准,华为则是该标准的主导者。

  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。

  目前,HEVC/H.265和VP9是业内应用最广泛的视频编码压缩技术体系。HEVC宣称将扫除所有竞争对手,不过这一目标到现在都未成功。无可否认,HEVC正在通过付费电视运营商和流媒体服务获得关注,并且4K UHD的出现使其越来越具有吸引力,但是HEVC正持续受到许可条款的阻碍。

  对于视频服务商和产品制造商而言,实施HEVC具有一定风险并且可能带来较高成本。随着UHD在发达国家市场迅速普及,业界正再次寻求HEVC的替代编解码器,以进一步提高视频压缩效率。

  HEVC的继任者正在积极发展。VVC(Versatile Video Coding)则是其中之一。VVC规范的工作草案于2018年10月发布,其标准化工作大致已走上正轨,标准完成后很可能获批为H.266(VVC)。

  但是,在标准完成并且编解码器的基本功能最终确定之前,VVC的许可模式仍然不明确。成立于2018年9月的媒体编码行业论坛正在努力避免迄今为止阻碍HEVC在整个行业广泛采用的专利问题。

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  同时,开放媒体联盟(AOMedia)开发和推广的AV1也被看作是VP9的自然继承者。目前,相比HEVC,对AV1进行编码会占据更多CPU内存,并且对于大多数观看者来说,AV1相对HEVC在视频质量方面的改善几乎是不可察觉的。

  不过,从积极的方面来看,最近三星宣布有意加入开放媒体联盟,他们很可能将编解码器应用于从电视到Galaxy智能手机的所有消费设备中。开放媒体联盟的现有成员有苹果、亚马逊、Netflix、NVIDIA、ARM、Facebook,微软和谷歌,三星入局似乎将为AV1锁定流媒体分发首选编码器的胜局。

  SVT-AV1进一步增强AV1性能

  图/AV1与VP9、X265、Main Concept及X264的性能对比

  图片来源:Steaming Media East

  AV1早期多应用于软件,尤其是在谷歌的Chrome浏览器和Mozilla Firefox中运行,而Socionext的基于FPGA的编码器是少数AV1硬件产品之一(据称能相对软件将AV1编码加速10倍)。

  虽然AV1规范仅推出了一年,但是根据Light Reading的分析师Jeff Baumgartner的说法,编解码器在采用和商业准备方面取得了重大进展,「现有证据充分表明编解码产品生态系统正在围绕AV1建立。」从虚拟现实到在线游戏和互动娱乐,新的技术将以更快的速度为用户提供更清晰的图像和更精准的颜色表现。

  4月8日,在NAB 2019上,英特尔和Netflix共同发布了SVT-AV1编解码器,该编解码器在英特尔至强(Xeon)可扩展处理器和英特尔至强D(Xeon D)系列处理器上运行时能够进行实时4K/60p 10bit编码。这是第一个能够进行实时AV1编码的软件编码器。专家Jan Ozer认为,「这展现了AV1编码速度正以几何级上升。」

  虽然可伸缩性视频技术(SVT)架构并不是一个新概念,之前已经出现了SVT-HEVC和SVT-VP9编解码器,但英特尔和Netflix将SVT-AV1的实现描述为「绝无仅有」,因为从最初的视频点播到未来的直播,SVT-AV1都可以根据目标应用方式的质量和延迟要求来调整其性能。

  虽然AV1为免版税编解码器,但有些人认为AV1在实际操作中十分复杂,其计算成本比HEVC高,甚至比VP9高了很多倍。凭借英特尔的处理能力,SVT-AV1可以降低成本。

  「与英特尔的SVT-AV1合作为开源社区带来了另一种AV1解决方案,可以更快地进行AV1算法开发,并促进下一代视频压缩技术的创新,」Netflix编码技术总监David Ronca解释道。

  重要的是,SVT-AV1已向开源社区开放,因此Symb1编解码器开发者(如Harmonic,Bitmovin和Beamr)可以使用。「与当今最流行的编解码器(H.264 AVC)相比,SVT-AV1可以帮助服务提供商节省高达一半的带宽,可在全球范围内提供快速、经济、高效的用户体验。」

  英特尔公司网络平台事业部副总裁兼视频部门总经理Lynn Comp表示。她指出,非线性互动节目——如Netflix最新推出的「贝爷」(Bear Grylls)互动式野外求生节目《You vs. Wild》——就是需要更高级别处理的内容类型。

  AV1面临专利保护挑战

  图片来源:Sisvel

  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,而AV1也遇到了类似的麻烦。

  近日,总部位于卢森堡的知识产权许可公司Sisvel International S.A.公布了两个新的专利池,一个用于VP9视频编解码器,另一个用于AV1视频编解码器。这些新专利池涵盖了「消费者显示设备」和「消费者非显示设备」,即涵盖了任何装有VP9或AV1硬件解码器的设备。

  Sisvel表示不同意开放媒体联盟和谷歌的「免版税」声明,并推出了一个新网站,解释了他们对视频编解码器的研究与开发过程的看法,Sisvel的视频声称AV1和VP9中仍包含部分受到专利保护的技术,但却没有声明AV1和VP9中的哪些特定技术不属于免版税的开源范畴。

  对于能够进行AV1编解码的具有显示功能的设备,Sisvel专利授权的最低费用为0.120欧元~0.126欧元/台,而无显示功能的设备,其专利授权的最低费用为0.040欧元~0.056欧元/台。同样,这些专利授权费用都没有上限。

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  以苹果(开放媒体联盟成员之一)为例。苹果在2018年销售了2.1676亿部iPhone。如果要让iPhone像支持HEVC那样支持AV1解码器,按照上述定价,他们需要在每年多支出2910万美元。

  虽然没有证据表明MPEG-LA和Sisvel之间存在关联,但值得关注的是,由于Sisvel这两个专利池会导致VP9与AV1的采用率大幅降低,包括MPEG-LA在内的MPEG授权公司无疑会蒙受巨大损失。

  MPEG已采取多种措施,确保其即将推出的VVC编解码器不会像HEVC那样因严苛的专利许可条款而面临难以普及的境地;同时新版的MPEG编解码器EVC(基本视频编码)也基于友好的专利许可条款开发,同时承诺实现基线配置文件的开源化,几乎可以确定这就是MPEG对AOM联盟成员规模快速扩张所做出的直接反应。

  Sisvel认为:「今天使用的视频编解码技术是多方数十年来对创新投资的结果,这些持续的投资促进了视频编解码器领域的持续和大幅改进。如果那些资助研发活动的人没有得到公平的回报,那么进一步创新的动力就会减少。确保资金支持研发活动是培育创新生态系统的基础。创新是一个漫长而昂贵的过程,它需要具有收获大量回报的潜力才值得追求。」

  据报道,Sisvel背后的专利池成员包括JVC,飞利浦和东芝,以及Orange和NTT运营商,他们都已为MPEG LA的AVC,DASH和HEVC专利池许可专利。

  Mux流媒体专家Phil Cluff表示,「如果说这些拥有数十亿美元收入的跨国公司需要这一部分收入,这有些不切实际。虽然我们同意知识产权得到尊重很重要,但考虑到AV1的巨大潜力,这是否反映了专利持有人和Sisvel其实是瞄准了专利授权的潜在暴利?由于该集团提供的专利没有透明度,因此很难衡量Sisvel专利池的影响力或合法性。」

  NAB在一份简短的声明中表示,高专利使用费和许可不确定性限制了免费和开源在线视频技术的潜力。开放媒体联盟的成立就是为了超越Sisvel在其公告中描述的这种环境。通过使用免版税的AV1预先确定专利许可条款,AOM确信AV1能够克服这些挑战,引领下一代视频体验。

  谁会成为21世纪20年代视频编解码器之战的赢家?现在尚未确定。广播公司可能青睐VVC,流媒体服务可能使用XVC或AV1,每种编码器都可能受到广泛使用。市场需要的是一种能够提供高压缩效率、不过于复杂、具有广泛支持和清晰的许可方案的编解码器。

  无论结果如何,编解码器的变化对于数字电视行业来说都是积极的,因为它在广播公司和SVoD提供商开始利用改进的压缩方案时,还改变了机顶盒和电视更新迭代的周期。Futuresource预测,2022年,VVC和AV1将在基于硬件的SoC中得到更广泛的实施。

  1号结语

  随着视频社交和视频购物成为产业新风口,平台和运营商在探索商业模式的同时也面临着难以提高视频质量及观看体验的困境。对于非业内人士而言,他们对于视频编解码与压缩技术最切实的感受,就是视频消耗的流量及储存空间占用量的变化。

  随着AV1的到来,高清视频可以节省约50%的传输流量和存储空间,这意味着内容生产者及平台的生产成本能够快速降低,也就是说,更多内容创作者可以尝试制作高清视频,这样整个产业的内容生态将得以丰富和提高。对于卡顿这一影响体验的「世纪难题」而言,AV1的码率下降后将极大地提升加载速率。另外,AV1与VR结合将带来更加逼真、流畅的沉浸式互动体验,且实施成本将大幅下降,VR的普及或许又将会掀起传媒行业的新一轮革命。

  可以说,编码标准影响着整个流媒体产业的战略形势。虽然目前AV1仍在专利方面存在争议,但是未来谁能占领AV1这块高地,亦或是研发更新一代的视频编码标准,谁才是真正的赢家。

责任编辑:李平

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