新的十年,新的编解码器

从事电视广播行业的人都了解,每十年就会出现新一代的视频压缩方案,可以提供比前几代更高的效率。

MPEG-2编码在1990年代拔得头筹,H.264(AVC)在2000年代中期独领风骚,之后H.265(HEVC)扬言从2012年开始淘汰其它同类产品,但其并没有成为新一代“最普遍的编码”。这并不能归咎于编码技术不可靠——无可否认的是,HEVC在付费电视运营和流媒体服务方面做得很好。而4K超高清技术的出现,使HEVC越来越受欢迎——但其仍然面临来自授权条款的尴尬阻碍。因此对于视频服务和产品制造商而言,HEVC的普适性仍然困难且成本可能很高。随着超高清技术在发达市场迅速普及,业界再次寻求可替代的编码,以进一步提高视频压缩效率。

VVC(通用视频编码)作为HEVC的继任者正蓬勃发展。其标准将于2020年10月完成,且很可能被认证为H.266(VVC)。VVC规范的第三版工作草案已于2018年10月发布,因此其标准化工作大致已走上正轨。但是,在标准完成并且编码的基本功能最终确定之前,VVC的授权模式仍不明确。成立于2018年9月的媒体编码行业论坛正致力于解决HEVC的专利问题,该问题阻碍HEVC在行业内的进一步普及。

同样地,AV1由开放媒体联盟开发和推广,被认为是VP9的天然继任者。AV1 可为主流 Web浏览器和工具(如VideoLAN)提供软件解码,而且免专利费用,使得它在 PC 上可广泛应用。 但是AV1的硬件解码器目前还不可用。对AV1的编码需要比HEVC明显更多的中央处理器资源。而且大多数观众可能根本察觉不到视频质量有所改善。但随着专业AV1编码器的出现,其编码时间将得到改善。据行业专家所述,AV1与VVC相比,其编码复杂度仅比其前身HEVC增加了四倍。因此,对于除了最大的SVoD供应商之外的所有人来说,AV1的问题仍然存在,因为节省下来的压缩比率可能不足以重新编码大型媒体库以降低分销成本; YouTube,Netflix和Facebook一直在积极试用AV1。

也有像Divideon的XVC(极端视频编码)这样的替代方案,XVC试图通过使各种编码工具和压缩方案依赖于各个授权条款来避免专利问题。它被认为优于AV1和HEVC,但同时也是业内公认的局外人。对于可以完全用软件执行解码的产品,XVC将是一个可行的选择。但硬件解码器是确保产品能被更广泛采用的关键,并且如果授权条款变得不利,人们担心是否可以在这样的固定实施过程中编辑专利技术。

广播行业采用的编码使用了系统芯片(SoC)内的硬件加速,从而消除了主中央处理器的处理负荷,释放处理器,将其用于运行操作系统等其他任务。硬件解码器对于STB和数字电视中的编码能否实现至关重要,而软件解码对于有更高性能中央处理器的产品也是可运行的,比如智能电话和个人电脑等。

很难说哪个编码会成为20世纪20年代的赢家。广播公司可能青睐VVC,而流媒体服务可以使用XVC或AV1,上述几种编码都可被广泛使用,这种现象似乎合情合理。而市场需要一种能够提供高压缩效率,合理的编码器复杂性,广泛的解码器支持和清晰的许可方案的编解码器。但无论结果如何,编解码器的变化对于数字电视行业都是积极的,因为随着广播公司和SVoD供应商开始利用改进的压缩方案,编解码器的变化会促使STB和数字电视更新换代。Futuresource预测转变将会在2022年初开始,因为此时VVC和AV1在基于硬件的SoC实施中得到更加广泛的应用。

原文标题:New decade, new codec

作者: Simon Forrest

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