爱奇艺技术分享：轻松诙谐，讲解视频编解码技术的过去、现在和将来

本文由爱奇艺技术产品团队原创分享，为了更好的内容呈现，收录时有优化和改动。

1、内容点评

本文以轻松幽默的语气，讲解了视频编解码的一些基本常识，并以爱奇艺为例，讲述了视频编解码技术在国内的发展以及未来的一些展望。

2、正文引言

初夏最火的造型是什么？不少人可能会脱口而出——“淡黄的长裙，蓬松的头发。。。”

就连我这个上古时期的老年人，都开始每周四和周六准时点开爱奇艺首页，吸一口青春美少女们。原因无他，后疫情灰色时期，还有什么能比漂亮小姐姐的灿烂笑容更能让人感觉到人间值得呢？而我上一次真情实感追完的的女团选秀，可能要追溯到……《超级女声》。

不管自己pick的姐姐妹妹能不能顺利出道，至少今天在屏幕上欣赏她们的颜，绝对是一件超幸福的事儿。既不用忍受电视的“马赛克画质”，还能随时随地掏出手机来欣赏妹妹们今日份的可爱。

不知道大家有没有同一种快乐，那就是用4G网络看蓝光1080P，已经没有“流量焦虑”了，出现缓冲旋转“小菊花”的情况的几率也在悄然减少。这种观看体验的优化，除了通信网络环境的改变之外，缔造这种视觉快乐的一项关键技术——视频编码，就像是宇宙中的暗物质——鲜为人知，但十分重要。

简单来说：视频编码技术的升级，能够让你用更少的流量、更低的带宽、更快的速度，看更高清晰度的视频画面。比如《青春有你2》溢出屏幕的元气少女感，是不是比2005年的朦胧美更令人心动呢？

习惯了1080P高清的用户，绝对不愿意再回到480P的自动马赛克时代了。那么，视频编码到底在高清视频的烹制中，发挥了怎样神奇的化学反应？搞秀之余，不妨来了解一下视频编码的前世今生，看看无数科技巨头如何围绕它撕得花红柳绿。

3、曾今的视频编码标准，是IT巨头们“跑马圈地”的游戏

曾今的视频编码标准，巨头们争相“入股”，视频编码标准有何诱人之处？

思科、微软、苹果、谷歌、奈飞等这些大名鼎鼎的巨头，为什么都觉得视频编码技术这波“入股不亏”，非要pick助其出道？

回答这个问题之前，有必要先简单解释一下，视频编码技术究竟是干什么的？

简单来说：就是将视频压缩成一定的格式，去除掉其中的空间冗余和时间冗余，形成更适合存储和传输的码流。之所以需要被编码压缩，最主要原因就是原始视频的数据量过于庞大。高清视频文件往往高达1G以上，如果本地播放也就算了，一旦需要将其上传、分享给他人，传输网络和存储设备都扛不住那么巨大的数据量。

所以视频平台就需要对所播放的文件进行重构：

• 1）通过压缩编码将数据量变小，以方便传输；
• 2）再依靠解压缩在用户端解码，将视频图像还原出来。

简单总结就是：编码效率决定了你的手机能下载多少部高清视频。

如果你经历过一晚上不关机终于下好一部2G大小的视频，却发现播放器弹出一行大字——“该视频无法播放”的绝望，那一定会鼓掌欢迎编解码技术的更新。

当然，一些“有流量任性”的小伙伴也会选择直接用4G网络在线观看视频，这时候视频大小可就没什么影响了吧？

这么想可就太天真了。视频编码技术越强，传输需要占用的带宽也就更小，就像堤坝没有加固，但冲击河道的流水变小了，自然也就不会出现出水口淤塞的问题，看视频卡顿、掉帧的事故也就不会上演了。

比如此次疫情期间，网络流量比例不断增加，为互联网服务商带来极大的挑战，传统的解决方案就是在网络带宽有限的前提下，降低视频的清晰度。如，YouTube、亚马逊旗下Prime Video、Netflix等一众互联网视频提供商都在欧洲、印度、澳大利亚等国家降低了视频画质，用户只能默认收看标清视频。

可是，吃惯了高清这盘珍馐，哪个用户还愿意忍受低画质的粗茶淡饭呢？为了留住挑剔的内容食客们，平台们不得不想尽办法，提升对视频的烹饪技艺。

那么，让我们得以随时随地追剧追综的视频编解码技术，到底有哪些呢？

目前，国际上主要有几种主流的视频编解码标准（国际上音视频编码技术的标准化），包括VPx（VP8，VP9），H.26x（H.264，H.265），AVS（AVS1，AVS2），AVx（AV1）等等。视频平台们用某一种通用编码格式标准，自己开发编码器，就可以用更厉害的标准批量生产视频了。

可详读以下相关文章：

《即时通讯音视频开发（五）：认识主流视频编码技术H.264》

《即时通讯音视频开发（十三）：实时视频编码H.264的特点与优势》

《即时通讯音视频开发（十七）：视频编码H.264、VP8的前世今生》

《[观点] WebRTC应该选择H.264视频编码的四大理由》

这些标准都是什么？到底哪个更厉害？为什么每个字符我都认识但完全不知道是干什么的？甚至还有种被张含韵张韶涵张涵予张予曦张馨予等支配的恐惧，傻傻分不清楚……别急，其实就算是流媒体从业者，也很少有人将它们搞清楚。其实吧，只需要了解三个关键点，你就能轻松变成“技术派”碾压不少业内人士了。

简单来说：不同的视频编码标准，就是围绕三个要素所展开的“量子纠缠”的。

4、视频编码标准要素之一：高清

上世纪90年代，第一代视频编码标准H.261和MPEG-1就开始出现，其后几乎每十年就有一次迭代更新。

启动视频编码技术不断演进的核心要素，还是人们对于高清、更高清的不断追求。

视频编码技术每进化一代，视频压缩效率都至少提高了一倍。比如十几年前第二代视频编码标准VP8 和 H.264，只能应用在低于HD的中小分辨率视频上，稍微兼顾一点1080P分辨率。而2012年爱立信公司推出了首款H.265编解码器，所引领的第三代视频编码HEVC标准就只需H.264一半带宽，即可播放相同质量的视频。

啥意思的？如果你是一个拥有过MP4设备的互联网早期弄潮儿，同样大的存储空间，你可以多下载一倍大小的视频，告别四处借硬盘的苦日子。

在线看视频则更爽了，基于编解码标准，智能手机、平板等移动设备也能够直接在线播放 1080P 的全高清视频，还支持4K 和 8K 超高清。也就是说，只要有内容方愿意生产8K视频，平台就能给你100%还原出画面来，而不用受最高清晰度720P这样的限制。

那么，为什么HEVC标准推出2年后，采用AV1格式的消费类设备又开始出现呢？因为移动互联网的爆发，原有的编码标准依然不能完全解决带宽消耗的问题。所以更高效的视频编码标准如AVS3、H.266等，也都相继被研发人员安排上了。

为什么视频平台关于编码标准的“墙头”这么多？

试想一下，如果你用的是一个高分辨率配置的智能手机，但视频只能到480P的清晰度，为硬件高配置花的钱不就白瞎了吗？有的用户为了防止观看卡顿或模糊，还得额外下一个完美解码、格式工厂之类的第三方解码器，将视频转化一下才能看。

而只要视频平台支持更高效率的编解码标准，就能实现低带宽下播放高清视频不卡顿的效果。有现炒的热菜，谁还愿意等打包的盒饭呢？所以细心的读者会发现，编码技术的不断升级，开始让第三方编码工具悄悄退出了追剧党的工具箱。

5、视频编码标准要素之二：专利

尽管用户体验是视频编码技术的首要进化原则，但专利所带来的限制与成本，也成为产业风云迭起的重要诱因。

由GE、Technicolor、杜比，飞利浦和三菱等组建的H.265专利联盟HEVC Advance，就向使用该标准的厂商收取专利费。

因此，不少开源标准逐渐崛起。其中谷歌打造的VP9标准就是最负盛名的一个。不仅在实际效率上与HEVC/H.265接近，大大优于H.264及它的前身VP8，而且可以对专利免费使用。很快，YouTube全面支持VP9超高清流媒体节目，Netflix、苹果等也加入其中。

当年，爱奇艺的《破冰行动》无疑是热度最高的"爆款剧"之一，一度引起风靡，高清流畅的画面质感为其加分增色不少，就采用了基于VP9标准开发的全新编码器，就采用了基于VP9标准开发的全新编码器面部细节等方面画面真实感尤为显著。

而我国自主知识产权的第二代信源编码标准AVS的出现，更与专利有着不解之缘。

大家的童年有没有出现过DVD这种物件，租一部剧不用等更新一个周末看完的快乐，不亚于今天购买视频平台尊贵的“VIP中P”会员。但中国的DVD行业曾经也遇到过一次严重的专利危机。

2002年，一批出口的DVD产品因为技术专利费的缴纳问题没有解决而被扣押。于是同年6月，数字音视频编解码技术标准工作组成立，2006年，第一代视频编码标准AVS1推出，压缩效率和H.264相当，并且每个编解码器只象征性得收取1元专利费，对互联网上的软件服务更是免收专利费，从此摆脱了只能使用国际标准、被高额专利费卡脖子的窘境。

可以说，目前主流的两大标准VP9和AVS，都是在专利的锁链中生长出来的自由之翼。

6、视频编码标准要素之三：垄断

既然VP9已经开源了，那就抱紧谷歌大腿等大佬迭代再应用不就好了吗？一个国家的大部分视频都坐落在某一个标准体系上，等于将标准的议价权交到了别人手中，面对这种“垄断优势”，谷歌表示，我疯起来可能连自己都打，为了不作恶还是赶紧给自己培养个对手吧……

所以2015年，一个由谷歌倡议并参与，试图替代VP9和HEVC/H.265的新标准组织成立了，那就是开放媒体联盟Alliance for Open Media（AOM）。这个新的开源标准很快吸引了Adobe、亚马逊、AMD、奈飞、Facebook、思科、苹果、英特尔、英伟达等等巨头的参与。中国的爱奇艺也率先加入了AOM联盟。

这个由30多家领先的高科技公司组成的会员制联盟，很快开发出了新一代开源的视频编码标准AV1（AOMedia Video Codec 1.0），也就是今天能让我们看到高清版《青春有你2》，特别是选秀舞台上的说唱、劲舞的画面更加清晰平滑的“后台”。

AV1之所以在产业端迅速上马，成为包括奈飞、YouTube、BBC、爱奇艺等一众平台的推行目标，主要就是在用户体验上太能打了。

更高的编码效率、更低的码率，同等质量可以节省20%以上的带宽。举个例子，就是下载整期1080P版《青春有你2》，原本需要10G的手机存储，而AV1标准下只需要8G就能搞定，剩下2G空间咱们存点PLMM（漂亮妹妹）的高清大图舔颜它不香吗？

在线观看也很爽，不仅妹妹们的脸看起来会更清晰，而且高清播放所占的带宽也更小，同时下载个东西、刷个微博啥的，也不会因为网络拥挤而卡顿。

作为视频观众，谁不愿意平台默默地为我们殚精竭虑，周全每一点流量、带宽和存储卡呢？

不难看出，视频编码标准迭代，既是技术天花板的层层上探，也是整个视频平台必须攻占的体验高地。

7、如今，国内的视频平台正在抢跑编码标准“赛道”

具体到国内视频平台上，关于编码标准目前竞争身位如何，未来还有哪些硬仗要打，都是值得我们重点关注的话题。我们不妨具体到某一个平台的探索经历之中，用历史观的视角来捋一捋，视频编码技术到底给中国这片土地的网民，带来了哪些体验上的蝶变。

比如：以爱奇艺为例，2016年爱奇艺在万能播放器上线了AVS2格式，是当时国内唯一支持这一标准的平台；也是国内第一个实现VP9标准、AV1标准并应用的视频厂商。可以说在编码标准领域，无论是技术领先度、布局完善度上，都能够从一定程度代表中国流媒体产业的关键抉择。

有了标准，是不是只需要拿来直接上手呢？答案显然是否定的。

拿爱奇艺来说，我们的标准探索之旅，又是如何的呢？

我们就以当前效率最高的AV1标准为例，其算法运算复杂度高，所需要的编码时间很长，这样把平台所有视频都处理一遍，可能会等来用户一句“奶奶你等的AV1格式上线了”！

所以，为了提高编码效率，让处理效果能够快速细致，又不影响编码质量，达到工业应用标准，标准编码器就要靠各个平台发挥自主能动性了。

以爱奇艺为例，对每一代开源技术都保持紧密跟进的同时，也会发挥自身的技术特长来进行针对性的迭代，让同一标准在爱奇艺平台上的应用有更优秀的表现。

比如VP9标准推出时，爱奇艺的技术团队就根据开源的版本VP9编码器进行了专门的算法优化，所开发的QVP9编码器的速率是开源版本的5.4倍左右。作为国内首先支持VP9的视频厂商，其画面质量在快速镜头、轮廓边缘、面部细节等方面真实感尤为显著，压缩效率比市面主流的标准更是提升了一倍。可能也是在不知不觉间，突然发现视频中那些高速打斗的场面似乎更加细腻流畅了，人物的皮肤也变得更加立体和容易辨别，连女主角额头的青春痘都是那么的昭然若揭……

而伴随着用户在移动场景下观看视频的诉求越来越高，比如我本人就喜欢在地铁上刷短视频，别问，问就是流量多有钱任性！这时候要保证流畅不卡顿，主打PC端的VP9可能就有点不够了，所以对移动端设备更友好的AV1，在推出后也很快被安排的明明白白。

独立研发的QAV1编码器，不仅比H265减小将近一半的带宽，节省40%以上码率。而且速度比开源编码器SVT-AV1还快出5倍左右。比如同样是看《青春有你2》，用QAV1展示的画面效果更棒、颜值更高，反而还更省带宽，直接帮助我节省了不少流量，让满额限速来的更晚一些。

8、展望未来，5G让视频编解码技术有了更多的想象空间

目前，首批应用 AV1 的电影已经在爱奇艺上线，用户可以在电脑浏览器端和安卓移动端观看。做到这一步，很难吗？

答案是肯定的。举个例子，终端硬件解码芯片的成熟，与某项标准能否发挥价值有直接关系。比如H.265在硬件支持上比较广泛，就与苹果、高通、英特尔等的芯片都支持H.265的硬件解码器有关。

所以编码器往往需要结合具体的应用场景来进行改进和深度优化。

以AV1在爱奇艺的应用为例，为了更好地适应爱奇艺海量内容，QAV1通过对场景复杂度的预分析，实现了更加合理的码率分配。对于简单场景，QAV1可以自适应地降低码率，在保证画质的情况下节省用户带宽；同时对于复杂场景会适当提高码率，给用户带来更高画质的体验。

目前，QAV1已经支持的功能包括多种速度档次、多种码率控制方式、8K视频编码等。这种与差异化环境相匹配的细节打磨，同时兼顾了网络带宽与用户体验。

万众期待的5G，自然也需要与之匹配的视频编码标准来呼应。以爱奇艺为例来说，AVS3应用已经在路上了，用移动智能手机看8K超高清视频、浏览VR新闻资讯、与虚拟偶像互动……这些新娱乐体验，或许都将借助视频编码的技术魔术，被呈现到我们眼前。

从爱奇艺的视频编码探索中，不难看到，技术的时代快车并不容易拿到船票的。唯有长期披荆斩棘，才能顺利摘得王冠。（本文同步发布于：http://www.52im.net/thread-3028-1-1.html）