經典的開源編碼器X264 X265是否真的無法超越？

可能是一篇新聞報道，原始出處筆者已不可考。對消息釋出者表示感謝。

（原标題：經典的開源編碼器X264 X265是否真的無法超越？）

近日,由莫斯科國立大學組織連續舉行13年的視訊編碼器大賽成績公布,引發網絡對H.264/H.265标準技術、以及曾經在該項大賽封王的開源軟體X264/X265性能的熱議。筆者特意整理相關資料,與大家分享讨論——被奉為經典的開源編碼器X264/X265是否真的無法超越?

X264何以一戰成名?

什麼是H.264?H.264是ITU(International Telecommunication Union,國際通信聯盟)和MPEG(Motion Picture Experts Group,運動圖像專家組)聯合制定的視訊編碼标準。而X264是一個開源的H.264視訊編碼函數庫,是最好的有損視訊編碼器。其最大的優勢是具有很高的資料壓縮比率,在同等圖像品質的條件下,H.264的壓縮比是MPEG-2的2倍以上,是MPEG-4的1.5～2倍。

X264開發者團隊也頗為神秘,自2003年開始,初創十幾位成員中,僅有ChenMin一位華人,Dark Shikari加入開發後,X264逐漸成為了最好的視訊編碼器。

X264打響知名度是在2005年第2屆視訊編碼器大賽上。該比賽在視訊編碼行業具有極高影響力,X264在衆多編碼軟體中脫穎而出,獲得第二名。憑借這屆比賽,X264在業内已小有名氣。而在2010年第6屆視訊編碼器大賽中,不斷完善的X264在三個檔次均獲得第一名,并大幅領先其他參賽者,進而一戰成名。

X264的壓縮效率成為H.264的巨大優勢,對比其他編碼軟體,如業内某知名雲公司使用的openh264是WebEx的開源項目,僅能做到與X264的superfast檔次上速度相當,但壓縮效率落後超過20%。而當今的手機編碼晶片的壓縮效率落後X264高達20%以上。

X264的開源和完備功能,使得H.264得以大規模商用。迄今,無論是在直播、點播、還是在視訊社群(如字幕組)中,都可以找到X264的身影。可以說,X264使網際網路視訊全面迎來H.264的時代,X264也成為移動直播、視訊壓制等領域的必備之選。

雖然X264被奉為行業經典的編碼技術,但其制定距今已經過了13年。随着網絡技術和終端處理能力的不斷提高,高清、3D、移動網際網路的需求日益增加,人們對視訊編碼标準提出了更高的編碼效率上的要求。而視訊壓縮技術經過這麼多年的發展,也已經具備推出更新一代視訊編碼标準的技術基礎。

X265能否滿足H.265的核心訴求?

生活源于對美好的向往,創造源于對未來的渴望。

H.265正是帶着我們對美好生活的向往而來,H.265的核心目标是在H.264的基礎上有更高的壓縮率,更高的圖像品質。H.265标準于2013年正式推出,如圖1所示,在同等圖像品質下,H.265壓縮率提高了50%,即體積減少50%;等價于在同等體積下,擁有更高的圖像品質,畫質更清晰。H.265技術對于移動網際網路應用的首要意義在于,移動直播時碼率更低、減少對網絡的沖擊、大幅度節省帶寬費用。

值得注意的是,H.265在壓縮效率提高的同時,在參考模型中,其實是在編碼端提高了較多的計算複雜度。在标準釋出之後,市場上迫切需要一款快速高效的、能夠給H.265商用提供支撐的編碼軟體,于是,X265應運而生。X265在2015年的MSU大賽中獲得綜合評估結果第一的成績,意味着H.265商用開始破冰。然而,如表1所示,目前開源H.265編碼器X265相比于X264仍有如下問題:

比較X265 ultrafast vs X264 veryfastX265 placebo vs X264 placebo

視訊分類相同品質下的碼率編碼速度相同品質下的

碼率編碼速度

(1)在視訊直播應用(X265 ultrafast vs X264 veryfast速度級别)上,X265僅有12%的碼率節省。由于視訊直播格式的更新會帶來一連串的從播放端到CDN到服務端的連鎖反應,不足以誘惑直播APP更新編碼格式為H.265。

(2)無論是視訊直播還是離線轉碼(X265 placebo vs X264 placebo),X265在編碼速度上,相比于X264有較大劣勢。不僅難以支撐視訊3.0時代移動視訊直播場景中對編碼速度的需求,在離線轉碼服務上也太過耗時,無法支援大規模、強頻率上傳至伺服器的短視訊轉碼服務。

這無疑給H.265在移動網際網路的視訊應用潑了冷水。因而,視訊3.0時代亟需一款能夠全方位支援視訊直播和離線轉碼的高性能高速H.265編碼器。

無法超越還是過于“神話”?

混迹于中國的開源社群,在視訊壓縮類的項目中,很大一部分從業者會認為X264/X265已經臻于完善,想從頭搭建一個全新的跨越性的中國自己的編碼器是不大可能的。因而,大部分的中國網際網路公司都以X265或H.265的參考軟體為基礎,直接使用或簡單優化來完成H.265視訊的壓制。直播類的X265編碼器則有可能以X264為基礎來實作X265快速編碼。盡管有疊代更新,但仍存在技術門檻無法突破,壓縮速度上仍嚴重影響視訊的體驗度。

令人驚喜的是,近日公布結果的2016年視訊編碼器大賽中出現了一匹黑馬。據大賽官方資料顯示結果,金山雲完全自主研發的KSC265編碼器跑赢X264/X265奪得編碼軟體冠軍。

首先,上圖速度/效率綜合曲線中(橫軸為編碼速度,縱軸為編碼效率,以X264為基準,注意箭頭better的方向),KSC265在編碼速度、編碼效率兩方面,相比于X265/X264,均有明顯的優勢。跟INTEL GPU硬體編碼器相差無幾,且更具速度優勢。基于INTEL GPU編碼器受限于INTEL GPU晶片的使用,一般很難在移動終端(例如ARM手機)中應用,KSC265無疑在商用範圍上更廣。而這對中國編碼界來說無疑是一個巨大的驚喜。

驚喜後回望,這其實是必然結果。為什麼這麼說呢?

因為中國的視訊編碼軟體是在無數的工程實踐中走出來的。縱觀中國網際網路市場,作為中國的雲計算企業,更專注于如何為客戶節省帶寬成本、提高視訊品質,面對激烈的市場競争,這也是視訊編碼軟體所研究的重點。中國編碼軟體通過網際網路疊代而産生,已經經曆了成熟的商用實踐過程,實際服務于數百個直播平台和上億使用者,這是任何一個國際上的編碼軟體都不具備的先天優勢。

以當下“帶寬大戶”直播行業為例,排名前200位的直播APP有一半以上是金山雲的合作夥伴。業務基礎為其提供了充足的直播流量、峰值帶寬,支撐數幾千萬人并發等寶貴實踐機會。

除此之外,金山雲H.265編碼器表現出以下明顯優勢:

1) 金山雲H.265編碼是純粹的軟體編碼,在ARM\X86\X64等多個平台均可以編譯執行,有利于H.265編碼在多種平台下的推廣和應用。

2) 金山雲H.265編碼碼率控制能力能夠更好地适應帶寬受限下的應用需求。

3) 從金山雲公開的測試資料看,金山雲H.265的編碼速度可以接近X264的veryfast檔次(同時達到30%以上碼率節省),相比于其他H.265編碼具有很大的速度優勢和效率優勢,能夠友善H.265在移動直播等環境下的推廣,使得H.265的生态環境得到了明顯的提升。

在X264/X265過後,金山雲KSC265成為再一個視訊編碼器大賽認定的“最強視訊編碼軟體”,這個消息足以使中國編碼界振奮,基于大賽的權威性,可以大膽預測這可能會成為中國編碼軟體在國際上嶄露頭角的開端。相信在不久的未來,中國的編碼軟體将會在國際舞台上發揮更大的作用。

(原标題：經典的開源編碼器X264 X265是否真的無法超越？)