2016年9月2日
By 1月时特约编辑
专题文章

Netflix发现x265比VP9效率高20%

本周早些时候Netflix的大规模编解码器比较中最重要的发现是, 根据Netflix的VMAF质量基准, 在360p时，HEVC的效率比VP9高20%, 720p, 1080p分辨率. 这就引出了两个问题:这是HEVC vs. VP9质量? 如果有，那又有什么关系呢? 我将在本文中解决这两个问题. 让我们先来仔细看看Netflix的调查结果.

Netflix的演讲

Netflix的演讲题为, 大规模视频编解码器x264的比较, x265和Libvpx的实际视频点播应用.Netflix的Jan De Cock在8月31日的SPIE数字图像处理应用会议上展示了这一结果. 讲座是在线的 here 从大约60分钟开始. Netflix计划发表一篇论文，详细介绍他们的发现, 但这篇文章没有提供.

德考克在前面提出了几个观点. 首先，这项研究只关注视频点播，而不是直播. 其次，Netflix比较的是实际的编解码器，而不是规格. 也就是说，该公司没有比较H.264/AVC, HEVC, and VP9 encoding specs; they compared implementations of those specs, 特别是x264, x265, libvpx编解码器. 这可能很重要，因为尽管x264被广泛认为是最高质量的H.264编解码器，x265最近在莫斯科大学HEVC/H的六个HEVC编解码器中排名第四.265视频编解码器比较(PDF可用) here). 如果您使用超过x265的HEVC编解码器之一运行自己的测试, libvpx之间的差异可能更大. 对于本文, 我将使用VP9而不是libvpx, 哪一个不太容易从舌头或键盘上滚下来, 但我指的是谷歌自己实现的VP9.

无论如何, Netflix的测试集非常详尽, 包括5,从Netflix图书馆的500部影片中截取了000个12秒的片段, 包括1080p和4K来源的动画和现实世界的内容, 有各种各样的细节和动作. Netflix制作了三种分辨率——360p, 720p, 而1080——使用最详尽的方法, 可用于每个编解码器的复杂设置(例如.g. x265和x264安慰剂). 所有的编码都是单线程的, 没有切片, tiles, 或波阵面时, 关键帧间隔为4秒.

除了这些设置，Netflix还针对两种场景调整了编码. 第一个调整为最高可能的PSNR(峰值信噪比)分数, 启用PSNR选项的调优, 禁用aq模式和心理视觉设置. 第二组调整了视觉质量, 禁用PSNR调优, 并启用aq模式, psyd在x264和x265, 还有x265的psy-rdog. 这些区别对下面提出的结果很重要.

Netflix使用自适应内容的三次编码对文件进行编码, 第一次使用CRF模式(x264和x265)或恒定QP模式(VP9)来确定适当的目标比特率. 然后Netflix用双通道VBR对文件进行编码. Netflix使用8个CRF/QP目标为每个编码文件创建速率-质量曲线. 总的来说，Netflix编码了超过72万个编码视频，编码帧超过2亿.

Netflix对编码文件应用了六个质量指标, 包括PSNR值, 结构相似度(SSIM), 基于PSNR的均方误差(PSNR MSE), 多尺度SSIM (MS-SSIM), 视觉信息保真度与视频多方法评估融合(VMAF), 很大程度上是一个度量 Netflix设计.

结果如何?

Netflix给出了三组结果. 第一篇文章使用PSNR基准分析了针对PSNR进行调优的文件. 根据这些结果，x265比VP9平均高出约6分.超过360p、720p和1080p分辨率的6%.

第二组结果使用MS-SSIM基准评估编码的文件的视觉质量. 在这些结果中, 在三种测试分辨率下，x265的表现比VP9平均高出约3%, 尽管VP9在1080p配置下表现优于x265.

第三组结果，在图1，使用VMAF基准分析了为视觉质量编码的文件. 在这些测试中，x265证明是20.在所有三种测试分辨率中，VP9的效率平均比VP9高1%，尽管VP9的效率为31%.在720p和42下比x264效率高6%.在1080p下，6%，你将在下面的实际部署中看到确认的数字.

Netflix x265

图1. 在这个测试分组中，x265比VP9平均高出20%多一点.

我问Netflix，他们认为哪一组结果最重要. 他们的回答是, “我们相信VMAF结果将与用户对质量的感知具有最佳相关性. 我们使用这个指标，并根据其他指标(PSNR、SSIM、VIF等)进行安全性检查.)内部.换句话说, 根据Netflix, 图1所示的结果是三者中最相关的.

分析分析

我向Netflix询问了他们进行这项测试的动机, 他们回答说, “我们想了解x265和libvpx编解码器在用于生成针对OTT用例优化的非实时编码时的当前状态. 在对我们目录中的各种优质内容进行测试时，了解编解码器的性能是很重要的. 这个测试可以帮助我们找到不同编解码器的改进领域.” So, 正如你所料, 这些测试旨在对优质内容的大量编码编解码器进行基准测试.

虽然显然与其他优质OTT供应商相关, 目前还不清楚是否可以将这些结果推广到其他形式的内容, 研究结果提出了一些问题. 例如, 像YouTube这样的用户生成商店必须对更广泛的内容进行编码, 从摇摇晃晃的智能手机视频到VR输入. 公司对视频的编码范围完全不同, 主要是低动作训练视频, 头部特写, 甚至是PowerPoint或camtasia视频. Netflix的研究结果适用于这些类型的视频吗?

关于编码设置也可以问类似的问题, 哪些比实际生产中通常使用的要复杂得多. 例如, 我上次测试的时候, x265安慰剂预设的编码时间比通常推荐的中等预设的编码时间长20倍(而且编码质量提高了17%)。. 编码车间满负荷运转, 这意味着使用安慰剂设置将使编码成本增加20倍. 当然, 当你将每个编码文件分发数千万次时, 编码时间/成本真的不重要. 如果Netflix使用其他编码商店通常使用的设置，结果会发生变化吗?

此外，虽然VMAF凭借其传统而具有极高的可信度，但它是一个新的基准. x265和VP9都没有针对测试进行调优, 这是一种常见的做法，听起来像是在玩弄系统, 但如果度量标准准确地测量了它所声称的东西，它就是有效的. 一旦两个编解码器都完全调优了VMAF，结果会是一样的吗?

最后，VMAF只是众多声称能准确预测主观评分的指标之一. 其他包括去年ClearView系统选项- sarnoff JND与Video Clarity一起提供去年ClearView 工具，即Tektronix提供的差异平均意见评分(DMOS) 图像质量分析仪 (PQA)，以及在SSIMWave中可用的SSIMplus度量视频QoE监视器(SQM). 在关闭HEVC vs .的大门之前. VP9质量的争论，看看这些其他工具的结果会很有趣.

整体, Netflix的测试清楚地表明，在使用最严格的设置编码优质内容时，x265比libvpx效率高20%, 用VMAF测量质量. 是否可以将这些结论应用于其他形式内容的生产编码还有待观察, 编解码器也是如此, 甚至是基准, 会在12到18个月内积累起来吗. 但即使你只从表面上看Netflix的业绩，这又有什么关系呢?

好的，x265好20%. 有关系吗??

让我们首先承认，更好是无可否认的更好. 毫无疑问. 还有其他因素, 包括成本和可用性/可访问性通常同样重要，甚至更重要.

让我们来看看电脑和笔记本电脑的浏览器市场. 在这里，VP9可以在Chrome, Firefox和Edge中使用，从某些方面来看，包括高达89%的浏览器, 而HEVC只在微软 Edge中可用, 然后只有在硬件解码也存在的地方. 对于已经迁移到HTML5的制作人来说，从H.264到VP9是简单的，可以提供实质性的好处.

例如, JWPlayer 最近为四家拥有大量视频目录的出版商部署了带有DASH的VP9流. 经过6000小时的视频回放， JWPlayer通过兼容的浏览器向桌面和移动用户发送DASH/VP9流, 并服务于HLS/H.264到其余部分. 如图所示图2在美国，HLS用户比VP9用户平均多消耗40%的带宽. 尽管有额外的带宽，65%的VP9/DASH流被观看为1080p，而H为28%.264/HLS(图2). 在这些真实世界的试验中, VP9以较低的发行成本提供了全面改进的体验质量.

Netflix x265

图2. JWPlayer的VP9部署结果

与此形成鲜明对比的是, 因为HEVC解码在浏览器中不可用, 那些寻求使用HEVC的人不仅需要提供播放器, 他们必须为那个球员支付版税. 这两个问题都很重要. 例如, 部署HEVC可能需要可下载的插件, 这对许多消费者来说是难以接受的.

在成本方面，HEVC的版税问题一直是良好的文档记录在多个知识产权所有者尚未进入专利池的情况下，这种情况将继续存在. 我们所知道的是，目前的玩家版税是1美元.30 (HEVC Advance和MPEG-LA), 总计6500万美元(不包括高达500万美元的内容版税)。, 哪些可以抵消大量带宽节省. 虽然像Netflix这样的大型订阅商店可能会在经济上证明支付版税比VP9节省20%的带宽是合理的, 按次计费的商店, 还有那些用广告支持视频的, 会发现这个更难证明. 如果你的组织不直接通过视频赚钱, 如果你必须支付HEVC播放器版税，那么使用HEVC而不是VP9就不太可能有经济意义.

直到HEVC解码是免费的，可以在浏览器中访问, 对于大多数分发到台式机和笔记本电脑的站点来说，HEVC是死水, 让20%的优势变得无关紧要. 只有在市场上，HEVC和VP9解码是免费的，而且是平等的, 比如智能电视和一些OTT盒子, 或Android设备, 20%的带宽优势可以轻易说服制作人使用HEVC. 澄清一下, OTT是一个增长迅速的巨大市场, 在互联网上播放的视频中占了相当大的比例. However, 在所有在网站上部署视频的公司中，服务于这个市场的供应商只是极小的一部分. 如果你不是他们中的一员，那么智能电视上的免费HEVC播放就无关紧要了.

然后是AV1

最后，VP9将很快被 AV1编解码器来自开放媒体联盟, 哪些计划在2017年3月发货, 并且有望比HEVC和VP9提高25%. 尚未实施VP9的公司可能会考虑采用AV1, 而那些已经部署VP9的人可能会考虑尽快切换. 因此，未来两年真正的战斗将在HEVC和AV1之间展开. 在12个月内，HEVC相对于VP9的任何质量优势将在很大程度上无关紧要.

话虽如此, 20% is 20%, 在某种程度上, 支付版税以节省带宽可能在经济上是有意义的. 我问Netflix, 哪个是开放媒体联盟的成员, “在你的发现中，有没有什么改变了你使用哪种编解码器的方式??他们的回答是? “现在回答这个问题还为时过早.“对你来说可能也太早了.