主流视频编码器特点、优缺点归纳和比较（H.264、HEVC、VP9、AV1）_av1 avc hevc

目录
视频编码器
H.264
1.定义
2.特点
HEVC
1.定义
2.特点
VP9
1.定义
2.特点
AV1
1.定义
2.特点
视频编码器优缺点归纳
视频编码器比较
视频编码器
H.264
1.定义
H.264，又称H.264/AVC（或者AVC/H.264或者H.264/MPEG-4 AVC或MPEG-4/H.264 AVC），为高度压缩数字视频编解码器标准，是MPEG-4第十部分，收取版税。

H264标准各主要部分有Access Unit delimiter（访问单元分割符），SEI（附加增强信息），primary coded picture（基本图像编码），Redundant Coded Picture（冗余图像编码）。还有Instantaneous Decoding Refresh（IDR，即时解码刷新）、Hypothetical Reference Decoder（HRD，假想参考解码）、Hypothetical Stream Scheduler（HSS，假想码流调度器）。

2.特点
最常见的视频编码格式，是由国际电信联盟制定的，侧重网络传输。
H.264有着更高的数据压缩比，在同等的图像质量，H.264比其他编码格式要高1.5~3倍，所以在网络传输中需要更少的宽带，主要应用于实时传播，比如视频会议。

H.264编码的缺点是对播放的硬件系统要求相对比较高。

HEVC
1.定义
High Efficiency Video Coding，又称H.265/HEVC，是一种新的视频压缩标准，用来扩充H.264/AVC编码标准，2013年1月26号，HEVC正式成为国际标准，收取版税。

为了应对互联网流媒体、通信、视频会议、数字存储媒体和电视广播等各种应用对运动图像更高压缩率的日益增长的需求而开发的。

2.特点
HEVC 在客厅中得到了最成功的采用，它被视为 4K 视频的推动者，尤其是具有高动态范围 (HDR) 的 4K。

VP9
1.定义
由Google开发的开放格式、无使用授权费的视频压缩标准。VP9在开发初期曾被命名为Next Gen Open Video （NGOV，下一代开放视频）与VP-Next。VP9将是VP8的后继者。

2.特点
VP9 作为 VP8 的后继产品，主要竞争对手是 MPEG 的高效视频编码标准 HEVC。和 HEVC 相比，VP9 在网络浏览器中有更良好的支持性。它也以其优秀的视频编码质量和压缩效率而被广泛应用于互联网视频网站中。

AV1
1.定义
Alliance for Open Media Video 1，是由AOM（Alliance for Open Media，开放媒体联盟，包括腾讯，亚马逊，Cisco，Google，Intel，Microsoft，Mozilla和Netflix）制定的一个开源、免版权费的视频编码格式，目标是解决H265昂贵的专利费用和复杂的专利授权问题并成为新一代领先的免版权费的编码标准。此外，AV1是google制定的VP9标准的继任者，也是H.265强有力的竞争者。

2.特点
AV1 的目标是取代其前身，即由谷歌开发的VP9视频压缩格式，并与动态图像专家组（MPEG）领导开发的高效率视讯编码（HEVC）以及由中国的数字音视频编码技术标准工作组主导开发的第二代数字音视频编解码技术标准（AVS2）竞争。

视频编码器优缺点归纳
注：本表的优缺点和目前状态部分并不矛盾，前者主要归纳某编码器刚推出时的特点，后者着重强调编码器之间的相互比较。

名称    优点    缺点    主要应用    目前状态
H.264    1.编码效率高：采用混合编码结构
2.视频画质好：低码率和低带宽提供高质量图像传输
3.压缩技术的效率高：保证数据质量的前提下，数据压缩比高
4.网络适应能力强：可以在实时通信应用低延时模式，在无延时的视频存储或视频流服务器中工作
5.兼容性好：兼容几乎所有浏览器，全部的移动和智能电视/OTT（OTT：指通过公共网络向用户提供内容分发业务，OTT可以使用任何网络接入，内容和服务可以跳过运营商通过网络直接面向用户提供，OTT完全以互联网架构为基础，典型代表有美国谷歌电视Google TV、Hulu、Netflix）
6.编码选项少：降低编码复杂度
7.错误恢复功能：提供解决网络传输包丢失问题的工具，适用高误码率无线网络中传输视频数据    1.编码计算复杂度高，解码复杂度高 H.264压缩效率比MEPG-2提升一倍多的同时，将解码难度提高了至少3倍，运算需求高达100GOPS：
2.对播放的硬件系统要求高    实时传播，比如视频会议，直播    1.已经被发明很长时间，很成熟
2.有很全面的硬件兼容能力
3.编码很快，能很快的将视频编码成H.264格式的文件
4.会产生特别大体积文件
5.压缩视频的效率不高
6.不支持4K以上分辨率的视频
7.图像质量不高，原本黑色的东西看起来是灰色的。并且当比特率很低的时候，编码结果会是一块一块的，这种问题很常见
HEVC（H.265）    1.码率低，编码效率高：H.265/HEVC提供了更多不同的工具来降低码率，以编码单位来说，H.264中每个宏块（macroblock/MB）大小都是固定的16x16像素，而H.265的编码单位可以选择从最小的8x8到最大的64x64，且对图像进行了有重点的编码，从而降低了整体的码率，编码效率就相应提高
2.占存储空间少：同样的画质和同样的码率，H.265比H2.64 占用的存储空间要少理论50%
3.节省带宽：H.265可以使用更少的带宽提供部分与H.264同样的功能
4.网络适应能力更强：H.264可以在低于2Mbps的速度实现标清数字图像传送，而H.265/HEVC可以在低于1.5Mbps的传输带宽下，实现1080p全高清视频传输    1.兼容性差：兼容很少的浏览器，移动设备中的安卓、IOS，和全部的智能电视/OTT
2.解码难度更大
3.解码视频时对电量消耗高
4.实时编码难度大：H.265编码复杂度较之H.264呈几何增长，编码用时也随之增长，以现有的终端设备难以实现实时编码
5.编码器使用难度大：H.265只是规定了一个可用技术的范围，编码时很多特性可以用，也可以不用。所以H.265编码器的使用难度大概是x264的2-3倍不止    1. 目前H.265几乎没有在直播领域应用，多在点播领域
2. 在企业、安防中使用较为广泛
3.4K蓝光视频 主要用HEVC    1.较之H.264，在压缩效率上有极大的提升
2.HEVC文件在编码同一个视频时，相比H.264而言文件体积仅是后者的50%，但是可以获得相同的视频质量
3.较之H.264，颜色看起来更好，人为更改看上去更不明显
4.支持 8K（8192×4320） 及以上的分辨率
5.不被iOS设备所支持，而且在大多数PC上的表现都很差；不能将HEVC编码的视频上传到YouTube上，因为YouTube不支持这个输入格式
6.专利授权复杂
7.想要保证很小的文件体积所需要付出的代价是更长的编码时间，以及在播放时所需的更大功率
8.芯片制造商正在发布SDK来允许HEVC视频在编解码的过程中使用硬件加速，这样可以大幅度的提高处理速度
VP9    1.编码成本低：与AV1相比，VP9可以节省很多编码时间和计算成本。对于观看时间不长的视频，AV1多码率编码带来的成本增加可能会比AV1其节省的流量费用还要多
2.Chrome类浏览器不支持HEVC解码，而VP9内容视频可以通过使用硬件加速在一些主流设备上播放
3.能在低端Android设备上更好的播放：HEVC和AV1在一些低端Android设备上无法很好地播放。对于1080p+或胶片噪声视频，VP9的性能接近HEVC，在某些情况下，VP9的性能有时甚至优于HEVC
4.无需版权费
1.应用并不广泛：在实际推广中，微软、苹果等公司不愿看到 VP9 一家独大，其他互联网厂商也不希望主流视频编码格式被垄断，因此目前在主要在 Google 自家的产品中得到支持，其他使用 VP9 的大厂并不多
2.编码速度慢：与HEVC相比，由于没有任何硬件加速编码可供VP9使用所以会更慢一些
3.不适用某些视频播放器播放：如VLC，不能流畅的播放VP9，其他基于FFplay的播放器，比如MPC-VC就没有这个问题    1.点播
2.互联网应用场景中使用较多：因为VP9 简易、实用的解决方案以及开发免费的特性    1.较之H.265，VP9在压缩比HD还大的视频文件上要更高一筹，因此VP9可能非常适合用于高分辨率VR视频
AV1    1.压缩率高：相比VP9，压缩率进一步提升，同等画质下可比VP9节约30%的码率
2.无需版权费    1.编码速度慢：AV1编码缓慢，虽然有多线程优化的因素，但从根本上说还是因为计算太过复杂
2.涉及垄断竞争 ：电视系统巨头ROKU表示谷歌”要求合作伙伴在新推出的产品中必须支持AV1，包括安卓电视、谷歌系统电视和其他支持相关软件的智能电视，都得支持AV1编码格式“的这种做法，就是强迫所有电视支持AV1系统，属于垄断行为    应用场景为流媒体，支持直播和点播    1.对于8K 视频，AV1 的性能优势更为突出，比如现在在油管、奈飞以及亚马逊观看的众多流媒体视频，已经采用AV1编码格式，特别是8K视频
视频编码器比较
发布时间：
H.264（2003年）–>H.265（2012年）–>VP9（2013年）–>AV1（2018年）

是否需要专利授权费用：
H.264（需要）–>H.265（需要）–>VP9（不需要）–>AV1（不需要）

兼容性：
H.264>VP9>AV1>HEVC
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