AV1 Video Codec: The Future of Royalty-Free Video Streaming

1. AV1编解码器流媒体行业的游戏规则改变者第一次听说AV1是在2018年当时我正在为一个小型视频平台做技术选型。面对H.265高昂的专利费团队差点就要放弃4K视频的支持。直到偶然看到AV1的新闻这个由科技巨头们联合开发的免专利费编解码器彻底改变了我们的技术路线。AV1的全称是AOMedia Video 1由开放媒体联盟AOMedia开发。这个联盟的成员名单堪称科技界的复仇者联盟Google、Netflix、Amazon、Apple、Microsoft、Facebook、Intel...这些平时在市场上打得你死我活的竞争对手居然为了一个共同目标坐到了一起——打破视频编解码器的专利垄断。2. AV1的技术优势为什么它能取代H.2652.1 压缩效率用更小的空间装更多内容去年我做了一个实测对比将同一段4K视频分别用H.265和AV1编码。在相同画质下AV1的文件体积小了将近35%。这意味着用户观看视频时能节省35%的流量平台服务器能节省35%的存储空间CDN带宽成本直接降低三分之一AV1实现这种魔法主要靠几个关键技术超级块划分最大支持128x128像素块比H.265的64x64大一倍更灵活的预测模式新增了63种帧内预测方向改进的熵编码采用基于上下文的符号自适应算术编码2.2 硬件支持现状从软件解码到硬件加速三年前我第一次测试AV1解码时i7处理器软解4K视频直接飙到90%CPU占用。但现在情况完全不同了英特尔11代酷睿开始集成AV1硬件解码NVIDIA RTX 30系列显卡支持AV1解码联发科天玑1000之后的手机芯片都支持AV1最近帮朋友装了一台HTPC用Intel Arc显卡硬解AV1视频CPU占用率不到5%功耗只有12W。3. 流媒体平台如何拥抱AV13.1 Netflix的渐进式策略Netflix是最早采用AV1的流媒体之一但他们的策略很聪明先在Android移动端应用AV1然后扩展到电视和游戏主机最后才覆盖桌面端这种策略考虑到了硬件支持的不均衡性。我在Fire TV Stick 4K上对比过相同网速下AV1版本的视频加载更快卡顿更少。3.2 YouTube的全方位布局Google的做法更激进2020年开始将所有4K及以上视频转码为AV1Chrome浏览器默认启用AV1解码Android系统深度集成AV1支持有个有趣的发现YouTube的AV1版本视频不仅体积小在低带宽下的画质表现也更好。我特意在3G网络下测试AV1编码的1080p视频比H.264的720p还清晰。4. 开发者如何开始使用AV14.1 编码工具链实战推荐使用libaom编码器虽然速度慢但质量最好。这是我常用的参数组合aomenc --cpu-used4 --end-usageq --cq-level30 --threads8 --tile-columns2 --auto-alt-ref1 --lag-in-frames25 --profile0 --fpfaom.log -o output.av1 input.y4m几个关键参数说明--cpu-used4平衡速度和质量--cq-level30质量级别数字越小质量越高--tile-columns2启用多线程编码4.2 网页端集成方案在网页中使用AV1非常简单video controls source srcvideo.av1.mp4 typevideo/mp4; codecsav01.0.05M.08 source srcvideo.h264.mp4 typevideo/mp4 /video记得一定要提供fallback方案因为不是所有浏览器都支持AV1。可以用以下JavaScript检测支持情况function canPlayAV1() { return document.createElement(video).canPlayType(video/mp4; codecsav01.0.05M.08) ! ; }5. AV1对视频行业的影响5.1 专利费模式的终结以前帮客户做视频平台预算时H.265专利费总是个头疼问题。AV1的出现让中小型企业终于能喘口气不再需要支付每设备0.2美元的专利费不用担心专利池之间的复杂授权关系可以自由修改和优化编解码器有个做教育APP的客户改用AV1后每年节省了20多万美元的专利支出。5.2 新兴应用场景的爆发AV1的高效编码特别适合这些场景8K流媒体传统编码器根本无法承受8K的码率需求VR/AR低延迟和高画质可以同时满足云游戏Google Stadia已经全面转向AV1视频会议Zoom正在测试AV1支持上个月测试了一个8K 360°视频项目用AV1编码后文件大小只有ProRes原始文件的1/50画质损失几乎不可察觉。6. 实战中的坑与解决方案6.1 编码速度问题AV1最大的痛点就是编码速度慢。经过多次测试我总结出几个提速技巧使用--row-mt1启用行级多线程降低--lag-in-frames参数值对于实时应用可以牺牲一些质量使用--rt模式最近发现SVT-AV1编码器速度比libaom快3-5倍质量差距很小值得尝试。6.2 浏览器兼容性处理虽然主流浏览器都支持AV1但要注意Safari在macOS Big Sur后才支持旧版Edge需要手动开启flag一些智能电视的定制浏览器可能不支持我的解决方案是使用MP4容器封装AV1流这样在不支持的设备上会优雅降级到H.264。7. 未来展望从去年开始我所有新项目都默认使用AV1。虽然迁移过程中遇到过不少问题但看到最终的效果和节省的成本一切都值得。最近在帮一个直播平台做AV1实时编码的方案使用Intel QSV硬件加速后1080p30的实时编码延迟已经可以控制在200ms以内。对于刚接触AV1的开发者我的建议是现在就开始学习和使用它。就像十年前H.264取代MPEG-2一样AV1取代H.265的趋势已经不可逆转。早一天掌握这项技术就能在未来的视频领域占据先机。