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.
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.
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.
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