伟大的UHD编解码器的辩论:谷歌VP9与HEVC / H.265

伟大的UHD编解码器的辩论:谷歌VP9与HEVC / H.265

截至今天,伟大的UHD编解码器的争论涉及两个主要参与者:谷歌VP9和HEVC / H.265。 哪一个获得成功并where-involves很多因素和各种streaming-related市场可能会有所不同,我讨论的吗 “编解码器”在2015条流媒体原始资料。 而实际的两个编解码器的性能是一个考虑,通常不是决定factor-certainly不是VP8和h。 不过,编解码器的性能问题,并在本文中,我将分析,看着三个标准:质量、编码时间,所需的CPU回放流进行编码。

背景,我11月报告,有 几个HEVC / VP9比较与他人;一些人甚至发现两编解码器,发现VP9与H。 264年,比HEVC更有效。 我在流媒体报道了一些快速和肮脏的比较西方和扩展的这篇文章。 简短的回答是,质量由每个编解码器是非常相似的。

这里有一个简短的概述我的测试。 我选择三个4 k源剪辑。 第一,我叫新片段,是一个集合的我用红色相机镜头咨询项目;这剪辑的目的是代表真实的画面。 第二个是一个从Blender.org短节的电影钢铁的泪水代表传统的电影内容。 第三个是一个从Blender.org短节的电影Sintel代表动画画面。 在Adobe Premiere Pro,我产生非常高的数据率H。 264年4 k夹层剪辑,1920 x1080,1920 x800决议。 这些夹层片段编码的起始点。

然后我剪辑和提供 详细的编码规范三个收件人:谷歌编码VP9;在MulticoreWare联系人,是协调x265项目;HEVC IP供应商选择保持无名。 这三家公司编码片段给我规格和提供给我。 我也联系了MainConcept,提供一份旗舰编码器,TotalCode工作室,并建议我使用标准的预设修改相应的决议,数据速率、帧速率。 我很快得知TotalCode有两个局限性。 首先,它只能编码mod-16决议,这意味着它无法满足目标分辨率的4 k输出两种搅拌机的电影。 由于客观测试,我需要一个精确的匹配执行输入和输出分辨率,我无法测试4 k剪辑。

第二个限制是编码器目前只支持单次的编码。 我们会看到,这无疑影响编码的视频输出质量。

编码质量

一旦我收到或创建所有的测试夹,我确认他们遇到了数据速率限制,然后比较它们各自的视频质量测量(VQM)使用莫斯科大学的分数 视频质量测量测试。 你可以看到的结果 表1 成绩较差,更好。

表1。 分数低的HEVC与VP9结果更好

左边的三列显示的结果三个HEVC参与者VP9右边最后一列。 最低的(最好的)得分为每个夹在绿色突出显示,并显示了每种技术的平均分数的总排在表的底部。 如您所见,VP9得分最低的(最好的)所有测试编解码器,尽管x265之间的区别和VP9微不足道,与商业无关,就像x265和IP提供商之间的区别。 我评论MainConcept的性能在本文的后面。

运行的客观测试之后,我认为每个片段实时观察任何motion-related工件可能没有被拾起客观的评级。 先锋视频的视觉比较工具是特别有用,与分裂屏幕视图,允许您同时播放两个视频并拖动中心线在回放期间从观看一个视频转移到另一个( 图1 ),或覆盖一个视频在另一个使用CTRL并在它们之间切换选项卡击键组合。 我没有看到任何在这些试验合同目标VQM发现。

图1所示。 比较x265和通过先锋MainConcept视频的视觉质量比较工具

目前,VP9 HEVC提供相同级别的性能,这并不奇怪,因为VP8执行h非常类似。 如果你选择两个,纯编解码器质量不应该是一个主要的区别。

关于MainConcept,评级并不奇怪,因为TotalCode工作室的当前版本只支持单流的编码。 自从剪辑用125%限制VBR编码,这意味着技术有两个将会分配更多的数据传递给硬编码地区所有测试剪辑。

作为一个例子, 图2 表明MainConcept x265相比1920 x1080新剪辑的持续时间,蓝色和红色x265 MainConcept。 更低的分数更好。 正如你所看到的,两个编解码器的质量非常相似除了地区极端右翼:高运动,高细节拍摄如图1所示,是最难编码在整个视频。 与双行程编码的好处,TotalCode工作室这个地区可能会分配更多的数据,这可能会导致更近的分数。

图2。 MainConcept证明非常接近x265除了最高的运动区域的剪辑(MainConcept是蓝色的,x265红,低更好)。

编码作为一个补充的主要测试,我的头部特写剪辑与一致的运动在与编解码器x265 MainConcept,测试的理论一致的运动将抵消双行程编码的好处。 尽管x265享有的双行程编码的优势,MainConcept赢得了这次审判VQM得分为0.410,而x265是0.488。 此外,在单流的编码试验我竞选上述HEVC配置故事,MainConcept略在大多数测试。 所以尽管结果如表1所示,看来如果MainConcept实现dual-pass编码,应该非常接近x265整体质量。 让我们进入下一个因素,编码时间。

编码时间

测试编码一次,我在12/24-core编码所有剪辑Z800工作站配置了两个3.33 GHz X5680英特尔至强处理器和Windows 7上运行24 gb的RAM。 我编码三个决议的新测试夹,1分钟,36秒的长度,与X。 265年,MainConcept,VP9。

测试x265,我用MulticoreWare所使用的命令脚本,它使用x265预设越慢。 从另一个角度看,在测试执行的文章在流媒体编码HEVC原始资料,我跑一些比较慢的预设和安慰剂之间的编码,最高质量的预设。 虽然安慰剂比慢了约73%,只有2.44%更高的质量,所以我们才离开桌子上很多质量使用慢。

MainConcept,我27日用于P / Q值,控制质量/编码时间的权衡。 根据上述文章,测试执行编码在最高设置,30岁,就已经长230%,只会把额外的质量提高1.39%。

VP9,我使用谷歌提供的预设编码,使用好预设的速度1,旨在提供一个良好的平衡编码质量和速度。 我还启用了多个列和多个线程使用惠普Z800更多的核心。 编码后,我确认质量的x。 265文件和VP9文件符合我所提供。 结果中可以找到 表2 ,一直显示为分:秒。

表2。 编码时间新测试夹在不同的决议

次绿色背景是最快的,正如你所看到的,VP9赢得了两三个试验,尽管使用两个通行证,而MainConcept只使用一个。 显然,编码时,时间就是金钱。 看起来VP9将所有三个最便宜的编码,特别是一旦MainConcept实现双行程编码。

回放CPU

第三站性能三重冠所需的CPU回放流。 很明显,较低的CPU需求转化为更大的老龄和强大的计算机,以及减少电池消耗。 来衡量,我注意到电脑上的视频与性能监视器(Windows)或活动监视器(Mac)开放,而录音回放期间CPU利用第一60秒的回放。 由于没有单人,Mac和Windows平台上的所有视频,我用各种各样的球员。

让我们先从Mac回放结果所示 表3, 最好的结果用绿色突出显示。 在这里,我测试在3.06 ghz酷睿2双核MacBook Pro上运行OS 10.6.2 8 gb RAM,播放在Chrome和HEVC VP9 DivX播放器。 如您所见,VP9所需的CPU功率略低于HEVC 1280 x800文件和玩了1920 x1080 VP9文件,而1920 x1080 HEVC文件停止玩片刻之后。 在这个相对旧的MacBook Pro,VP9 playback-friendly。

表3。 回放MacBook Pro的CPU消耗

下一站是我可敬的戴尔390年精密测试工作站,负责酷睿2 2.93 ghz CPU与Windows XP和3 gb的RAM。 在这台电脑上我测试了两名球员的技术,只是为了了解他们之间是否有实质性的差异。 我显示的结果 表4 ,最好的结果用绿色突出显示。

表4。 回放CPU消耗戴尔精密390工作站

从左边VP9,Firefox是更有效的比丁目决议。 HEVC,DivX远远比VLC播放器更有效率。 如果你平均两编解码器播放两个视频文件和球员,HEVC略更有效;49号相比,绿色的VP9 54。

Mac是从2009年左右,而戴尔从2007年开始,所以电脑都是年老的。 我跑过去对一个更近期的Elitebook系列测试8760 w笔记本2.3 ghz i7处理器运行Windows 7和16 gb的RAM。 (见 表5 结果。) VP9,形势逆转比Firefox和Chrome略更有效率。 HEVC,DivX播放器比先锋略更高效的视频的视觉比较工具(如图1)玩两个文件,但平心而论,先锋工具是一个分析的工具,而不是一个高度优化的球员。

表5所示。 回放CPU消耗Elitebook 8760 w

VP9略更有效率,总的来说,虽然结果都非常积极的UHD编解码器在高性能,但合理的平台。 我严重的Mac和Windows工作站上使用的编码,所需的CPU功率可以忽略不计。

结论:如果你希望UHD辩论将由不同的定性或性能优势决定的一种方法,你运气不好。 从质量的角度来看,这两个编解码是非常接近的,因为它们是在播放CPU,尽管VP9似乎在编码效率具有明显的优势。 总的来说,与H。 264和VP8,似乎HEVC之间的赢家或输家和VP9将选择的政治情况,并非基于纯粹的编解码器质量和性能。

这篇文章出现在2015年4月的问题 流媒体 为“大UHD编解码器的辩论”。

X265

谢谢你包括x265枪战1月如果我没弄错的话,这些测试都是在12月,四个月后,x265更快(在某些情况下,的两倍)。 也有较大的改善两个通过率控制。

回复·· 4· 4月29日在12:20pm

本御夫座

你怎么定义你的测试设置? 固定3秒共和党为自适应流媒体测试是合理的,但是这通常会加上CBR,不是VBR业务。 也许1-pass CBR fixed-GOP(ala自适应流媒体)和/或2-pass VBR adaptive-GOP编码(ala渐进式下载或光盘)将提供更现实的场景比两者的结合。

限制只有3现代编解码器B-frames很奇怪,特别是结合5参考系(这将在你的一些组合得到限于4)。 还有很多未定义的参数,尤其是VBV。 测量速度控制通过ABR可以错过重要的差异如何流遵循规范的缓冲要求。

我看到vp9命令行中有关表格。 是很有帮助的看到x265之一。

最后,这个VQM指标逐帧分析仍然是一个不跟踪潜在时间不连续的视频(如关键帧选通)。 他们的论文并不完全清楚在这个问题上,我可能是不正确的。 总的来说,我发现指标不包含视频的时间轴可以小姐讨厌视觉不连续。 密歇根州立大学的时空SSIM测试工具可以是一个有用的备份指标选择其中的一些问题。

回复·· 2· 5月4日在11:40am

• 

  1月时评论者大… 朗布兰奇高中

  本:

  谢谢你的注意。

  - - - - - - CBR与研究设计。 许多生产商使用2-pass VBR为自适应约束高达200%。 事实上,在最后一轮高端测试我发现了元素和Telestream,表示,他们的很多客户都在做着同样的事情,这是我们必须限制VBR 125%用于这些(以及这些测试)。

  同时,在测试中你可以看到的结果 http://www.streaminglearningcenter.com/articles/handout-for-multiscreen-delivery-workshop.html,VBR(- 11页),VBR提供高达约4%更好的质量(以VQM)和避免偶尔的瞬态问题,我观察到在CBR文件。 我使用了125%,因为这还是很保守,但消除了瞬态峰值。

  B-frames工作我做(相同的表示,42页)似乎表明,3或4后没有什么好处。

  在参考帧(43页),增加从5到16参考系似乎降低质量,和编码的时间增加了约50%。 是主观的而不是VQM-based质量方面,所以我不确定这些。

  如果你有任何客观的研究结果显示这些参数不理想,我很想看到它们。 我使用多年,大部分为之间的一致性测试和继续这样做。 嘿,希望看到你在使用亚马逊的编码参数。

  VQM非常清楚地显示了选通可以看到逐帧质量图2中的红色飙升。 我将检查时空SSIM测试,看是否添加任何值。 正如我在本文讨论(“我认为每个片段实时观察任何motion-related工件可能没有被拾起客观评级”),我视力检查文件专为颞工件和没看到任何改变我的印象。

  我重新运行一个非常有限的VP9 / x265测试下周我在东流媒体会话。 Google提供一个新的VP9 exe;我从x265要求相同的人但是没有得到回音。 如果你愿意,我想让你在命令行输入,但我需要一个急转弯。

  再次感谢您的输入。 你可以联系我通过电子邮件如果你认为你可以看看命令行参数。

  谢谢。

  回复在1:07pm··5月5日

科琳凯利亨利· 奥克兰,加利福尼亚

我很震惊,震惊了……

回复·· 2· 4月28日在7:27pm

丹鼠蹊部· אוניברסיטתבןגוריוןבנגב

简,我跟随你的一些文章和欣赏你的作品,但是这一次,心情很好,本文有热度(4月1日)发表的问题? 否则,我没有任何合理的解释你在做什么,以及如何你不能意识到,在这个工作你比较速率控制机制(这是完全与你无关说“…目前,VP9提供相同级别的性能随着HEVC…。”),而不是比较编解码器性能! 编解码器应该与速率控制关闭;否则,它扮演着非常重要的噪声测量。 在选择编解码器基于编解码器的性能,您可以使用任何你想要的速度控制…… 特别是,同时允许不同QP VP9从0到56和启用VP9使用尽可能多的alt-ref帧所需的,是理想的双行程运行模式(在获得第一通过运行中的率失真数据)! ! ——这显然不适合HEVC设置! 那真正的(而不是目标)测试编解码器的比特率吗? …。 也,我假设您使用VQM度量的原因是,它被认为是一个客观的度量相关性高的主观评估,和你没有资源来执行自己的主观评估…,我能理解。 然而,你不能忽视Touradj的文章:http://infoscience.epfl.ch/record/200925/files/article-vp9-submited-v2。 pdf文件,其中包含很广泛的实验结果完全不同,你现在在这里,尤其是鉴于上述Touradj VP9设置的文章提供了直接从VP9团队。 如果你不知道,Touradj被认为是一个权威专家的主观评估....

回复·· 5月5日在11:42am

伊恩•理查森

不错的文章,1月,感谢分享这些结果。 我认为约翰说,这将是很高兴看到这项工作继续全面主观测试。 正如你指出的那样,这是一个耗时和昂贵的过程。 编解码器显然继续发展,那么这个话题将运行和运行……

回复·· 5月6日在2:18am

哈瑞Rajagopal· 架构师在 Wipro

不能得到的码率储蓄VP9和HEVC之间。 你认为在学习? 例如映射比特率与质量观察VP9和HEVC会抛出一些光。

回复·· 5月4日在8:23am

Shevach Riabtsev· אוניברסיטתחיפה-海法大学

有几个比较缺失点: 
1)并行HEVC更加友好,因为一个特定的WPP模式。 无与伦比的WPP模式适合于多核平台。 
2)HEVC支持10位视频,据我所知VP9没有支持10位

回复·· 5月3日在12:13am

• 

  詹姆斯Bankoski· Wynantskill,纽约

  Vp9支持10和12位以及422年和444年. .

  回复在7:13am··5月4日

约翰战绩

漂亮的报告,但我想结果需要一个很大的问题,我将尝试提供。 我不认为你能说任何关于编码器更好从这些测试,对不起!

我不舒服的方法。 客观的结果,应采取这样的异构序列与一个非常大的撮盐。 这在很大程度上取决于如何度量平均/积累。 编码器的时间率控制的影响会有不可预知的影响指标。 我遇到过的情况下时间的影响率控制和度量时间平均合并起来成为一个糟糕的编码器与极端质量波动实际上出现更好的数量。 甚至看着上面的图2中没有告诉我确定编码器更好。

但使用度量的主要问题,复杂的是,他们支持的编码器内部psychovisual噪声模型/假设是最相似的指标。 似乎MSU的VQM度量是基于DCT系数,所以其实用性仍是有限的(空间呢,暂时屏蔽?)。 甚至度量(PSNR)非常适合比较两个非常相似的编码器或一个编码器稍微不同的调整,但这种枪战,仍然没有眼球的替代品。 IMHO——约翰@ http://parabolaresear.ch

回复·· 4月29日在1:33am

• 

  1月时评论者大… 朗布兰奇高中

  约翰:

  谢谢你的评论。 总是更多的人可以做,不同的测试可以应用。

  如本文所述,如图1所示,我与自己的眼球,并确认目标分数诚然不是双盲研究的1000名参与者。 许多公司在许多测试依赖黄金眼球的概念和自1994年以来我一直比较编解码器。 所以我倾向于相信我的眼睛。 我希望能够更广泛地测试,但你可以在项目的预算。 仍然,YouTube已经通过250亿小时的VP9-encoded视频在过去的12个月里很好主观确认编解码器,至少,竞争力。

  鉴于关闭结果总的来说,我认为很难选择一个结论性的赢家。 然而,鉴于world-myself included-thought VP9质量将HEVC的值得注意的是,这一事实是等价的,本身是一个非常重要的发现。 再一次,如果你认为HEVC与VP9战争是要获得基于质量,你错了。

  回复在5:12am··4月29日

• 

  约翰战绩

  1月时是的,你(我们)可以相信你的眼睛(只要本地比特率是相同的)。 
  It's fantastic to see VPx getting some love! Now, if only there was a VP9 standard document somewhere, I could get started on some VP9 products...?!? Btw, if there is a HEVC vs VP9 war, it's only just started. Both will evolve...

  Reply · · April 29 at 6:19am

Gopi Jayaraman · Leading Software Design Engineer at Imagination Technologies

Compression efficiency chart between hevc & vp9 for various quality?

Reply · · April 29 at 9:37pm