谷歌新一代互联网高清视频编码

VP9的宿命对手：H.265/HEVC

MPEG的每一代技术都是家喻户晓的行业标准，比如基于MPEG-1技术的MP3、VCD，基于MPEG-2技术的DVD、电视机顶盒及各种安防监控产品，基于MPEG- 4技术的MP4、HD DVD、蓝光、3GP手机视频和M4A/AAC音乐。国际标准化组织ISO在2013年11月25日发布了ISO/IEC-23008-2MPEG- H Part 2标准，标志着新一代MPEG- H的核心技术H.265/HEVC视频编码的终定型。在VP9同代编码中，H.265/HEVC视频编码也是目前唯一成熟可用的竞争者。和VP9由谷歌一家公司研发不同，HEVC早在2009年就开始征集多厂商提议，2010年初截止吸纳新成果并形成草案，经过两年反复修改测试，在2013年率先由国际电信联盟定型出台。

HEVC在整体特征上和VP9类似，甚至主要特点都相互对应。HEVC在上一代H.264的基础上引入了超级块相仿的编码树单元(Coding Tree Unit)结构，同样也引入了多角度侦测、二次预测编码、增大了滤波器的精度、同样进行了并行优化。对比VP9，HEVC体现出的区别更多是在实现编码所用到的技巧上。HEVC在帧内侦测上的角度侦测模式多达33个，比VP9多23个侦测模式，提高了压缩比，但也需要更多计算量。HEVC具有双向的B帧被更多的中间帧参照和复用。HEVC后期处理上多了SAO(样本自适应偏移值)滤波器，能更准确地还原像素。HEVC改进了适应上下文的算术编码CABAC，该算法从H.264开始已经独占鳌头，能根据码流特征来及时调整码元概率，压缩比达到同领域高，而且受专利保护。因此仅从技术层面看，HEVC目前仍是视频编码中的王者。

VP9的大竞争对手就是H.265/HEVC

另外估计和前几代MPEG编码的情况类似，我们不难预计HEVC所属的MPEG- H标准集会继续推出配套的国际标准。比如对符合性测试的工具和方法标准、配套的流传输标准、配套的3D音频标准、配套的安全传输标准、配套的实时传输标准，都会加速HEVC在互联网以外的其他行业的应用。而且HEVC作为商业产品，也不吝惜采用各家的专利技术。由MPEG LA代理公司定义的HEVC专利池中已经有25家专利持有者。根据其授权协议，对每年前10万单元的(使用其编码器或解码器的软硬件)产品免收许可费，对每年第10万以上单元每个收取0.2美元的专利许可费，每年对单个企业收取的许可费封顶额为2500万美元。IT巨头如苹果、微软，由自身商业模式的推动，更容易选择HEVC。苹果作为HEVC主要技术贡献者和专利持有者之一，对HEVC的支持必定会不遗余力，其主要产品很快会普及对HEVC的支持。微软及其子公司诺基亚早在2013年3月HEVC终草案定型后就已经宣布支持HEVC，也随后推出了针对HEVC的DirectX硬件加速接口规格书。

VP9凭什么？

面对HEVC的来袭，VP9也必须有真功夫才能抗衡。技术层面的革新让VP9在压缩效率上超越了前代的VP8和H.264，自称可以降低30%~50%的码率即可表现相同的画质，能以更低的带宽传输更清晰的画面，和HEVC相差无几。根据谷歌的测试，用250MHz以下的频率便可以实现2160p数字电影画质的硬件解码，已具备高效编码的所有特点。

让VP9适合互联网应用是谷歌的设计初衷。对于常见的互联网应用场景，VP9都有简易、实用的解决方案。在传输流格式方面，已有简单的IVF格式，仅仅在VP9编码数据加上报头就可以用于互联网传输。在容器文件格式上，可以使用Matroska(常见的.mkv)格式扩展的WebM格式，因此具有了Matroska套娃格式所具有的实现简单、适合流播放、高容错、扩展性强、数据冗余低等特性。音频方面，有源自Xiph.Org基金开发的高音质Vorbis音频编码和新一代适用于低码率人声和高品质音乐的低延迟Opus音频编码。

在2014年，以VP9与HEVC为代表的视频编码阵营对决将会继续

而在软件支持方面，Chrome浏览器从2013年2月第25版开始加入了用户自开启VP9支持的功能，到2013年9月的第29版起默认开启VP9支持。内核相同的360、搜狗、腾讯、遨游等浏览器现在虽然部分因为没有更新内核而暂时未能支持VP9，但一旦完成升级，VP9将直接登陆浏览器市场份额近4成的用户，几十亿浏览器将可以直接播放VP9视频。下一版的Android操作系统也会内置对VP9编码的支持，影响整个智能手机和平板电脑市场。WebM平台的数字版权保护和发布传输已经形成了建议性的可操作协议方案，作为标准可以直接应用。同时，谷歌也发布了VP9的硬件编码和硬件解码器供硬件商整合成硬件加速产品，使VP9的应用不限于互联网行业。

谷歌对互联网持开放性(Op e n)战略，以开放的软件平台标准——HTML5、开放的网络客户端——Chrome浏览器、开放的操作系统——Android和Chrome OS、开放的多媒体格式—WebP、WebM、VP8、Vorbis、Opus，形成了一整套开放的互联网技术，而新加入的VP9同样是以开放赢得多媒体领域的核心技术之一。VP9使用自由的BSD版权协议，可以直接用于包括商用在内的各种用途，也可以更改代码或整合创新，无须缴纳任何版权许可费。对于可能出现但尚未发现的技术专利问题，谷歌也作出开放的承诺。对比其他要支出成百上千万真金白银许可费的专利编码，VP9的综合优势不言而喻。

机遇和挑战

除了HEVC的强势以外，VP9从自身和外部都要应对来自多方的挑战。谷歌以快的速度开发VP9并推向市场，其编码方法鲜有标准文档，数据流格式都是以谷歌的源代码为准。这样以源代码为准的方式很容易把已有的软件缺陷(Bug)包括进去，也让另行实现VP9编码的厂商必须重现缺陷才能兼容。如果迟迟不出标准文档，其他厂商就不得不一直长期依赖谷歌源码。不过以谷歌的测试经验，加上Android系统的长期类似情况，我们相信未来标准文档终出台的可能性非常大，这类担心可能仅是暂时性存在的。

而落脚到国内市场，未来国产自主的AVS2视频编码标准也会是一个不容忽视的挑战。AVS标准下的第一代视频编码AVS1在2006年2月被批准成为GB/T 20090.2国家标准，随后在CMMB/CDMB手机电视、IP电视、卫星电视机顶盒终端等产品中推行。AVS承诺以每产品1元人民币的许可费授权整套技术，低于MPEG技术的单项逐项收费。尚在酝酿中的AVS2视频编码号称超越HEVC，将在2014年初结束小组讨论和进入草案提出阶段。如果AVS2以强势迅速到来，也说不定会让国内互联网及IT设备制造企业采用何种编码的“选择”上附加一种法规性义务。

与此同时，视频编码的技术一直在马不停蹄地发展中，如Xiph.org基金同样开源的Daala视频编码使用了LT重叠变换的新思路且号称效率超过VP9和HEVC。未来视频编码必然会引入数量更多更复杂的块侦测机制，随着硬件运算速度的提高，编码将会以提高复杂度换取空间的节省、以加大缓冲内存占用空间提升侦测的准确性、以更多线程的设计更优化进行并行运算、以可适性技术增强在线传输的稳定性和容错性，从而推动硬件更新换代和新应用方式的产生。或许将来会出现能经过简单定制适应各种行业应用需求的通用视频编码，而现在，至少VP9已经前进了一步。而随着Android系统的普及，以其为基础的智能手机、平板、智能电视等产品，也许同样会成为VP9的重要推动力。