干货| H.265技术在短视频的应用及未来前景-创新互联
作者：姜生。现担任PPTV&苏宁体育编解码内核开发高级技术经理。图像编解码、高性能计算出身；从事H.264 decoder 开发与优化， H.265 编码器开发与优化。10年以上音视频媒体开发经验。目前负责H.265 encoder 架构设计与研发工作，承接苏宁集团内部的视频业务，推动视频云平台架构改进，提升服务能力。
短视频是信息的一种新的表达方式，它融合了文字、语音和视频，能够更加直观、立体地满足用户的表达，沟通需求、满足人们之间展示及分享的诉求。
最近几年，短视频，呈现井喷式的发展。直播类型的网站中，版权和带宽构成了成本的绝大部分，带宽成本仅次于版权。而对于用户原创类的短视频平台，带宽成本所占比例可能更高。可以想象，在4K乃至6K视频和5G的刺激下，带宽成本可能指数上涨。未来视频平台可能无法承担高昂的带宽成本的窘境。所以节省带宽成了一个重要的需求点。本次深度揭秘PPTV&苏宁体育提升H.265视频压缩率的技术选型和调优方法。
短视频的发展现状特点
短视频介绍
短视频是信息的一种表达方式，长度不超过15分钟，主要依托于移动智能终端实现快速拍摄和美化编辑，可在社交媒体平台实时分享和无缝对接的一种新型视频形式。它融合了文字、语音和视频，能够更加直观、立体地满足用户的表达，沟通需求、满足人们之间展示及分享的诉求。短视频的运维成本
直播类型的网站中，版权和带宽构成了成本的绝大部分，带宽成本仅次于版权。而对于用户原创类的短视频平台，带宽成本所占比例可能更高。可以想象，在4K乃至6K视频和5G的刺激下，带宽成本可能指数上涨。未来视频平台可能无法承担高昂的带宽成本的窘境。
降低成本的方式
P2P CDN：既然带宽成本居高不下，那就通过P2P的方式让用户分享带宽，达到降低带宽成本的目的，P2P CDN正是基于这样的原理。市面上许多“赚钱宝”类的盒子，背后的技术就是P2PCDN。这也是为什么市面上有那么多区块链的项目都瞄准了带宽共享，其背后都是P2P CDN。Encoder : 目前，全网最流行的Codec还是H.264，HEVC占比逐步上升。相比于H.264，HEVC有30%以上的带宽节省。不过受困于复杂的专利授权，HEVC正在面临来自AOM联盟的挑战——AV1。Facebook的测试表明，AV1比x264压缩比提升至少30%，可以与HEVC相抗衡。但是 AV1由于复杂度过高，离实际应用还有一定的距离。
H.265 与 H.264 性能优势
码率节省与清晰度
H265 编码架构及工具介绍
H.265与 H.264 结构差异
H265 与 H264 相比编码框架差异
H.265 采用混合编解码，结构与H264基本一致，细节不同在于：
编码块划分结构：采用CU、 PU 、 TU递归结构
并行工具：增加Tile以及WPP 等并行工具，以提高速度
滤波器：在去块滤波之后增加了SAO模块
编码块划分结构：CU、 PU 、 TU递归结构：
SAO对压缩率的贡献
PPTV&苏宁体育降码率技术
算法一：序列特性分析
序列特性分析＆架构图
算法一：时段特性分析
在实际的编码过程中，转码服务器通常会给每一类视频设置一个固定的码率，然而实际上，同类的视频中，每一个clip序列的视频流的细节和运动特点各不相同，在相同的清晰度条件下，所需的码率是不一样的，为了克服这个问题，PPTV&苏宁体育根据每一个视频的特点来动态分配码率，达到节省码率的目的。
实现方法：
根据pass1得到的平均QP和该档次复杂视频编码得到的QP两个参数预估视频的复杂度，然后根据视频复杂度和当前设定的目标码率，确定pass2的最终目标码率。该算法在不改变码率分配算法流程的基础上，可以有效降低视频码率。
可行性分析：
分析：不同内容，同分辨率，不同源片码率情况下的pass1得出的QP随目标比特的变化如左。从图中可以看到，不同视频内容相同源片码率相同分辨率下pass1得出的QP随目标比特的变化差异很大，且在不同源片码率下，序列的分布基本相同，并且同源片码率的情况下越复杂的视频序列pass1编码后对应的QP越大，这就验证了我们算法假设的正确性。
Bitrate-QP 曲线拟合：
视频复杂度示意图
测试最复杂3个、5个和8个视频序列。然后使用matlab对其拟合，得到最佳的模型。
其中1920x1080-3表示视频序列编码的分辨率为1920x1080，且使用25个视频序列中最复杂度的3个视频序列进行拟合的模型，其余类似。
曲线拟合效果
分析上图，高分辨率的情况下，选择3个、5个和8个最复杂度的视频序列得到复杂度曲线非常接近；低分辨率的情况下，选择3个、5个和8个最复杂度的视频序列得到复杂度曲线在3000 kbps 以下非常接近；
设定码率
现在，需要解决的就是设定目标码率为k时，视频序列 pass1 编码后得出的量化参数 如何根据最复杂的视频序列复杂度 分配合适的目标码率。一共提出了10个模型，其中下面的模型最佳：
降码率效果
未来展望
PPTV&苏宁体育事业部，将来会把图像的主观评分引入到编码器中，作为码率控制的参考因素，这样是图像质量和码率都得到良好的控制。
苏宁旗下子品牌苏宁视频云已累计服务客户超过2000个；苏宁视频云凭借PPTV 十年媒体技术和服务经验，融合流媒体技术、P2P、CDN 分发、海量存储、安全策略等构建的专注视频领域的一站式SaaS 服务平台。苏宁视频云集视频云直播、云点播、云上传、云转码、云存储、云统计等功能于一体，多平台全方位支持客户各种视频场景的业务需求。
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