新一代AV1编码格式，H.265的最大对手来了
9月2日，NVIDIA发布了全新的RTX 30系列显卡，除了强大的性能和对8K HDR画面的输出外，RTX 30系列也是全球首批支持AV1硬件解码的显卡，支持解码8K/60fps的视频，大大降低了串流高分辨率视频所需的网络宽带。
在不久前，有人发现在AMD在提交的Linux内核补丁中，加入了对AV1视频格式解码的支持，基本确认AMD RX 6000系列显卡也将支持AV1硬件解码。
那么，这个引得A、N两家相继支持的AV1编码，到底是什么东西？
什么是AV1编码
AV1是一种视频编码，所谓视频编码，就是指通过压缩技术，将原始视频格式的文件转换成另一种视频格式文件的方式，比如DVD广泛采用的MPEG-2和电信视频应用采用的H.263。
随着移动互联网的广泛发展，视频逐渐成为互联网产品的主要需求，未来超过80%的互联网流量将会被视频占据。这使得压缩率更高、更清晰的视频编码被开发出来，目前在互联网上被广泛应用视频编码格式有H.264、H.265、VP9和AV1。
AV1是一款开源、免版权费的视频编码格式，出自Google主导的开放媒体联盟(AOM)。相比目前的H.265(HEVC)编码，不仅能保持原视频的分辨率、帧率、比特率，视频体积还能再缩小20％，相比于VP9压缩率也高出30％。这就意味着在同等带宽下可以传输更高清的画质。
根据Streaming Media East中的一个报告，下面给出了AV1编解码器和VP9、x.265、MainConcept以及x.264的性能对比，从总体的平均值来看，相同画面质量下，AV1编解码器的码率是最低的。
因为免费，所以被寄予厚望
开放媒体联盟(AOM)的成立、AV1编码的开发，基本就是冲着ITU-T VCEG（视频编码专家组）和H.265而来。主要原因是太贵，H.265编码高昂的专利费用和复杂的授权政策导致授权费高昂和重复收费。
H265/HEVC主要分为3个不同的专利池和包括Technicolor在内的独立专利拥有者组成，终端和提供商都会被收取授权费用。终端设备要缴纳0.2-1.2美元不等，封顶年费4000万美元。在内容提供商方面，要根据订阅数、节目数和媒体数收费，封顶年费500万美元。
H265错综复杂的专利池
其实AV1可以算作是VP9编码的继任者，因为这两款编码都是由Google主导并开发的。但AV1是一款要在技术上能够与H.265叫板，又兼具VP9免费开源、浏览器友好性等优势的视频编码，同时开发维护权在AOM这样的非盈利标准组织手里。
AOM成立的目的是为互联网和其他市场创建一个免费、开源的视频编解码器，采用会员制度。国内爱奇艺率先加入了AOM联盟，随后阿里云、腾讯也宣布加入。毕竟以后互联网内容将是视频的天下，一款免费的流媒体视频编码是所有人都需要的。
今年4月，爱奇艺在电脑浏览器端（PC web端）、安卓移动端上线AV1视频编码格式，成为国内首家也是目前唯一一家应用AV1的视频网站。
国内AOM联盟成员
AV1从研发到推广，将会分为四个阶段：
第一阶段，标准的研发与制定
第二阶段，桌面浏览器对解码的支持
第三阶段，推广AV1在更多硬件与软件的支持
第四阶段，在AOM生态系统中支持AV1的软硬件编码
按照这个时间表，2020年将会是AV1获得更广泛的应用的一年。
你真的需要在线观看8K视频吗？
下一代的视频编码都将更高的视频分辨率和更高的压缩率作为主要指标来开发，基本上实现8K HDR视频串流播放。目前终端播放设备主流的分辨率都还是1080P，4K设备不多，8K设备更是凤毛麟角。
在视频制作流程中，拍摄高分辨率再进行超采样能提升画面清晰度，但在视频流分发过程中，设备分辨率不变的情况下，提高码率才是保证画面质量的关键。
提高压缩率和减小文件大小的最大好处是在广播时消耗更少的带宽，这意味着网速较慢的用户仍然可以观看更高质量的视频流，从这个角度考虑，AV1编码用于抖音、快手这种低分辨率、小码率的短视频平台优势应该很大。
然而，虽然消耗更少的带宽是有用的，但好像也没那么重要。根据流媒体提供商BOXCAST的统计，全球固定宽带连接的平均速度为42.63 Mbps，这意味着哪怕采用H.264编码，大多数地方也能支持4K流媒体。移动设备的平均速度为10.93 Mbps，但仍然可以支持1080p流，看看番追追剧完全够了。
新一代的视频编码用更高的编解码复杂度，换取视频压缩效率的提升，这使得新一代视频编码十分依赖硬件解码。不管是AV1还是H265的编码复杂度都远远高于H264，光靠软解高清视频，哪怕是PC端处理器占用也居高不下。
作为直播视频流时还要解决延迟问题，目前H265已经有实用的8K直播方案（100Mbps码率左右），而直播优化的SVT-AV1编码主攻4K，8K直播暂时不要想了。
AV1硬件普及道路，任重道远
虽然我们现在还处在1080P时代，但未来网络一定是高分辨率的天下，那个时候新一代视频编码的高压缩率和其他特性的优势，才能从高清内容中体现出来。
从技术角度看，H265和AV1编码不相上下，H265强在编码效率和兼容性，AV1压缩率更高而且免费。免费的AV1吸引力的确很强，但硬件解码的支持，才是新一代视频编码普及的关键。
目前，硬件支持方面，H265大幅领先，手机、机顶盒、PC端都有相应的硬解设备；支持AV1编码的硬件还在爬坡阶段，目前只有Intel Tiger Lake 11代酷睿中的Iris Xe核芯显卡、NVIDIA RTX 30系列和联发科天玑1000系列支持。
不过在Google、苹果和网飞（Netflix）、BBC、爱奇艺等一众内容提供商，加上浏览器的强推下，对AV1的硬解支持会逐渐成为硬件厂商首要考虑的问题。有了硬件支持，AV1编码才算真正拥有广泛应用的基础。
（文/胡文滔）
