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阿里云视频云发布实时高清VVC编码器Ali266,真正开启VVC商用之路

admin

11月 28, 2021

基于新一代国际视频编解码标准 H.266/VVC,阿里云视频云近日发布了实时高清编码器 Ali266,有力推动 H.266/VVC 标准应用的落地,真正开启 H.266/VVC 的商用之路,并强力赋能超高清 4K、8K、以及 AR/VR 等应用的真实普及。

编码器 Ali266 = 实时 + 高清 + 超压缩

阿里云视频云于 7 月中发布了实时高清 VVC 编码器 Ali266 首个版本,从已公开的资料可知,这是目前全世界最快的 VVC 编码器

具体而言,在 12 线程配置下,Ali266 的快速档次编码速度是 VVC 标准参考软件的 3062 倍,在主流个人计算机上实现了 720p 高清的实时编码

基于标准化组织官方推荐的通用测试条件,Ali266 可以有效加速 VVC 的编码速度,它的快速档次相对于 VVC 标准参考软件的编码加速比,在各种测试视频序列上均全面超过 3000 倍

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举个例子,若用 VVC 标准参考软件转码一部电影,需要耗时 1 个月,那么用 Ali266 转码,仅需不到 15 分钟即可完成。

Ali266 编码提速的价值聚焦三点:大幅节省 VVC 标准所需算力、第一时间达到高清实时、有力推动最新编码技术落地

此次 Ali266 的发布,不仅使音视频直播、在线会议、云游戏等需要实时编码的现有业务场景可以用上最先进的 VVC 标准,将更清晰的视频用更低的带宽带给亿万消费者,更重要的是可以强有力的推动 AR/VR 和超高清等新兴视频应用的落地应用。

与大多数商业编码器类似,Ali266 也可以根据不同的应用需求提供不同的速度档次,在同等质量下,Ali266 可比开源的 H.265/HEVC 编码器 x265 的对应速度档次节省 35%~50% 的带宽。如果把这个编码性能换算成带宽成本,假设之前使用 x265 编码器一年的带宽成本为 10 亿,那么使用 Ali266 编码器有望节省带宽成本 3.5~5 亿。

在帮助业务节省带宽和计算成本之外,保障实时和高清体验是编码器 Ali266 的关键。Ali266 可以应对全球更复杂的网络状况,在有限的网络带宽资源条件下,为用户带来更流畅、更清晰的视频体验,原来在弱网下只能观看标清的用户,现在可以获得高清的体验

H.266/VVC 对视频化有多重要 ?

追网剧、看大片、直播间 “买买买”、视频会议等场景,真实体现了现代年轻人的生活和工作方式已离不开多种多样的视频应用。尤其是过去一年,见证了人类百年不遇的大事记,也见证了多种视频应用的蓬勃发展,网络所承载的视频数据量也因此见证了更大规模的爆发式增长。

视频数据量有多大?可以拿一部每秒 30 帧、分辨率为 720p 的电影为例看一下。如果电影时长 90 分钟,那么要观看没有经过视频压缩的这部电影,你所需要的带宽至少是 332Mbps,而存储这一部电影就需要消耗 224GB,这对于任何消费者都是难以承受的。

所以视频需要经过压缩、编码才能进行传输和存储,这个过程就是视频编码。为了使不同公司不同的视频产品和设备之间做到互联互通,视频编码需要标准化。有了视频编码标准作为各个厂家所必须遵循的规范,某一视频内容供应商编码得到的视频码流就可以在各个不同厂家的手机或者电视设备上进行解码和播放。

为了应对人类社会产生的视频数据量的爆发式增长,视频编码标准正遵循其自身的 “摩尔定律” 不断演进。ITU-T 和 ISO/IEC MPEG 两大重头国际视频标准组织每隔若干年就会联手推出新一代视频编码标准,压缩率相比上一代翻倍。

近 30 年来,这两大视频标准组织联手制定的视频标准对视频产业界影响深远,触发了很多视频产业界的技术变革和创新。

比如,H.262/MPEG-2 标准推动了模拟电视到数字电视的变革;H.264/AVC 使得高清视频和互联网视频得以广泛推广;H.265/HEVC 则成功推动了 HDR 和 4K 超高清视频的落地。

H.266/VVC 标准就是这两大标准组织联手推出的新一代旗舰视频标准。VVC 标准于 2020 年 7 月正式发布,相比 HEVC 标准可以降低一半带宽成本。另外,VVC 可以通过自适应带宽和分辨率为直播、点播、视频会议等流媒体和实时通信提供更好的支持,提高用户实时高清的体验,并赋能如 AR/VR、HDR 视频、360 度全景视频、屏幕内容以及超高清的 4K、8K 等 5G 下新兴的视频应用

第一版 Ali266 如何而来 ?

VVC 标准虽然有强大的压缩效率,但是要推动 VVC 标准的商用,路还很长。这是因为 VVC 标准提供了 30 多种最新的编码工具,编码器如何合理选择这些编码工具和组合来拿到 VVC 高压缩效率的红利,这个对编码器提出了很高的算力要求。

正是因为这个原因,VVC 的参考软件平台编码速度很慢,编码 720p 视频的速度甚至达不到 0.01 fps。即使全球第一个开源 VVC 编码器,虽然比 VVC 参考软件快了很多,但是编码 720p 视频的速度也只能达到 10 fps 左右。

为了攻破这个技术难题,阿里巴巴的视频团队在 H.266/VVC 标准发布不久之后,就开始全力投入 VVC 软件编解码的开发工作。

2020 年 12 月 30 日,在 H.266/VVC 标准正式发布 5 个月后,阿里巴巴发布了自研的移动端实时解码器 Ali266。实验证明,集成 Ali266 的视频直播、短视频等应用,仅需 2 线程就可在中低端手机上实时顺滑播放 720p 高清视频,大幅节省算力消耗的同时又可普惠于移动端全场景,极大程度上验证了 VVC 标准的实用性。

在完成 VVC 解码器的发布之后,阿里云视频云随即投入到 VVC 编码器的研发,目标是研发一款能根据不同应用,提供不同档位,具备离线和实时处理能力的 VVC 编码器,致力于为直播、短视频、在线会议、云游戏等领域,带来更优质的用户体验

凭借在视频编码领域的深耕和积累,视频标准团队仅用半年时间就推出了 Ali266 编码器的第一个版本。

Ali266 一方面通过实现多种编码算法提升编码质量,提高压缩效率,例如运动补偿时域滤波,自适应 GOP 大小决策,场景切换检测,屏幕内容检测、码率控制技术等。另一方面,开发上百种编码快速算法,以及多线程技术、汇编指令、内存访问效率等工程优化手段。

公开资料显示,Ali266 是业界第一次实现了实时高清 VVC 编码能力!首个版本就取得比 x265 开源编码器对应速度档次降低 35%~50% 的带宽成本,在保证高清实时的编码速度的同时还完美印证了 VVC 强大的压缩效率。

2021 年 7 月,作为第一个实时高清 VVC 软件编码器,Ali266 在业界走出了重要的一步,证明了现有的算力平台就可以让我们充分享受到国际最新标准 VVC 的强大压缩能力。但是对于阿里云视频云来说,这也只刚刚达到了自身的第一个重要里程碑。

展望未来,视频云团队将持续推进 VVC 编码器的深度优化,将 Ali266 做成一个具有全高清实时编码能力,4K 实时编码能力,甚至 8K 实时编码能力的商用编码器,并不断提高压缩效率,加速 VVC 标准的商业落地。同时,也将致力于不断拓展人工智能在视频编码方面的应用,让视频编解码技术更上一层楼。

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