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實時 + 高清 + 超壓縮,阿里雲視訊雲釋出業內首款 VVC 編碼器 Ali266

基於新一代國際視訊編解碼標準 H.266/VVC,阿里雲視訊雲近日釋出了實時高清編碼器 Ali266,有力推動 H.266/VVC 標準應用的落地,真正開啟 H.266/VVC 的商用之路,並強力賦能超高清 4K、8K、以及 AR/VR 等應用的真實普及。

編碼器 Ali266 = 實時 + 高清 + 超壓縮

阿里雲視訊雲於 7 月中釋出了實時高清 VVC 編碼器 Ali266 首個版本,從已公開的資料可知,這是目前全世界最快的 VVC 編碼器

具體而言,在 16 執行緒配置下,Ali266 的快速檔次編碼速度是 VVC 標準參考軟體的 3062 倍,在主流個人計算機上實現了 720p 高清的實時編碼

基於標準化組織官方推薦的通用測試條件,Ali266 可以有效加速 VVC 的編碼速度,它的快速檔次相對於 VVC 標準參考軟體的編碼加速比,在各種測試視訊序列上均全面超過 3000 倍

舉個例子,若用 VVC 標準參考軟體轉碼一部電影,需要耗時 1 個月,那麼用 Ali266 轉碼,僅需不到 15 分鍾即可完成。

Ali266 編碼提速的價值聚焦三點:大幅節省 VVC 標準所需算力、第一時間達到高清實時、有力推動最新編碼技術落地

此次 Ali266 的釋出,不僅使音視訊直播、線上會議、雲遊戲等需要實時編碼的現有業務場景可以用上最先進的 VVC 標準,將更清晰的視訊用更低的頻寬帶給億萬消費者,更重要的是可以強有力的推動 AR/VR 和超高清等新興視訊應用的落地應用。

與大多數商業編碼器類似,Ali266 也可以根據不同的應用需求提供不同的速度檔次,在同等質量下,Ali266 可比開源的 H.265/HEVC 編碼器 x265 的對應速度檔次節省 35%~50% 的頻寬。如果把這個編碼效能換算成頻寬成本,假設之前使用 x265 編碼器一年的頻寬成本為 10 億,那麼使用 Ali266 編碼器有望節省頻寬成本 3.5~5 億。

在幫助業務節省頻寬和計算成本之外,保障實時和高清體驗是編碼器 Ali266 的關鍵。Ali266 可以應對全球更復雜的網路狀況,在有限的網路頻寬資源條件下,為使用者帶來更流暢、更清晰的視訊體驗,原來在弱網下只能觀看標清的使用者,現在可以獲得高清的體驗

H.266/VVC 對視訊化有多重要 ?

追網劇、看大片、直播間 “買買買”、視訊會議等場景,真實體現了現代年輕人的生活和工作方式已離不開多種多樣的視訊應用。尤其是過去一年,見證了人類百年不遇的大事記,也見證了多種視訊應用的蓬勃發展,網路所承載的視訊資料量也因此見證了更大規模的爆發式增長。

視訊資料量有多大?可以拿一部每秒 30 幀、解析度為 720p 的電影為例看一下。如果電影時長 90 分鐘,那麼要觀看沒有經過視訊壓縮的這部電影,你所需要的頻寬至少是 332Mbps,而儲存這一部電影就需要消耗 224GB,這對於任何消費者都是難以承受的。

所以視訊需要經過壓縮、編碼才能進行傳輸和儲存,這個過程就是視訊編碼。為了使不同公司不同的視訊產品和裝置之間做到互聯互通,視訊編碼需要標準化。有了視訊編碼標準作為各個廠家所必須遵循的規範,某一視訊內容供應商編碼得到的視訊碼流就可以在各個不同廠家的手機或者電視裝置上進行解碼和播放。

為了應對人類社會產生的視訊資料量的爆發式增長,視訊編碼標準正遵循其自身的 “摩爾定律” 不斷演進。ITU-T 和 ISO/IEC MPEG 兩大重頭國際視訊標準組織每隔若干年就會聯手推出新一代視訊編碼標準,壓縮率相比上一代翻倍。

近 30 年來,這兩大視訊標準組織聯手製定的視訊標準對視訊產業界影響深遠,觸發了很多視訊產業界的技術變革和創新。

比如,H.262/MPEG-2 標準推動了模擬電視到數字電視的變革;H.264/AVC 使得高清視訊和網際網路視訊得以廣泛推廣;H.265/HEVC 則成功推動了 HDR 和 4K 超高清視訊的落地。

H.266/VVC 標準就是這兩大標準組織聯手推出的新一代旗艦視訊標準。VVC 標準於 2020 年 7 月正式釋出,相比 HEVC 標準可以降低一半頻寬成本。另外,VVC 可以通過自適應頻寬和解析度為直播、點播、視訊會議等流媒體和實時通訊提供更好的支援,提高使用者實時高清的體驗,並賦能如 AR/VR、HDR 視訊、360 度全景視訊、螢幕內容以及超高清的 4K、8K 等 5G 下新興的視訊應用

第一版 Ali266 如何而來 ?

VVC 標準雖然有強大的壓縮效率,但是要推動 VVC 標準的商用,路還很長。這是因為 VVC 標準提供了 30 多種最新的編碼工具,編碼器如何合理選擇這些編碼工具和組合來拿到 VVC 高壓縮效率的紅利,這個對編碼器提出了很高的算力要求。

正是因為這個原因,VVC 的參考軟體平臺編碼速度很慢,編碼 720p 視訊的速度甚至達不到 0.01 fps。即使全球第一個開源 VVC 編碼器,雖然比 VVC 參考軟體快了很多,但是編碼 720p 視訊的速度也只能達到 10 fps 左右。

為了攻破這個技術難題,阿里巴巴的視訊團隊在 H.266/VVC 標準釋出不久之後,就開始全力投入 VVC 軟體編解碼的開發工作。

2020 年 12 月 30 日,在 H.266/VVC 標準正式釋出 5 個月後,阿里巴巴釋出了自研的移動端實時解碼器 Ali266。實驗證明,整合 Ali266 的視訊直播、短視訊等應用,僅需 2 執行緒就可在中低端手機上實時順滑播放 720p 高清視訊,大幅節省算力消耗的同時又可普惠於移動端全場景,極大程度上驗證了 VVC 標準的實用性。

在完成 VVC 解碼器的釋出之後,阿里雲視訊雲隨即投入到 VVC 編碼器的研發,目標是研發一款能根據不同應用,提供不同檔位,具備離線和實時處理能力的 VVC 編碼器,致力於為直播、短視訊、線上會議、雲遊戲等領域,帶來更優質的使用者體驗

憑藉在視訊編碼領域的深耕和積累,視訊標準團隊僅用半年時間就推出了 Ali266 編碼器的第一個版本。

Ali266 一方面通過實現多種編碼演算法提升編碼質量,提高壓縮效率,例如運動補償時域濾波,自適應 GOP 大小決策,場景切換檢測,螢幕內容檢測、位元速率控制技術等。另一方面,開發上百種編碼快速演算法,以及多執行緒技術、彙編指令、記憶體訪問效率等工程優化手段。

公開資料顯示,Ali266 是業界第一次實現了實時高清 VVC 編碼能力!首個版本就取得比 x265 開源編碼器對應速度檔次降低 35%~50% 的頻寬成本,在保證高清實時的編碼速度的同時還完美印證了 VVC 強大的壓縮效率。

2021 年 7 月,作為第一個實時高清 VVC 軟體編碼器,Ali266 在業界走出了重要的一步,證明了現有的算力平臺就可以讓我們充分享受到國際最新標準 VVC 的強大壓縮能力。但是對於阿里雲視訊雲來說,這也只剛剛達到了自身的第一個重要里程碑。

展望未來,視訊雲團隊將持續推進 VVC 編碼器的深度優化,將 Ali266 做成一個具有全高清實時編碼能力,4K 實時編碼能力,甚至 8K 實時編碼能力的商用編碼器,並不斷提高壓縮效率,加速 VVC 標準的商業落地。同時,也將致力於不斷拓展人工智慧在視訊編碼方面的應用,讓視訊編解碼技術更上一層樓。

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