11月6日消息，在Techo開(kāi)發(fā)者大會(huì)上，騰訊杰出科學(xué)家、多媒體實(shí)驗(yàn)室總經(jīng)理劉杉分享了騰訊多媒體實(shí)驗(yàn)室的最新成果與思考，在談及當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)流量的來(lái)源分布時(shí)，劉杉表示，預(yù)計(jì)2022年超過(guò)82%的互聯(lián)網(wǎng)流量將來(lái)自于視頻或者包含視頻的應(yīng)用，而這一增長(zhǎng)趨勢(shì)蘊(yùn)涵著巨大的商業(yè)價(jià)值。

視頻編解碼技術(shù)聽(tīng)起來(lái)專(zhuān)業(yè)難懂，可是它的應(yīng)用卻與人當(dāng)下的感官體驗(yàn)有著親密連接。比如大眾日常接觸的騰訊視頻、微視、微信、QQ等與視頻密切相關(guān)的產(chǎn)品，還是其他互聯(lián)網(wǎng)公司每天產(chǎn)生的視頻內(nèi)容，都是以壓縮的形式傳播的。而視頻壓縮即視頻編解碼，它的效率，直接影響到一個(gè)產(chǎn)品或者一套解決方案的效率、成本、品質(zhì)，甚至是成敗。

盡管壓縮效率非常重要，但并不是所有人都在使用壓縮效率最高的編解碼格式，因?yàn)椴煌膽?yīng)用場(chǎng)景對(duì)視頻編解碼器的需求側(cè)重有所不同。劉杉表示，在質(zhì)量、延遲和帶寬或者成本之間尋找一個(gè)最優(yōu)平衡點(diǎn)是騰訊多媒體實(shí)驗(yàn)室努力的方向和目標(biāo)。

以云游戲?yàn)槔?，在線游戲行業(yè)千億市場(chǎng)，但云游戲商業(yè)化面臨的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)是它的高成本。云游戲是以云計(jì)算為基礎(chǔ)的游戲方式，劉杉表示對(duì)其成本結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆解后發(fā)現(xiàn)，云游戲最大一塊成本來(lái)自于帶寬 34%，其次是GPU 27%。“視頻編碼器的優(yōu)化將有助于大大降低云游戲的帶寬成本，推動(dòng)云游戲商業(yè)化，”劉杉表示，“騰訊多媒體實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)和正在使用的視頻編解碼器優(yōu)化策略。比如，啟用更高效率編解碼格式，對(duì)硬件編碼器進(jìn)行優(yōu)化，針對(duì)不同游戲場(chǎng)景優(yōu)化編碼工具集使用，同時(shí)支持多格式軟件硬件編碼器并根據(jù)內(nèi)容和分辨率進(jìn)行切換，動(dòng)態(tài)編碼碼率策略，ROI編碼和網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)編碼技術(shù)，硬件解碼渲染一體化等。”

無(wú)論視頻流量的持續(xù)增長(zhǎng)還是云游戲的商業(yè)化，當(dāng)前都正面臨著一個(gè)歷史性風(fēng)口浪尖，即5G。劉杉認(rèn)為，5G網(wǎng)絡(luò)提供給我們超強(qiáng)的帶寬，超低的延遲，使得更多的應(yīng)用觸手可及。在5G的影響下，媒體內(nèi)容的生產(chǎn)、獲取和傳播方式都在發(fā)生變化?！盁o(wú)論是4K/8K，還是VR/AR/MR/點(diǎn)云，這些在過(guò)去因?yàn)槭芟抻诰W(wǎng)絡(luò)帶寬的應(yīng)用，在5G的推動(dòng)下可能會(huì)迎來(lái)突破。而5G的低延遲特性還將觸及醫(yī)療和其他一些倚賴(lài)高速連接和互動(dòng)的領(lǐng)域，例如遠(yuǎn)程手術(shù)和自動(dòng)駕駛等。此外，劉杉認(rèn)為，在萬(wàn)物互聯(lián)的5G時(shí)代，媒體的智能化已經(jīng)成為不可阻擋的趨勢(shì)和發(fā)展方向，人工智能技術(shù)成為媒體融合重要的技術(shù)手段和工具。

以下為劉杉演講全文：

尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)、女士們、先生們，上午好。歡迎來(lái)到北京，來(lái)到Techo開(kāi)發(fā)者大會(huì)。我是劉杉，來(lái)自騰訊多媒體實(shí)驗(yàn)室。今天要和大家分享的題目是“視頻編解碼技術(shù)的演進(jìn)和應(yīng)用”。

視頻編解碼作為一個(gè)研究或者研發(fā)領(lǐng)域已經(jīng)存在了一些年，大家并不陌生。無(wú)論是從早期的數(shù)字電視時(shí)代，還是到后來(lái)的OTT和現(xiàn)在的萬(wàn)物互聯(lián)，技術(shù)在持續(xù)演進(jìn)，但是重要性從來(lái)未曾改變。今天希望和大家一起對(duì)這個(gè)經(jīng)典的課題做一些新的思考。

2017年以來(lái)，視頻流量在整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)流量的占比一直處于高位。從2017年的75%, 到當(dāng)前的約80%, 到2022年我們預(yù)計(jì)超過(guò)82%的互聯(lián)網(wǎng)流量將來(lái)自于視頻或者包含視頻的應(yīng)用。而整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)流量以平均每年26%的速度增長(zhǎng)。以2019年為例，每月約200ExaBytes的互聯(lián)網(wǎng)流量里80% 也就是約160ExaBytes的互聯(lián)網(wǎng)流量來(lái)自于視頻。到了2022年，這個(gè)數(shù)字將會(huì)翻倍。這個(gè)巨大的數(shù)字所代表的商業(yè)價(jià)值不言而喻。

作為全球最大的互聯(lián)網(wǎng)公司之一，騰訊為全球互聯(lián)網(wǎng)流量有很大貢獻(xiàn)。而騰訊旗下的很多業(yè)務(wù)都和視頻這一媒體形式密切相關(guān)，例如：騰訊視頻，微視，和我們熟知的微信，QQ等等。其中很多是通過(guò)視頻云對(duì)外輸出。當(dāng)然在騰訊之外還有更多互聯(lián)網(wǎng)公司每天產(chǎn)生巨大的視頻內(nèi)容流量。而所有這些視頻內(nèi)容都是以壓縮的形式傳播的。

視頻壓縮，即視頻編解碼，是數(shù)字時(shí)代視頻應(yīng)用的一個(gè)不可缺少的環(huán)節(jié)。而視頻編解碼的效率，直接影響到一個(gè)產(chǎn)品或者一套解決方案的效率，成本，品質(zhì)甚至是成敗。所以，在過(guò)去三十多年里，全球很多企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)投入巨大資源，研發(fā)了許多視頻編解碼技術(shù)，并形成了幾代視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)。其中主流的標(biāo)準(zhǔn)有: ISO/IEC和ITU 制定的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，像我們熟知的 MPEG-2, H.263, H.264/AVC, H.265/HEVC 和正在制定中的VVC. 騰訊于2018年開(kāi)始參與VVC標(biāo)準(zhǔn)制定。迄今為止已經(jīng)向標(biāo)準(zhǔn)組織提交超過(guò)250個(gè)技術(shù)提案，其中約70個(gè)技術(shù)提案已被標(biāo)準(zhǔn)采納。騰訊，已經(jīng)成為國(guó)際視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)制定的主要貢獻(xiàn)者之一。

自H.264/AVC于2003年截稿發(fā)布main profile以來(lái)，成功主導(dǎo)全球各個(gè)領(lǐng)域視頻編解碼市場(chǎng)。H.265/HEVC main (main10) profile于2013截稿發(fā)布，其壓縮性能比H.264/AVC提高約40%，但是由于比較復(fù)雜和具有一定不確定性的專(zhuān)利收費(fèi)政策，至今還不能像H.264/AVC一樣主導(dǎo)全球市場(chǎng)。

與此同時(shí)(2015)，Google，Mozilla, Cisco等公司發(fā)起創(chuàng)立了開(kāi)源標(biāo)準(zhǔn)AOMedia，致力于建設(shè)免費(fèi)的（或者專(zhuān)利友好的）的視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)，于2018年發(fā)布了第一代開(kāi)源視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)AV1. 騰訊在九月正式加入AOMdia，是第一家也是迄今為止唯一一家成為 AOMedia 董事會(huì)成員的中國(guó)公司。騰訊將和其他AOMedia成員公司一起拓展開(kāi)原生態(tài)，推動(dòng)AV1商業(yè)化，并建設(shè)下一代開(kāi)源視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)然同時(shí)，我們也大力投入國(guó)標(biāo)AVS的建設(shè)，推廣，和應(yīng)用落地。

在過(guò)去三十年里，視頻編解碼技術(shù)不斷演進(jìn)，從MPEG-2, 到H.264/AVC, 再到H.265/HEVC 和VVC; 開(kāi)源側(cè)從VP8到VP9, 再到AV1，我們可以看到視頻編解碼的架構(gòu)變得更加復(fù)雜，承載的技術(shù)更加豐富，主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面，比如 編碼，預(yù)測(cè)和變換單元以及樹(shù)結(jié)構(gòu)的拓展，幀內(nèi)預(yù)測(cè)，幀間預(yù)測(cè)，變換與反變換，環(huán)路濾波和熵編碼。這些技術(shù)的演變都使得壓縮效率不斷提升，當(dāng)然同時(shí)，計(jì)算復(fù)雜度也隨之增加。

將幾個(gè)主流視頻編解碼格式的壓縮效率做個(gè)簡(jiǎn)單對(duì)比。測(cè)試結(jié)果來(lái)自于開(kāi)源軟件x264, x265, libvpx, libaom的最佳質(zhì)量設(shè)置，在constant QP模式下對(duì)100多個(gè)不同分辨率不同場(chǎng)景的測(cè)試序列進(jìn)行編碼，取平均值以保證結(jié)果的代表性。在同等壓縮質(zhì)量的情況下，使用幾種編解碼格式分別對(duì)應(yīng)的bitrate, 基本上，VVC壓縮性能最高，其次是AV1, HEVC和VP9效果相當(dāng), 然后是AVC, 這些格式都比經(jīng)典的MPEG-2壓縮性能有長(zhǎng)足的提高。

上面我們對(duì)現(xiàn)在市場(chǎng)上幾種主流視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)格式做了簡(jiǎn)單技術(shù)回顧和壓縮性能對(duì)比。那么是不是所有人都在使用壓縮效率最高的編解碼格式呢？答案是No. 這里有一份第三方調(diào)查報(bào)告，顯示了當(dāng)前市場(chǎng)上各類(lèi)編解碼器的部署情況。我們可以看到，H.264/AVC仍然是主流，其次是H.265/HEVC。Legacy MPEG-2編解碼器尚有一定使用率，但是在未來(lái)會(huì)逐漸被取代。同時(shí)，開(kāi)源編解碼器VP9和AV1的部署將會(huì)大幅度增長(zhǎng)。

不同的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)視頻編解碼器的需求側(cè)重有所不同。有些應(yīng)用場(chǎng)景，比如長(zhǎng)視頻影視類(lèi)點(diǎn)播，通常會(huì)要求高畫(huà)面品質(zhì)而對(duì)延遲不做過(guò)多要求。而另外一些場(chǎng)景比如直播和實(shí)時(shí)音視頻通話等應(yīng)用對(duì)延遲的要求就比較高。按照ITU G.114建議，對(duì)于好的通話質(zhì)量，單向端到端延遲應(yīng)不大于150ms。如果時(shí)延在200～400ms, 通話的交互性比較差, 但是尚可接受。時(shí)延大于400ms, 則無(wú)法正常交互。而游戲?qū)ρ舆t的要求更是苛刻，通常要求端到端延遲小于60ms 甚至更低。

而值得注意的是，上面說(shuō)的數(shù)字都是端到端的延遲。而視頻從采集到播放的整個(gè)鏈路里包含端上處理延遲，端到服務(wù)器延遲，以及服務(wù)器之間傳輸，排隊(duì)和服務(wù)處理等延遲。視頻編解碼延遲只是端上處理延遲的一部分。這就意味著，要達(dá)到低延遲應(yīng)用和業(yè)務(wù)的要求，我們的視頻編解碼運(yùn)行速度需要很快。

在質(zhì)量，延遲和帶寬或者成本之間尋找一個(gè)最優(yōu)平衡點(diǎn)是我們努力的方向和目標(biāo)。

我們都知道軟件編碼器具有靈活的優(yōu)點(diǎn)，可以達(dá)到更高的編碼質(zhì)量。但是它的一個(gè)缺點(diǎn)是速度慢，尤其是在壓縮高分辨率內(nèi)容的時(shí)候。所以對(duì)于低延遲尤其是超低延遲的應(yīng)用場(chǎng)景，我們多采用硬件編碼器。這里我們舉一個(gè)云游戲的例子。云游戲是以云計(jì)算為基礎(chǔ)的游戲方式，在云游戲的運(yùn)行模式下，所有游戲都在服務(wù)器端運(yùn)行，并將渲染完畢后的游戲畫(huà)面壓縮后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送給用戶(hù)。在客戶(hù)端，用戶(hù)的游戲設(shè)備不需要任何高端處理器和顯卡，只需要視頻解壓縮能力就可以了。

在線游戲行業(yè)千億市場(chǎng)，各行業(yè)巨頭在云游戲方向重兵投入。今年三月谷歌的云游戲平臺(tái)Stadia正式登場(chǎng)，并計(jì)劃于11月在全球多地上線。Microsoft正在積極籌備進(jìn)行先期測(cè)試，Sony也在進(jìn)一步加強(qiáng)云游戲服務(wù)能力。騰訊已投入布局START云游戲平臺(tái)，并在今年4-5月間正式開(kāi)啟了Start內(nèi)測(cè)預(yù)約。如果騰訊的云游戲服務(wù)能夠成功的話，將會(huì)對(duì)國(guó)內(nèi)游戲行業(yè)產(chǎn)生極為深遠(yuǎn)的影響。

云游戲商業(yè)化面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)是它的高成本。這里我們有一個(gè)大致的成本拆分。我們可以看到拆分之下，最大一塊成本來(lái)自于帶寬 34%，其次是GPU 27%. 為了推動(dòng)云游戲商業(yè)化，相關(guān)業(yè)務(wù)部門(mén)在2020年里希望可以將成本降低一半。在之后的每一年還會(huì)有更多的成比例的成本下降。而在2020年里帶寬成本計(jì)劃下降67%, 這其中絕大部分會(huì)來(lái)自于視頻編碼器的優(yōu)化。

這里簡(jiǎn)單羅列了一些我們已經(jīng)和正在使用的視頻編解碼器優(yōu)化策略，包括：?jiǎn)⒂酶咝示幗獯a格式，對(duì)硬件編碼器進(jìn)行優(yōu)化：針對(duì)不同游戲場(chǎng)景優(yōu)化編碼工具集使用，同時(shí)支持多格式軟件硬件編碼器并根據(jù)內(nèi)容和分辨率進(jìn)行切換，動(dòng)態(tài)編碼碼率策略，ROI編碼和網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)編碼技術(shù)，硬件解碼渲染一體化，等。在過(guò)去的幾個(gè)月里，我們針對(duì)nvidia, intel, amd, android, iOS 等硬件平臺(tái)和編解碼器分別做了優(yōu)化，達(dá)到節(jié)省約30%帶寬。尤其是硬件解碼和渲染一體化，很大程度降低了解碼端延遲和功耗。

我們正在進(jìn)入5G時(shí)代。5G網(wǎng)絡(luò)提供給我們超強(qiáng)的帶寬，超低的延遲，使得更多的應(yīng)用觸手可及，也使得萬(wàn)物互聯(lián)成為可能。在5G的影響下，媒體內(nèi)容的生產(chǎn)，獲取和傳播方式都在發(fā)生變化。無(wú)論是4K/8K，還是VR/AR/MR/點(diǎn)云，這些在過(guò)去因?yàn)槭芟抻诰W(wǎng)絡(luò)帶寬的應(yīng)用，在5G的推動(dòng)下可能會(huì)迎來(lái)突破。而5G的低延遲特性還將觸及醫(yī)療和其他一些倚賴(lài)高速連接和互動(dòng)的領(lǐng)域，例如遠(yuǎn)程手術(shù)和自動(dòng)駕駛。

在超高清視頻方面，帶寬的占用隨視頻分辨率，bitdepth和幀率等指標(biāo)的提升成倍增長(zhǎng)?；ヂ?lián)網(wǎng)流量數(shù)據(jù)顯示，在2017年標(biāo)清和高清視頻內(nèi)容大約各占一半。在2019年也就是目前標(biāo)清內(nèi)容占比下降到大約1/3, 高清內(nèi)容成為主流，超高清內(nèi)容占比開(kāi)始攀升。到2022年我們預(yù)計(jì)超高清內(nèi)容占比會(huì)進(jìn)一步提升到約總流量的1/4. 超高清視頻內(nèi)容的壓縮，對(duì)于視頻編解碼器的質(zhì)量和性能都有更高的要求。

互動(dòng)沉浸式媒體是又一個(gè)被5G強(qiáng)推動(dòng)的領(lǐng)域。根據(jù)中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)，中國(guó)VR內(nèi)容市場(chǎng)自2016年以來(lái)持續(xù)以每年2-3倍的速度增長(zhǎng)。應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈迅速擴(kuò)展，尤其是在亞太地區(qū)發(fā)展更為迅猛?；?dòng)沉浸式媒體的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，滲透到例如文旅，教育，影視和泛娛樂(lè)，安全，零售等很多垂直行業(yè)。在今年九月騰訊推出的一部手機(jī)游云南里就包含了VR導(dǎo)覽這一元素。

一個(gè)高質(zhì)量高效率的互動(dòng)VR系統(tǒng)包含了從采集拼接，處理，壓縮，傳輸，到解壓縮，后處理，渲染和交互等端到端多個(gè)技術(shù)模塊。里面包含的技術(shù)有投影技術(shù)，采集拼接技術(shù)，F(xiàn)OV技術(shù)，自適應(yīng)傳輸技術(shù)（包括Tile 切塊，自適應(yīng)碼率，自適應(yīng)分辨率，自適應(yīng)主客觀質(zhì)量等）涉及的傳輸協(xié)議有HLS, DASH, WebRTC等。因?yàn)閂R視頻占用的帶寬可能高達(dá)普通高清視頻帶寬的幾十倍，高效率的VR視頻編解碼器即使在5G時(shí)代也仍然是必須的。

在萬(wàn)物互聯(lián)的5G時(shí)代，媒體的智能化已經(jīng)成為不可阻擋的趨勢(shì)和發(fā)展方向，人工智能技術(shù)成為媒體融合重要的技術(shù)手段和工具。在不久前的十一慶典中，騰訊多媒體實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合騰訊視頻和騰訊云推出的AI智能云剪輯，在最短時(shí)間內(nèi)將月餅盛典中精彩片段進(jìn)行拆分和剪輯。騰訊多媒體實(shí)驗(yàn)室和騰訊云正在研發(fā)的智能場(chǎng)記解決方案，旨在運(yùn)用深度學(xué)習(xí)技術(shù)結(jié)合信號(hào)處理理論，對(duì)視頻內(nèi)容進(jìn)行高級(jí)語(yǔ)義理解，并已經(jīng)在體育賽事等場(chǎng)景取得階段性成果。

最后我想用半分鐘時(shí)間簡(jiǎn)單介紹一下騰訊多媒體實(shí)驗(yàn)室。

作為騰訊云的一個(gè)重要技術(shù)輸出方和親密合作伙伴，騰訊多媒體實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)注于多媒體和相關(guān)領(lǐng)域的前沿技術(shù)探索、研發(fā)和產(chǎn)品落地，包含音視頻編解碼、網(wǎng)絡(luò)傳輸和實(shí)時(shí)通信，基于信號(hào)處理和深度學(xué)習(xí)的多媒體內(nèi)容分析、理解、處理和質(zhì)量評(píng)估，沉浸式媒體（VR、AR、點(diǎn)云等）系統(tǒng)設(shè)計(jì)和端到端解決方案；同時(shí)負(fù)責(zé)國(guó)際國(guó)內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定，包含多媒體數(shù)據(jù)壓縮，網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，多媒體系統(tǒng)和開(kāi)源平臺(tái)等。

面向未來(lái)，我們將一如既往地以技術(shù)為本，以客戶(hù)需求為導(dǎo)向，和騰訊云一起打造更多更好的產(chǎn)品，服務(wù)于社會(huì)。