经典的开源编码器X264/X265是否真的无法超越

由莫斯科国立大学组织连续举行13年的视频编码器大赛成绩公布，引发网络对H.264/H.265标准技术、以及曾经在该项大赛封王的开源软件X264/X265性能的热议。笔者特意整理相关资料，与大家分享讨论——被奉为经典的开源编码器X264/X265是否真的无法超越?   　　

X264何以一战成名?

什么是H.264?H.264是ITU(International Telecommunication Union，国际通信联盟)和MPEG(Motion Picture Experts Group，运动图像专家组)联合制定的视频编码标准。而X264是一个开源的H.264视频编码函数库，是最好的有损视频编码器。其最大的优势是具有很高的数据压缩比率，在同等图像质量的条件下，H.264的压缩比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍。

X264开发者团队也颇为神秘，自2003年开始，初创十几位成员中，仅有ChenMin一位华人，Dark Shikari加入开发后，X264逐渐成为了最好的视频编码器。

X264打响知名度是在2005年第2届视频编码器大赛上。该比赛在视频编码行业具有极高影响力，X264在众多编码软件中脱颖而出，获得第二名。凭借这届比赛，X264在业内已小有名气。而在2010年第6届视频编码器大赛中，不断完善的X264在三个档次均获得第一名，并大幅领先其他参赛者，从而一战成名。

X264的压缩效率成为H.264的巨大优势，对比其他编码软件，如业内某知名云公司使用的openh264是WebEx的开源项目，仅能做到与X264的superfast档次上速度相当，但压缩效率落后超过20%。而当今的手机编码芯片的压缩效率落后X264高达20%以上。

X264的开源和完备功能，使得H.264得以大规模商用。迄今，无论是在直播、点播、还是在视频社区(如字幕组)中，都可以找到X264的身影。可以说，X264使互联网视频全面迎来H.264的时代，X264也成为移动直播、视频压制等领域的必备之选。

虽然X264被奉为行业经典的编码技术，但其制定距今已经过了13年。随着网络技术和终端处理能力的不断提高，高清、3D、移动互联网的需求日益增加，人们对视频编码标准提出了更高的编码效率上的要求。而视频压缩技术经过这么多年的发展，也已经具备推出更新一代视频编码标准的技术基础。

X265能否满足H.265的核心诉求?  

生活源于对美好的向往，创造源于对未来的渴望。

H.265正是带着我们对美好生活的向往而来，H.265的核心目标是在H.264的基础上有更高的压缩率，更高的图像质量。H.265标准于2013年正式推出，如图1所示，在同等图像质量下，H.265压缩率提高了50%，即体积减少50%;等价于在同等体积下，拥有更高的图像质量，画质更清晰。H.265技术对于移动互联网应用的首要意义在于，移动直播时码率更低、减少对网络的冲击、大幅度节省带宽费用。

值得注意的是，H.265在压缩效率提高的同时，在参考模型中，其实是在编码端提高了较多的计算复杂度。在标准发布之后，市场上迫切需要一款快速高效的、能够给H.265商用提供支撑的编码软件，于是，X265应运而生。X265在2015年的MSU大赛中获得综合评估结果第一的成绩，意味着H.265商用开始破冰。然而，如表1所示，目前开源H.265编码器X265相比于X264仍有如下问题：

比较X265 ultrafast vs X264 veryfastX265 placebo vs X264 placebo  

视频分类相同质量下的码率编码速度相同质量下的

码率编码速度   　　

(1)在视频直播应用(X265 ultrafast vs X264 veryfast速度级别)上，X265仅有12%的码率节省。由于视频直播格式的升级会带来一连串的从播放端到CDN到服务端的连锁反应，不足以诱惑直播APP升级编码格式为H.265。

(2)无论是视频直播还是离线转码(X265 placebo vs X264 placebo)，X265在编码速度上，相比于X264有较大劣势。不仅难以支撑视频3.0时代移动视频直播场景中对编码速度的需求，在离线转码服务上也太过耗时，无法支持大规模、强频率上传至服务器的短视频转码服务。  

这无疑给H.265在移动互联网的视频应用泼了冷水。因而，视频3.0时代亟需一款能够全方位支持视频直播和离线转码的高性能高速H.265编码器。

无法超越还是过于“神话”?

混迹于中国的开源社区，在视频压缩类的项目中，很大一部分从业者会认为X264/X265已经臻于完善，想从头搭建一个全新的跨越性的中国自己的编码器是不大可能的。因而，大部分的中国互联网公司都以X265或H.265的参考软件为基础，直接使用或简单优化来完成H.265视频的压制。直播类的X265编码器则有可能以X264为基础来实现X265快速编码。尽管有迭代升级，但仍存在技术门槛无法突破，压缩速度上仍严重影响视频的体验度。

令人惊喜的是，近日公布结果的2016年视频编码器大赛中出现了一匹黑马。据大赛官方数据显示结果，金山云完全自主研发的KSC265编码器跑赢X264/X265夺得编码软件冠军。   　

首先，上图速度/效率综合曲线中(横轴为编码速度，纵轴为编码效率，以X264为基准，注意箭头better的方向)，KSC265在编码速度、编码效率两方面，相比于X265/X264，均有明显的优势。跟INTEL GPU硬件编码器相差无几，且更具速度优势。基于INTEL GPU编码器受限于INTEL GPU芯片的使用，一般很难在移动终端(例如ARM手机)中应用，KSC265无疑在商用范围上更广。而这对中国编码界来说无疑是一个巨大的惊喜。  

惊喜后回望，这其实是必然结果。为什么这么说呢?

因为中国的视频编码软件是在无数的工程实践中走出来的。纵观中国互联网市场，作为中国的云计算企业，更专注于如何为客户节省带宽成本、提高视频质量，面对激烈的市场竞争，这也是视频编码软件所研究的重点。中国编码软件通过互联网迭代而产生，已经经历了成熟的商用实践过程，实际服务于数百个直播平台和上亿用户，这是任何一个国际上的编码软件都不具备的先天优势。   　　

以当下“带宽大户”直播行业为例，排名前200位的直播APP有一半以上是金山云的合作伙伴。业务基础为其提供了充足的直播流量、峰值带宽，支撑数几千万人并发等宝贵实践机会。   　

除此之外，金山云H.265编码器表现出以下明显优势：

1) 金山云H.265编码是纯粹的软件编码，在ARM\X86\X64等多个平台均可以编译执行，有利于H.265编码在多种平台下的推广和应用。  

2) 金山云H.265编码码率控制能力能够更好地适应带宽受限下的应用需求。

3) 从金山云公开的测试数据看，金山云H.265的编码速度可以接近X264的veryfast档次(同时达到30%以上码率节省)，相比于其他H.265编码具有很大的速度优势和效率优势，能够方便H.265在移动直播等环境下的推广，使得H.265的生态环境得到了明显的提升。   　　

在X264/X265过后，金山云KSC265成为再一个视频编码器大赛认定的“最强视频编码软件”，这个消息足以使中国编码界振奋，基于大赛的权威性，可以大胆预测这可能会成为中国编码软件在国际上崭露头角的开端。相信在不久的未来，中国的编码软件将会在国际舞台上发挥更大的作用。