视频编码器的抉择：x264、x265、libaom、vvenc 对比测试实验

264、x265、libaom、vvenc 对比测试实验

1. 测试机器配置：Apple M1 Pro -16G
2. 编码器版本（选择自己编译）：所有源码都是当前最新更新的状态，此外各类编码具体的编译过程可参考我的相关系列博客。

编码器	GitHub
x264	git clone https://code.videolan.org/videolan/x264.git
x265	git clone https://bitbucket.org/multicoreware/x265_git.git
libaom	git clone https://aomedia.googlesource.com/aom
vvenc	git clone https://github.com/fraunhoferhhi/vvenc.git

3. 测试序列：

序列	分辨率	格式	位深	帧数	复杂度
parkjoy	1920x1080	yuv420	8 bit	500	复杂
KristenAndSara	1280x720	yuv420	8 bit	600	简单

• parkjoy 示意图：
  

• KristenAndSara 示意图：
  

4. 命令行：统一设置 fps=25，其他保持默认，不区分 gop、帧类型等编码参数，libaom 也设置了额外参数，默认的需要 2pass 且太慢了。

编码器	命令行
x264	./x264 --input-res wxh input.yuv --fps 25 --bitrate x -o 264.h264
x265	./x265 --input input.yuv --input-res wxh --fps 25 --bitrate x -o 265.h265
libaom	./aomenc -w 1920 -h 1080 --fps=25/1 --target-bitrate=10000 --passes=1 --cpu-used=6 -o av1.ivf parkjoy1920x1080.yuv
vvenc	./vvencFFapp -i parkjoy1920x1080.yuv --Size 1920x1080 -fr 25 --NumPasses 1 --TargetBitrate 8000k --BitstreamFile out.h266

5. FFmpeg 计算 psnr 命令行：

 ./ffmpeg -s <宽x高> -pix_fmt <像素格式> -i <受损YUV文件>  -s <宽x高> -pix_fmt <像素格式> -i <原始YUV文件>  -lavfi psnr=stats_file=psnr.log -f null -

6. 测试实验数据：
   【注：ffmpeg 解码 h266 文件无法正确解码，但 ffplay 播放正确，还未排查到具体原因，所以 psnr 直接用的 vvenc 自带的计算方法 】

视频序列	编码器	输入 bitrate	实际 bitrate	psnr	time
parkjoy	x264	20000 kb/s	19381 kb/s	y:32.080550 u:34.560996 v:36.789507	41.46 fps
parkjoy	x265	15000 kb/s	14368 kb/s	y:32.000424 u:34.508438 v:36.658605	19.91 fps
parkjoy	libaom	10000 kb/s	11786 kb/s	y:32.142619 u:34.909916 v:37.123507	1.48fps（good 模式太慢了，可以选择 rt 模式，但压缩率又不行）
parkjoy	vvenc	8000kb/s	8403 kb/s	y:32.0261 u:34.9815 v:37.7377	0.2 fps

视频序列	编码器	输入 bitrate	实际 bitrate	psnr	time
KristenAndSara	x264	2000 kb/s	2007 kb/s	y:43.002695 u:47.506855 v:48.331598	103 fps
KristenAndSara	x265	1000 kb/s	1003 kb/s	y:42.910271 u:47.303976 v:48.195422	87 fps
KristenAndSara	libaom	400 kb/s	395 kb/s	y:42.900337 u:48.015101 v:48.909220	10 fps
KristenAndSara	vvenc	500kb/s	490 kb/s	y:42.9935 u:48.1547 v:49.1280	1.2 fps

7. libaom 中的 rt 模式和 good 模式

视频	模式	码率	psnr	time
KristenAndSara	good	395 kb/s	y:42.900337 u:48.015101 v:48.909220	10 fps
KristenAndSara	rt	1448 kb/s	y:42.970161 u:46.734927 v:47.505803	90 fps

8. 结论：

标准	压缩率（1080p）	压缩率（720p）
H264	1×（基准）	1×（基准）
H265	25.86%提升	50% 提升
AV1	39.18%提升	80% 提升
H266	56.64%提升	75.58% 提升

• H265 相较于 H264，BD-rate 平均可以提升 25.86% ～ 50%；
• AV1 相较于 H264，BD-rate 平均可以提升39.18% ～ 80%；
• H266 相较于 H264，BD-rate 平均可以提升 56.64% ～ 75.58%；
• 可以发现，在低分辨率简单场景视频下，AV1 的 RD 能力还比 H266 略微强点；
• libaom 中的 rt 模式下编码速度会更好，但 RD 能力不如 good 模式；
• 所得到的结论是粗略的，没有完全对齐所有编码参数，仅作参考。