AV1 编码完整解析｜与 H.264 / H.265 编码技术比较

AV1 应运而生：这是一种旨在解决此挑战的下一代视频编码标准。

作为网络摄像机行业里一个新的尝试，Axis 凭借 2024 年发布的 ARTPEC-9 系统单芯片（SoC），率先支持 AV1 编解码器。那么，AV1 究竟是什么？它与其现有的视频编码格式有何不同？为什么 AV1 至关重要，尤其是在当下？

什么是 AV1？

AV1 编解码器是一种为现代互联网而构建的视频编码格式，由开放媒体联盟 （AoM） 开发。

该组织由 Google、Amazon、Cisco、Intel、Microsoft、Mozilla、Nvidia 和 Netflix 等领先科技创新者于 2015 年创立，旨在提供下一代视频通信技术。三年后，他们发布了专为流媒体时代打造的 AV1 规范。

作为一项合作成果，AV1 对开源友好，提供可免费访问的验证流。它可以完全免许可地从 AoM 获取。

AV1 视频编码代表着一次重大飞跃，它能实现：

• 以低比特率提供高质量视频
• 支持超 8K 视频
• 通过网页浏览器、操作系统和移动设备中的解码支持，扩展了播放兼容性。

为什么要超越 H.264 和 H.265

目前，绝大多数网络摄像机解决方案都依赖于 H.264 和 H.265 等传统编码方法。尽管它们为行业提供了良好的服务，但现在正面临压力。

对高分辨率影像日益增长的需求，迫使组织在基础设施成本和实施便利性之间做出妥协。AV1 视频编码是这种妥协的替代方案。

H.264 和 H.265 有何区别？

了解这些传统编解码器的局限性归结为带宽与可访问性。H.264，也称为高级视频编码 （AVC），是一项拥有 20 年历史的技术。

它得到广泛支持并能可靠运行，但需要高比特率才能保持视觉清晰度。对于大规模高分辨率摄像机系统而言，这意味着高成本、基础设施瓶颈，或两者兼而有之。

其预期继承者 H.265，也称为高效视频编码 （HEVC），成功地以较低带宽传输高质量视频。不幸的是，其限制性的许可限制了它的采用，使得浏览器供应商几乎不可能集成客户端解码器。

这使得许多终端用户不得不自行安装必要的解码器，过程复杂。

AV1 与 H.264/AVC

对于网络视频用户而言，用现代 AV1 标准取代传统 H.264 会带来显著的改进。AV1 在各类型影像内容上皆具备优异表现，能以更高效率传输串流，并提供更出色的画质与比特率平衡。

通常，在 ARTPEC-8 上使用 H.264 的系统（这是目前较为常见的设置），通过切换到 AV1 可以将比特率降低约 40%。当 H.264 被强制以较低比特率运行时，图像质量会下降。

这可能导致关键的取证细节（如文本或车牌）模糊不清。AV1 更成功地保留了这些信息，即使在有限带宽下也能确保您的视频仍然具有可操作性。

AV1 与 H.265/HEVC

在处理高分辨率视频和复杂运动时，AV1 提供与 H.265 完全相同的清晰度。在 ARTPEC-9 芯片上运行，它的比特率还可以比 ARTPEC-8 上的 H.265 编码器实现约 25% 的惊人降低。

然而，AV1 编解码器的决定性战略优势在于，它在不涉及 H.265 复杂许可的情况下提供这种高级别的性能。通过消除主要的采用障碍，AV1 为普遍的客户端支持铺平了道路。

目前，所有主流浏览器、计算机操作系统和移动平台都支持 AV1 视频编码。

AV1 编解码器的五大优势

AV1 为 IP 视频行业带来了五大核心优势，在监控、监测和商业智能领域创造了机会。以下是 AV1 所能实现的功能，以及它为何有望成为网络视频基础设施的新标准：

以更低比特率提供更高质量AV1 

视频编码是专为流媒体设计的，以低比特率提供不打折扣的图像质量。 它还能够支持超 8K 分辨率的视频，这在以前只有 H.265 才能做到。8K 分辨率尚未普及，但那一天即将来临。AV1 有助于确保在时机成熟时，运行这些高保真流是切合实际的。

降低存储成本

由于 AV1 编解码器生成高效的流，它显著改变了存储成本的计算方式。 考虑一个零售连锁店，在 150 个地点运营 2,000 台摄像机，所有摄像机都以 1080p 或更高分辨率进行流式传输。使用 H.264，每天会产生数 TB 的数据。将这些流切换到 AV1 可以将存储需求减少约 40%。 组织可以维护大型高分辨率视频档案，用于取证目的和长期分析，而无需高昂的基础设施成本。

支持更强的 AI 性能

对于现代 AI 驱动的分析，算法的优劣仅取决于它接收到的视觉数据。清晰、高画质的图像对于分析提供可靠信息至关重要。 

如果传统编解码器为了节省带宽而过度压缩影像，关键细节可能会丢失或模糊，导致性能不佳。 相比之下，AV1 视频编码在较低比特率下保留了视觉细节，有助于确保视觉数据保持完整。

优化云和流传输

直接从摄像机进行流式传输对于本地操作和实时目标检测仍然至关重要。 但现代企业架构越来越要求视频通过云进行路由，以实现安全远程访问或使用计算密集型 AI 模型。凭借对所有主流云框架的强大支持，AV1 已成为基于云应用程序的首选解码器。将 AV1 功能直接内置到网络摄像机中，可以更容易地在应用程序之间架起桥梁，并更快地将混合解决方案推向市场。 许多标准化云技术，如 WebRTC，已经使用 AV1 视频编码。

实现开放和面向未来的工作流程

从架构角度来看，专有技术通常会导致限制性障碍。由于 AV1 是一种免版税、开源的编解码器，它支持互操作性和长期可行性。 AV1 提供无忧播放，解码支持已内置到现代网页浏览器、计算机操作系统和移动设备中。 在开发方面，这种开放性意味着程序员可以利用熟悉的 AXIS OS API （VAPIX） 进行定制集成，以及 FFmpeg 等工具来高效提取和渲染 AV1 流。

视频监控市场已为 AV1 做好准备

理解 AV1 意味着理解网络视频行业现在所处的位置以及未来的发展方向。

通过在无需复杂许可的情况下提供高分辨率、经济高效的流媒体和存储，AV1 编解码器提供了独特的运营和财务优势。

整个行业的转型将需要数年时间，在此期间，对传统编码方法的支持仍将至关重要。即便如此，这种下一代编解码器正在快速成为网络视频的新标准。

随着具有前瞻性的供应商采用 AV1，大规模传输细节丰富的视频变得更简单、更便宜。从而使得组织能够更有效地扩展其视频数据的 AI 驱动分析。

AV1 视频编码不仅正在彻底改变市场。它还在确保商业智能和其它可行洞察所需的高性能视频基础设施的未来。

在 Axis，我们自信能成为首家向客户和合作伙伴提供 AV1 视频编码的网络摄像机供应商。所有配备 ARTPEC-9 SoC 的产品都支持 AV1，以及 H.264 和 H.265。