视频解码之前是什么？

　　现在的视频内容无一例外都是数字格式的，如果只是原始的视频数字内容，其庞大的体积是无法实现网络传输的，这就需要编码将其有序地压缩成合适大小，再进行传输。
　　实际上，一如MP3格式的数字音乐一样，目前主流的视频编码算法均属于有损编码，通过对视频造成有限而可以容忍的损失，获取相对更高的编码效率。在编码过程中造成信息损失的部分被称作变换量化。
　　这个量化过程通过对视频内容中低频区的系数进行细量化，高频区的系数进行粗量化，去除了人眼不敏感的高频信息，从而降低信息传送量。因此，量化是一个有损压缩的过程，而且是视频压缩编码中质量损伤的主要原因。
　　当然，实际上各种编码格式对视频的压缩方法技术有很多细节，笔者只是粗浅的解读一下方便读者理解。

　　编码完成的视频，无论是下载还是在线直接播放，都需要我们的设备进行相应格式的解码，才能将数字信息“转化”为我们能看到的图像，继而播放。
　　这个解码过程就需要GPU的参与了，所以我们的显卡GPU中，实际上都有专门的单元负责视频的编解码工作。只不过，这些单元都是固化在GPU内部，你的GPU能够支持何种格式的视频编解码从一开始就已经确定，无法通过软件升级的方式获得新的编解码能力。

　　而CPU也不是不可以進行编解码工作，我们通常会说CPU解码为软解码，GPU解码为硬解码。这是因为CPU是通过软件计算的方式，将CPU资源“挪用”来处理视频的编解码格式。这样做的好处是在GPU不支持某些视频编码格式的时候，我们依旧能够依靠CPU软解码正常播放。缺点自然是对CPU的资源占用颇高，影响电脑性能。
　　以英伟达显卡为例，NVIDIA Codec硬件编解码的性能不是CPU软解可以匹敌的，特别是多路编码的情况下，软件调用显卡去编解码会大大提高效率，节省时间。其次，CPU在进行编解码时，硬件占用率会很高，这样就会影响其他应用的正常运行，特别是在做图形设计或者游戏过程中，编码占用太多CPU资源就会导致应用卡顿。而使用显卡编码不会占用太多系统资源，不会影响应用的使用性能。

最流行的编码格式是什么？

　　目前最流行的编码格式主要集中在H.264和HEVC两种，这也是目前最为主要的视频编码格式，包括常见的1080P、4K格式视频文件，甚至不少在线视频网站也采用这些格式。此外，还有一个冉冉升起的新兴AV1编码，很有可能实现跨越式的发展，成为日后的主流视频编码格式——原因无它，没有专利费用。
　　H.264我最流行！
　　H.264，又称为MPEG-4第10部分的高级视频编码（MPEG-4 Part10，Advanced Video Coding，缩写为MPEG-4 AVC），是一种基于运动补偿的视频编码标准 。到2014年，它已经成为高精度视频录制、压缩和发布的最常用视频编码格式之一了。而且，H.264更因其是蓝光盘的其中一种编解码标准而著名，所有蓝光盘播放器都必须能解码H.264。另外， 因为它具有极高的压缩比，也成为诸多在线视频网站的首选视频编码格式。

　　H.264的最大优势是数据压缩率高，在相同的条件下，H. 26 4压缩图像的质量比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5倍～2倍。例如，如果原始视频文件的大小是100GB，采用MPEG2压缩标准会压缩成一个4GB的文件，压缩比为25∶1，而采用H.264编码处理这个100GB的视频，则能压缩成980MB的大小，压缩比达到惊人的102∶1。 　　不仅如此，H.26 4还提供了非常出色的网络适应性能力——H.264拥有网络抽象层，简言之，可以在不够稳定的网络下（如移动网络）连续提供稳定的画面，因此也非常适合在线视频的传输。
　　当然，最重要的还是H.264可以提供高质量的视频画面，即便是低码率下也可以清晰显示，这比以往的视频流媒体视频编码要好很多。
　　不过这一切都是有代价的，H.264编码需要付费才能使用。而且，它对系统的要求较高——读者朋友有兴趣可以尝试一下切换播放器采用CPU软解码播放H.264视频，CPU占用率足以说明一切。

　　HEVC：4K没我不行！
　　在FHD（1080P）时代，H.264无疑是最合适的视频编码，但是到了4K时代，H.264的不足就显现出来了——提高4倍分辨率，意味着数据量呈几何增长，即便拥有如此优秀的压缩比，H.264也不足以应对4K时代的视频了。因此，开发了H.264视频编码的JCT-VC（Joint Collaborative Team on Video Coding，视频编码联合协作小组）又推出了HEVC编码标准。

　　HEVC也稱为H.265，是为最新一代高分辨率视频而设计的视频压缩标准。它是广泛使用的H.264编解码器（也称为AVC或MPEG-4 Part 10）的继承者，它对H.264的压缩方案进行了一些重大改进。HEVC压缩视频的效率比H.264要高出两倍，也就是说相同视觉质量的视频只占用相当于H.264编码压缩视频容量的一半，或者具有相同文件大小和比特率的视频可以呈现更好的质量。这也为在线播放超清视频提供了可能，毕竟带宽消耗更小一些。
　　严格意义上来说，HEVC也不算太新的视频编码标准了，但是一个视频编码标准的普及程度，还是取决于设备是否支持，例如哔哩哔哩在2020年才将HEVC纳入其中。显然，HEVC是近年才开始普及的。

　　未来之星AV1
　　HEVC固然是4K的好搭档，但是面对8K视频时它一样会显得力不从心。另外一个问题在于，HEVC和H.264编码一样，都是需要付费使用的。对于服务提供商来说，如果采用H.264或者HEVC编码，就必须支付相应的权利金。2015年，以谷歌为首的诸多厂商自行组建了一个联盟：开放媒体联盟（AOM），目标只有一个：设计一个免费、高效的视频编码格式！
　　AV1就是在这个情况下诞生的。AV1的全称是AOMedia Video 1。它是由谷歌开发的VP9视频编码格式衍生而来，主要目标就是和HEVC编码展开竞争。为何它从一开始就备受关注？除了非常重要的零权利金这一点优势之外，更为重要的是，它可以提供比HEVC最高多20%的压缩比！
　　随着移动互联网的广泛发展，视频逐渐成为互联网产品的主要需求，未来超过80%的互联网流量将会被视频占据。这使得压缩率更高、更清晰的视频编码被开发出来，目前在互联网上被广泛应用视频编码格式有H.264、H.265、VP9（只有不足5%的视频网站采用）。

　　AV1是一款开源、免版权费的视频编码格式，出自谷歌主导的开放媒体联盟。相比目前的H.265（HEVC）编码，不仅能保持原视频的分辨率、帧率、比特率，视频体积还能再缩小20%，相比于VP9压缩率也高出30%。这就意味着在同等带宽下可以传输更高清的画质。其实AV1可以算作是VP9编码的继任者，因为这两款编码都是由谷歌主导并开发的。但AV1是一款要在技术上能够与H.265叫板，又兼具VP9免费开源、浏览器友好性等优势的视频编码，同时开发维护权在AOM这样的非盈利标准组织手里。
　　新一代的视频编码用更高的编解码复杂度，换取视频压缩效率的提升，这使得新一代视频编码十分依赖硬件解码。不管是AV1还是H.265的编码复杂度都远远高于H.264，光靠软解高清视频，哪怕是PC端处理器占用也居高不下。作为直播视频流时还要解决延迟问题，目前H.265已经有实用的8K直播方案（100Mbps码率左右），而使用AV1，码率还会进一步降低，高带宽的占用问题将得到有效缓解。

编码之后是解码

　　视频经过编码后，就可以实现播放了，播放的过程自然是通过调用硬件资源（GPU或者CPU）对视频进行解码，这样才可以正常播放。目前市场上在售的绝大部分GPU，实际上都可以完成最高HEVC编码的视频解码工作，但是能实现AV1编码硬解的，那就要少多了。

　　目前市场上可以实现AV1解码的GPU主要集中在去年乃至今年发布的新一代产品上，包括NVIDIA 30系列显卡、AMD的6000系列显卡，以及Intel 11代酷睿处理器采用的UHD 750系列显卡上（包括Xe独显）。拥有它们的电脑才能提供对AV1硬件编解码的支持，其他电脑只能依靠电脑的CPU进行软解——软解时CPU的占用率极有可能是100%，这个系统资源的消耗多数人恐怕还是难以接受的。
　　而从电视盒子采用的解决方案看，目前已经上市的产品中，晶晨科技的S905X4芯片方案属于先行者，它可以完整支持AV1解码工作（包括HEVC解码），其他厂商的产品预计年底也将陆续上市。
　　在视频来源方面，目前已知的是爱奇艺平台已经部分采用AV1编码视频，哔哩哔哩网站也将推出AV1的编码视频。视频文件方面，2021年末开始，采用AV1编码的视频文件即将登场，并逐步取代HEVC成为新时代的宠儿。

如何播放AV1编码视频？

　　在Windows 10中，如果想要播放AV1编码的视频，会发现自带的播放器是不支持的，这是由于我们需要专门对应的编码器才能让系统“知道”这个视频是AV1格式的。要想使用Windows 10播放AV1编码视频，可以点击开始菜单，找到“Microsoft Store”并打开。
　　在Microsoft Store的搜索中，输入“AV1Video Extension”，匹配到扩展插件后，点击AV1 Video Extension的“获取”按钮，系统将自动安装。安装完毕，默认自带的播放器就可以正常播放AV1格式的视频了。