H.264 so với H.265 (HEVC) so với AV1: Giải thích về Codec Video

Ba codec thống trị bối cảnh: H.264 (tiêu chuẩn phổ quát), H.265 (phiên bản kế thừa hiệu quả) và AV1 (tương lai nguồn mở). Mỗi cái thể hiện sự cân bằng khác nhau giữa khả năng nén, khả năng tương thích và chi phí.

Codec - viết tắt của bộ nén-giải nén - là thuật toán thu nhỏ dữ liệu video thô thành kích thước tệp có thể quản lý được. Nếu không nén, một phút video 1080p ở tốc độ 30 khung hình / giây sẽ tiêu tốn khoảng 10-11 GB dung lượng lưu trữ. Đó là hơn 600 GB mỗi giờ.

Kết quả sau khi nén codec? Cùng một video 1080p đó có thể có dung lượng 1-5 GB cho một bộ phim đầy đủ. Codec quyết định dữ liệu hình ảnh nào cần giữ và dữ liệu nào cần loại bỏ trong khi vẫn duy trì chất lượng cảm nhận được.

H.264, chính thức được gọi là Mã hóa video nâng cao (AVC), được phát hành lần đầu tiên vào năm 2003. Hơn hai thập kỷ sau, nó vẫn là codec video được hỗ trợ rộng rãi nhất hiện nay. Mọi trình duyệt, mọi điện thoại, mọi hộp phát trực tuyến, mọi công cụ chỉnh sửa đều hiểu H.264.

Mọi trình duyệt đều hỗ trợ phát lại H.264. Mọi nền tảng video đều chấp nhận tải lên H.264. Mỗi điện thoại thông minh đều có bộ giải mã phần cứng H.264 chuyên dụng để xử lý việc phát lại mà không tốn chút công sức nào. Đối với video 1080p dài 10 phút, H.264 thường tạo ra các tệp có dung lượng khoảng 150-250 MB ở cài đặt chất lượng tốt.

H.264 là công nghệ được cấp bằng sáng chế do nhóm cấp phép MPEG-LA quản lý. Tuy nhiên, chi phí cấp phép được tích hợp vào phần cứng mà bạn sở hữu nên người dùng cuối và hầu hết người sáng tạo nội dung không bao giờ phải trực tiếp trả phí.

H.265, còn được gọi là Mã hóa video hiệu quả cao (HEVC), được chuẩn hóa vào năm 2013 với một mục tiêu: giảm tốc độ bit xuống một nửa so với H.264 ở cùng chất lượng. Trong thực tế, nó cung cấp các tệp nhỏ hơn 25-40% — không hẳn là mức tối đa 50% về mặt lý thuyết nhưng là một cải tiến đáng kể.

Từ việc thử nghiệm 100 clip trên các loại nội dung khác nhau, H.265 có kích thước trung bình nhỏ hơn 33% so với H.264. Mức tiết kiệm đáng kể nhất với nội dung 4K, trong đó một tập phim dài 45 phút có thể giảm từ 4,5 GB (H.264) xuống 2,9 GB (H.265).

Những nhược điểm là có thật. H.265 có bối cảnh cấp phép bị phân mảnh và tốn kém. Hỗ trợ trình duyệt không nhất quán — Safari vốn hỗ trợ tính năng này nhưng Chrome chỉ bổ sung HEVC tăng tốc phần cứng vào cuối năm 2022 và tính năng này vẫn yêu cầu các điều kiện cụ thể. Firefox hoàn toàn không hỗ trợ nó trên một số nền tảng.

Bất chấp những thách thức này, H.265 vẫn cố thủ sâu sắc trong hệ sinh thái Apple. iPhone ghi video ở định dạng HEVC theo mặc định. Apple TV và các thiết bị Apple giải mã nó bằng phần cứng. Nếu quy trình làm việc của bạn tập trung vào Apple thì H.265 là lựa chọn codec đương nhiên.

AV1 được phát triển bởi Liên minh Truyền thông Mở (AOMedia), một tập đoàn gồm những gã khổng lồ công nghệ bao gồm Google, Apple, Amazon, Netflix, Meta và Mozilla. Toàn bộ codec này là nguồn mở và miễn phí bản quyền, giải quyết các vấn đề đau đầu về cấp phép mà H.265 gặp phải.

Về mặt nén, AV1 mang lại. Nó tạo ra các tệp nhỏ hơn khoảng 30% so với H.265 và nhỏ hơn 50% so với H.264 với chất lượng tương đương. Đối với các nền tảng phát trực tuyến phục vụ hàng triệu người dùng, khoản tiết kiệm đó sẽ trực tiếp giúp giảm hóa đơn CDN.

Hạn chế chính là tốc độ mã hóa. Mã hóa phần mềm AV1 cực kỳ chậm — chậm hơn 50-100 lần so với H.264 đối với cài đặt chất lượng tương đương. Bộ mã hóa AV1 phần cứng đang nổi lên nhưng chưa phổ biến. Điều mà hầu hết mọi người không nhận ra là việc giải mã cũng đòi hỏi khắt khe hơn, mặc dù các bộ giải mã phần cứng AV1 chuyên dụng trong các chip gần đây (Apple M3+, Intel thế hệ thứ 12+, AMD RDNA 3+) đã giải quyết được phần lớn vấn đề này.

Để đưa ra những con số cụ thể, đây là hình ảnh điển hình của một video 1080p dài 10 phút trên các codec. H.264 tại CRF 23: khoảng 200 MB. H.265 ở CRF 28: khoảng 130 MB. AV1 ở CRF 30: khoảng 95 MB. Chất lượng hình ảnh giống nhau, kích thước tệp khác nhau đáng kể.

Đối với nội dung 4K, quy mô tiết kiệm tương ứng. Một clip 4K dài 30 phút có thể có dung lượng 3,5 GB ở H.264, 2,2 GB ở H.265 và 1,5 GB ở AV1. Khi bạn lưu trữ hàng nghìn giờ video, những khác biệt này sẽ góp phần tiết kiệm đáng kể chi phí.

H.264 hoạt động ở khắp mọi nơi. Mọi trình duyệt, mọi thiết bị, mọi nền tảng đều chấp nhận nó. Độ bao phủ thị trường đạt hiệu quả 100%.

H.265 đã chia hỗ trợ. Các thiết bị Safari và Apple xử lý nó một cách tự nhiên. Chrome hỗ trợ HEVC phần cứng trên các hệ thống tương thích. Hỗ trợ Firefox khác nhau tùy theo nền tảng. Khoảng 75% người dùng web có thể phát H.265 mà không gặp vấn đề gì.

AV1 được hỗ trợ trong Chrome, Firefox, Edge và các phiên bản Safari mới hơn. Khoảng 85% lưu lượng truy cập web có thể phát AV1 và con số này tăng lên khi các thiết bị cũ ngừng hoạt động. YouTube, Netflix và Twitch đã sử dụng AV1 để phân phối tới các khách hàng được hỗ trợ.

cho khả năng tương thích tối đa và không đau đầu: sử dụng H.264. Nó chơi ở mọi nơi mà không có ngoại lệ. Đây là lựa chọn phù hợp cho nội dung có thể tải xuống, tệp đính kèm email và các tình huống mà bạn không thể điều khiển thiết bị phát lại.

cho Quy trình làm việc tập trung vào Apple và nội dung 4K: H.265 tiết kiệm 25-40% kích thước tệp với sự hỗ trợ phần cứng tốt trên các thiết bị Apple. Sự khác biệt thực sự thể hiện trên 4K - một bộ phim dài hai giờ ở H.264 ở 4K có thể là 25 GB, so với 16 GB ở H.265.

cho phát trực tuyến web và kiểm chứng tương lai: AV1 cung cấp khả năng nén tốt nhất và không mất phí cấp phép. Nếu bạn có đủ thời gian mã hóa và khán giả của bạn sử dụng các trình duyệt hiện đại thì AV1 là lựa chọn hiệu quả nhất hiện có.

cho tải lên phương tiện truyền thông xã hội: gắn bó với H.264. Các nền tảng như Instagram, TikTok và Twitter vẫn mã hóa lại video của bạn. Tải lên ở H.264 đảm bảo nền tảng có được nguồn sạch để hoạt động.

Nguyên nhân gây nhầm lẫn phổ biến là sự khác biệt giữa codec và container. Video H.264 đi vào bên trong các thùng chứa MP4 hoặc MKV. Video AV1 đi vào bên trong vùng chứa WebM hoặc MP4. Vật chứa là vật bao bọc; codec là thuật toán nén thực tế.

Nếu bạn cần chuyển đổi giữa các định dạng vùng chứa, bạn có thể chuyển đổi MKV sang MP4 hoặc chuyển đổi WebM sang MP4 mà không cần mã hóa lại video - chỉ cần đóng gói lại video. Việc này mất vài giây chứ không phải vài phút.

H.264 là sự lựa chọn phổ biến an toàn với phạm vi phủ sóng 100% thiết bị. H.265 tiết kiệm 25-40% kích thước tệp nhưng có độ phức tạp về cấp phép và hỗ trợ trình duyệt không nhất quán. AV1 cung cấp khả năng nén tốt nhất (nhỏ hơn 50% so với H.264) và miễn phí bản quyền nhưng mã hóa chậm. Để phân phối trên web, hãy cân nhắc việc phân phối AV1 với dự phòng H.264. Đối với bộ nhớ cục bộ và quy trình làm việc của Apple, H.265 là điểm cân bằng giữa khả năng nén và khả năng tương thích.