HM、AV1、VTM编码器的主客观质量评价

近年来视频编码标准的快速发展，推动着视频编码器的更新换代，而对于这些编码器的编码质量、编码效率等的评价仍不够充分。来自布里斯托大学的Fan Zhang在AOMedia 2019 Research Symposium上进行了题为“Evaluating Video Codecs Through Objective and Subjective Assessments”的演讲，分别对HM、AV1和VTM三种编码器进行了主客观质量评价。

Fan Zhang首先介绍了参与此次对比的三个编码器以及相关配置。本次测试使用的编码器分别为HM-16.18、VTM-4.01和AV1，其中AV1包含V0.1.0（2018.05.30）和V1.0.0（2019.10.01）这两个版本。编码配置尽量接近，其中I帧间隔为64，GOP大小为16，对于AV1还使用了一些推荐的或者最优的配置。另外，对于最新版本的AV1，由于测试时间受限，只进行了客观质量评价，而对于其他三者，均进行了主、客观质量评价。9个5秒、10比特位深、60帧率的4K视频序列被用于编码测试，其中3个序列是固定相机的画面，3个序列包含像水流、树叶等动态纹理，3个序列包含相机的运动。为了丰富测试场景，这9个序列还通过下采样等方法分别得到HD和HD-DO（动态优化）序列，并对每个不同的分辨率设置了多组目标码率。

接下来Fan Zhang展示了4个编码器在客观质量评价指标（PSNR和VMAF）下的分数，相对于HM，总体上均呈现出VTM编码效率（码率节省）大于AV1-V1.0.0大于AV1-V0.1.0大于HM。但是在主观质量上，却呈现出VTM大于HM大于AV1的趋势，在HD下尤为明显。Fan Zhang举了一个AV1编码造成失真的例子解释了这一结果。通过主观测试，也再次证明了VMAF指标相较于PSNR、SSIM等传统客观指标更接近主观MOS分，但是距离完美还有很长一段距离。

最后Fan Zhang展示了4个编码器的复杂度。AV1和VTM的复杂度都远远大于HM，但是AV1新版本的复杂度已经降低到原来的约三分之一，约为VTM的二分之一。而且本次测试也证明了动态优化后的视频对码率节省有相当大的帮助，尤其是基于学习的优化有较大潜力。