Кодеки для видео. Что выбрать для обработки

Кто имеет свою домашнюю фильмотеку, вы наверняка замечали, что фильмы могут занимать разный объём, в зависимости от качества и разрешения, кодека и контейнеров, продолжительности и картинки (разрешение, соотношение сторон). В 25-м году много накачал старых и не очень фильмов UpscaleAI, поэтому фильмы в современной обработке весят по 10-20+ ГБ, чаще от 7-ми или меньше и до 15-ти ГБ. Если авторы раздач не стали пережимать их во что-то более современное и с лучшими соотношением качество/размер выходного файла, этот размер фильма заметно превышает минимально возможный.

Идея написания появилась из этого — пренебрежение к месту и трафику при передаче видео файлов. Этим всерьёз озабочены разве что большие компании, продающие мультимедийные материалы, вкладывающиеся в разработку и внедрение современных и актуальных кодеков, таких, как AV1 и AV2.

Теория

Актуальные и не очень кодеки на 2025 год

H.264/AVC

• Самый универсальный кодек
• Поддерживается почти всеми устройствами
• Менее эффективен, но остаётся стандартом для совместимости
• Крайне устаревший

H.265/HEVC

• Позволяет сжимать 4K-видео почти вдвое сильнее, чем H.264, без потери качества
• Поддерживается многими телевизорами, смартфонами и медиаплеерами
• Требует лицензирования, что ограничивает его распространение

VP9

• Разработан Google, бесплатен.
• Хорош для потоковой передачи, особенно на YouTube.
• Уступает AV1 в эффективности, но имеет широкую поддержку

AV1

• Открытый и бесплатный кодек от AOMedia
• Обеспечивает сжатие на ≈50% эффективнее, чем VP9, при том же качестве
• Широко используется в стриминге (YouTube, Netflix)
• Поддерживается большинством современных браузеров и устройств

AV2 (ожидается в конце 2025 года)

• Преемник AV1 от AOMedia
• Обещает ещё более высокую эффективность сжатия
• Будет бесплатным и открытым

H264/AVC

Кодеки x264 и H.264 часто путают, но это разные понятия: H.264 — это стандарт сжатия видео, а x264 — программная реализация этого стандарта с открытым исходным кодом, доступная нам, обычным пользователям, в своих системах и прикладном ПО. H.264 (также известный как AVC) определяет, как видео должно кодироваться и декодироваться, в то время как x264 — это конкретный инструмент, который использует этот стандарт, в основном с нагрузкой на центральный процессор (CPU).

Данный кодек я не могу назвать современным, глядя на его почтенный возраст и дату выхода, однако раздачи фильмов/сериалов часто кодируются именно в нём, из-за чего выходные файлы занимают не прилично много места на диске, и этот трафик ложится нагрузкой на пропускную способность канала связи.

HEVC (H.265) — уходящая эра

HEVC остаётся в использовании, особенно в медиапроизводстве и на устройствах Apple, но его распространение сдерживается:

• Необходимостью платить отчисления
• Растущей конкуренцией со стороны AV1

Многие эксперты отмечают, что HEVC постепенно уступает место AV1 в стриминге. Однако нам никто не запретит использовать его в локальной обработке видео. Более того, он иногда является более эффективным для сжатия видео, особенно это заметно на примере видео небольшого размера. Даже моя старушка GTX1060 имеет поддержку аппаратного кодирования NVENC, а поддержку AV1 имеют не все современные карточки либо может быть только что-то одно (кодирование или декодирование).

Бывает, что при кодировании маленьких видео с помощью nvenc размер файла может увеличиваться, это происходит потому что:

- Аппаратный кодировщик NVENC оптимизирован под скорость, а не под максимальное сжатие. Он работает быстрее, но менее эффективно сжимает данные по сравнению с программным кодировщиком libx265, особенно на коротких или уже сжатых видео.

- Маленькие видео (до 500 МБ) уже бывают сжаты. При перекодировании в HEVC без точной настройки битрейта NVENC может повысить качество (и размер), так как по умолчанию использует менее агрессивные настройки сжатия.

- Разные реализации кодеков: hevc_nvenc (аппаратный) и libx265 (программный) используют разные алгоритмы и предустановки. libx265 может достичь меньшего размера при том же визуальном качестве, но медленнее.

- Отсутствие полноценной двухпроходной кодировки в некоторых версиях NVENC снижает эффективность сжатия на коротких роликах.

AV1 — лидер эффективности

AV1, разработанный альянсом AOMedia (в который входят Google, Apple, Amazon, Netflix и др.), стал основным кодеком для потокового вещания в 2025 году. Его преимущества:

• Сжатие на 30-50% эффективнее, чем у VP9 и HEVC, при том же качестве.
• Бесплатен и открыт — не требует лицензионных отчислений.
• Оптимизирован для 4K/8K, HDR, VR/AR и WebRTC.
• Поддерживается ведущими платформами: YouTube, Netflix, Twitch.

AV2 — кодек будущего

Альянс AOMedia анонсировал AV2, выпуск которого ожидается в конце 2025 года. Это не просто обновление, а «основа будущего технологического стека». Особенности AV2:

• Дальнейшее повышение эффективности сжатия;
• Улучшенная поддержка VR/AR и многопоточного вещания (несколько видео в одном потоке);
• Поддержка разделения экрана и расширенного динамического диапазона;
• Сохранение открытости и бесплатности.

VP9 — используется на YouTube, но уступает AV1 по эффективности.

H264 — остаётся стандартом для совместимости, особенно в устаревших системах и видеонаблюдении, но так же значительно уступает H265 по эффективности сжатия, компенсируется повышенной нагрузкой на канал передачи информации.

Сравнение видеокодеков H.264 и H.265

Ниже представлена таблица сравнения ключевых характеристик видеокодеков H.264 (AVC) и H.265 (HEVC), основанная на анализе их технологий, эффективности и применения.

H.265 (HEVC) обеспечивает примерно на 30-50% лучшее сжатие, чем H.264. Это означает, что при одинаковом качестве видео, файл в H.265 будет в полтора-два раза меньше, или при том же размере битрейта — качество будет выше. Имеет преимущества, актуальные для нынешнего времени, в отличие от прародителя.  Хорошо справляется с движением и деталями, но на очень низких битрейтах может сглаживать мелкие текстуры.

Сравнение кодеков AV1 и H.265

AV1

AV1 является наиболее эффективным из трёх: по сравнению с H.264 позволяет снизить битрейт на ≈50%, а по сравнению с H.265 — ещё на ≈20-30% при том же качестве. Особенно эффективен в сложных сценах (градиенты, плавные переходы, высокое разрешение 4K+). Однако требует значительно больше вычислительных ресурсов как для кодирования, так и для декодирования. Поддержка аппаратного декодирования растёт (новые GPU, смартфоны, Smart TV), но всё ещё уступает H.265.

Чем эффективнее кодек, тем меньше битрейт нужно для сохранения качества. AV1 — лучший выбор для экономии трафика и хранения (например, на YouTube), а H.265 — оптимальный баланс между эффективностью и совместимостью с текущими устройствами.

Битрейт видео

Битрейт видео — это количество данных (битов), передаваемых или обрабатываемых в секунду при воспроизведении или записи видео. Он измеряется в килобитах в секунду (кбит/с) или мегабитах в секунду (Мбит/с). Битрейт напрямую влияет на качество видео: чем выше его значение, тем больше информации передаётся за секунду, что обычно означает более высокое качество изображения, меньшее количество артефактов сжатия и лучшую детализацию. Однако высокий битрейт также увеличивает размер файла и требует большей пропускной способности при потоковой передаче. 
Битрейт является ключевым параметром при экспорте, стриминге и хранении видео, и его оптимальное значение зависит от разрешения, частоты кадров, используемого кодека и целевой платформы. Кодеки напрямую влияют на эффективность сжатия видео при заданном битрейте. H.265 (HEVC) и AV1 — это более современные кодеки по сравнению с H.264, и они позволяют достичь того же визуального качества при значительно более низком битрейте.

Разрешение

Сжатие AV1 сильно зависит от разрешения — чем выше разрешение видео (например, 4K или 8K), тем эффективнее работает кодек.

Исследования Facebook показывают:

• Для 1080p видео AV1 обеспечивает на 37-45% лучшее сжатие по сравнению с VP9.
• Для 360p разрешения выигрыш составляет 27-36%.
• При этом для низких разрешений (например, 720p) эффективность может быть ниже — в некоторых случаях файлы AV1 могут быть даже крупнее, чем H.264 или VP9.

Таким образом, AV1 наиболее выгоден для высоких разрешений, где его сложные алгоритмы могут эффективно сжимать детализированный контент.

Настройки

AV1 — более сложный кодек, и его эффективность сильно зависит от настроек: при неправильной конфигурации он может хуже сжимать, чем H.265. Кроме того, некоторые реализации AV1 (особенно программные) не используют все возможности кодека, такие, как адаптивное шумоподавление, тайлинг, настройка под тип контента (tune=0/1/3) или управление качеством (AQ-mode). Также AV1 может сильнее сжимать динамичные сцены, но хуже — статичные или простые, если параметры не подобраны корректно.

Ниже представлено сравнение ключевых аспектов H.264, H.265 и AV1, чтобы прояснить, почему H.265 может быть более предпочтительным выбором в ряде сценариев.

H.265 обеспечивает вдвое лучшее сжатие, чем H.264, при одинаковом качестве видео, что позволяет сократить битрейт на 50%. AV1 превосходит H.265 ещё на 20-30%, особенно на высоких разрешениях. Однако в реальных условиях, особенно при ограниченной вычислительной мощности, разница в качестве между H.265 и AV1 может быть незаметна, в то время как нагрузка на систему заметна. Таким образом, при схожем визуальном результате H.265 может быть более выгодным выбором, поскольку требует меньше ресурсов, чем AV1, и при этом значительно эффективнее H.264.

В моей практике при пережатии видео H264 → H265 его размер уменьшался в 2-5 раз. Например, фильм «Doom» (05) изначальным весом 13,3 ГБ в H264 и DTS был ужат до 2,0 ГБ благодаря кодированию в HEVC и Opus, то есть размер выходного файла был уменьшен в 6,65 раз. А фильм «Охота на пиранью» (06) был ужат с 22,9 ГБ до 7,2 ГБ, то есть в 3,18 раза.

AV1 плохо подходит для устройств со средними характеристиками, особенно в реальном времени (VR-трансляции, видеонаблюдение, мобильные стримы). H.265, несмотря на более высокие требования по сравнению с H.264, остаётся лучшим компромиссом между эффективностью и нагрузкой.

Требования к оборудованию

• H.265: Поддерживается аппаратным ускорением в большинстве современных процессоров (Intel, AMD, Apple, Qualcomm).
• AV1: Требует новых чипов (например, NVIDIA RTX 30/40, Apple M1+, Intel 11-го поколения и новее). Даже при аппаратной поддержке кодирование AV1 остаётся медленным.

libsvtav1 и libaom-av1 — это два разные программные реализации кодека AV1, каждый из которых имеет свои сильные и слабые стороны. libaom-av1 является референсным кодеком, разработанным самой AOMedia, и считается эталоном качества и эффективности сжатия, обеспечивая высококачественный вывод, особенно при высоких уровнях сжатия. Он часто используется как эталон для сравнения других кодеков, но может быть медленнее по сравнению с другими вариантами.

В свою очередь, libsvtav1 разработан Intel и Netflix и известен своей высокой скоростью и эффективностью, особенно при использовании аппаратного ускорения. Он предлагает два основных режима: Low-Delay Mode для реального времени (например, видеоконференции, облачные игры) и Random Access Mode для видеозаписей по требованию, где важна максимальная эффективность сжатия. libsvtav1 поддерживает 14 различных предустановок (preset), что делает его гибким для различных сценариев, от высокоскоростной кодировки до высококачественного транскодирования. При использовании предустановок 0-6 libsvtav1 демонстрирует превосходство по эффективности сжатия по сравнению с libx265, а при предустановке 0 его качество близко к libaom-av1, хотя и немного уступает ему.

Сравнение по метрикам качества показывает, что при одинаковых значениях CRF (Constant Rate Factor) libaom-av1 обычно достигает лучших результатов по PSNR и SSIM, что указывает на более высокое качество изображения. Однако libsvtav1 может превосходить libaom-av1 в скорости кодировки, особенно на мобильных и встраиваемых системах, где libsvtav1 показывает значительно лучшую производительность по сравнению с libaom-av1. Например, на процессоре Snapdragon 680 libsvtav1 достигает 2,8 FPS при 480p, в то время как libaom-av1 — всего 1,2 FPS.

Также стоит отметить, что libsvtav1 лучше использует многопоточность по умолчанию, в отличие от libaom-av1, где опция fp-mt не включена по умолчанию, что может ограничивать его производительность. Кроме того, libsvtav1 активно развивается и обновляется.

Таким образом, выбор между libsvtav1 и libaom-av1 зависит от приоритетов: если важна максимальная эффективность сжатия и качество, libaom-av1 предпочтительнее; если важна скорость кодировки, особенно в реальном времени, libsvtav1 является более подходящим выбором.

Технические особенности AV2

AV2 сохраняет гибридную блочную структуру, знакомую по AV1, но внедряет фундаментальные математические и алгоритмические улучшения:

• Увеличенные блоки кодирования: до 128×128 пикселей (против 64×64 в AV1), что эффективнее сжимает однородные области.
• Улучшенное внутрикадровое предсказание: более точное предсказание пикселей внутри кадра за счёт адаптивного разбиения блоков.
• Улучшенное межкадровое предсказание: продвинутые методы компенсации движения, включая субпиксельную компенсацию и множественные опорные кадры.
• Параллельная обработка на уровне кадра (frame-level multi-threading): ускоряет кодирование за счёт эффективного использования нескольких ядер процессора.
• Поддержка HDR10+, WCG и высоких частот кадров: обеспечивает кинематографическое качество изображения.

Важно отметить, что AV2 не полагается на ИИ-алгоритмы, а использует традиционные, но сильно оптимизированные методы сжатия.

Финальная спецификация AV2 ожидается в конце 2025 года. К этому времени будут утверждены все ключевые инструменты и синтаксис кодека. Уже сейчас тесты от Netflix и других участников AOMedia показывают впечатляющие результаты.

Хотя массовое внедрение займёт время, AV2 имеет все шансы стать новым стандартом для потоковой передачи, особенно в условиях роста спроса на энергоэффективность и качество изображения.

Прикладное ПО для обработки видео в Linux

ffmpeg

Инструмент для CLI обработки, предустановлен во многих системах либо легко устанавливается из репозиториев большинства дистрибутивов. Имеет широкие возможности, но требует ручной настройки, знания команд и понимание результата. Вот несколько примеров из записей моих. В интернете много статей, где количество примеров команд огромно, спектр возможностей намного шире, чем просто кодирование.

ffmpeg -i input.avi output.mp4 — конвертировать в .mp4
ffmpeg -i input.mp4 -c:v h264_nvenc -c:a copy output.mp4 — аппаратное ускорение nVidia
ffmpeg -i "имя" -c:v hevc_nvenc -crf 25 -c:a copy "видео h265.mp4"
№перекодировать видео в mp4 c кодеком h265 и параметров crf 25
ffmpeg -i "имя" имя.webp — конвертировать в аналог gif
ffmpeg -i input.avi -c:v libvpx-vp9 -c:a libmp3lame -b:v 7000k (битрейт видео) -b:a 256k (битрэйт аудио) output.mp4
#пример использования vp9 для видео и mp3 для аудио
ffmpeg -i inputfile.avi -c:v libx264 -crf 23 -preset fast -c:a libmp3lame outputfile.mp4
ffmpeg -i 'имя.mp4' -c:v hevc_nvenc -c:a copy 'имя h265.mp4'
-c:v hevc_nvenc -b:v 2M -maxrate 2M -bufsize 4M   

HandBrake

Страница в каталоге ПО. Я стал использовать только в этом году. Со второй попытки оказался весьма удобным и функциональным средством для обработки видео после ffmpeg в консоли. Функционал программы раскрылся как более гибкий и широкий, чем голая командная строка. Имеет поддержку HEVC, QVC, VCE/VCN и много настроек и возможностей. Вообще, программа русифицирована, но после одного обновления интерфейс сменился на английский. К этому времени я в ней уже освоился, поэтому мне локализация не мешает.

Aviator

Вот ещё одно простое приложение, которое позволяет обрабатывать видео и звук, затем упаковывая это всё в контейнер — Aviator.

Железная часть (аппаратная)

Аспект, который затрагивал меня для выбора видео ускорителя.  Аналогами кодека HEVC (H.265) для AMD и Intel являются их собственные аппаратные кодеки, предназначенные для ускорения процесса кодирования и декодирования видео.

Для AMD это AMF (Advanced Media Framework), который предоставляет доступ к аппаратному кодировщику VCE (Video Coding Engine), впервые представленному в 2011 году с сериями Radeon HD 7000. AMF является библиотекой, разработанной для использования аппаратного ускорения VCE, и поддерживает кодирование HEVC. AMD VCE (Video Coding Engine) и VCN (Video Core Next) — это технологии аппаратного кодирования видео от AMD, поддерживаемые в HandBrake.

• VCE — более старая технология, отвечающая за аппаратное кодирование (в основном H.264), доступна в GPU серии Radeon Polaris (RX 400/500) и Vega.

• VCN — преемник VCE, появился с APU серии Raven Ridge (2017) и используется в GPU на архитектурах RDNA и RDNA2 (RX 5000 и RX 6000). VCN объединяет функции кодирования (VCE) и декодирования (UVD).

Для Intel аналогом HEVC является QSV (Quick Sync Video), который также был выпущен в 2011 году и интегрирован в процессоры Intel начиная с архитектуры Sandy Bridge.  Эти кодеки позволяют выполнять кодирование видео с высокой скоростью и энергоэффективностью, используя специализированные блоки графического процессора, в отличие от программного кодирования на центральном процессоре.

Нагрузка на ЦП

При кодировании видео в HEVC с использованием аппаратных технологий нагрузка на ЦП зависит от типа ускорения:

Intel Quick Sync Video (QSV) обеспечивает наибольшее снижение нагрузки на ЦП. Использует GPU Intel для кодирования, декодирования и части фильтров, что позволяет разгрузить ЦП до 10-30%. Особенно эффективно на слабых системах.

NVIDIA NVENC на GPU выполняет только кодирование, декодирование и фильтры — на ЦП. При этом нагрузка ЦП снижается, но остаётся значительной — около 40-60%, так как ЦП обрабатывает основной конвейер. NVENC минимизирует задержки и не конкурирует с игровыми задачами.

AMD VCN аналогично NVENC — только кодирование на GPU, всё остальное (декодирование, фильтры, субтитры) — на ЦП. Нагрузка ЦП остаётся высокой — 70-100%, особенно при сложных настройках.

QSV наилучшим образом разгружает ЦП, NVENC обеспечивает баланс скорости и качества, VCN — наименее эффективен в разгрузке ЦП, несмотря на быстрое кодирование.

Заключение

H.265 оказывается более предпочтительным по сравнению с AV1 не из-за лучшего сжатия, а из-за лучшего баланса между эффективностью, совместимостью и вычислительной нагрузкой. Он обеспечивает значительное улучшение по сравнению с H.264, поддерживается широким спектром устройств и не требует экстремальных ресурсов, как AV1. В то время как AV1 — технологически более продвинутый и открытый кодек, его внедрение сдерживается практическими ограничениями, делая H.265 оптимальным выбором для многих текущих приложений. Берегите место на HDD и SSD заранее, до того, как оно закончится, экономьте трафик свой и других пользователей.

Если тема найдёт отклик, быть продолжению. Я так и не придумал, как сделать материал интересным и привлекательным, он носит исключительно технический характер и мало тут просто вставить картинок красивых, разница будет не в них, а в цифрах при подсчёте размера файла. Плюс материал несколько раскрывает один из вопросов на форуме по обработке видео и звука. Для себя я выяснил вопрос о разработчиках видеокарт и прояснил некоторые тёмные моменты.