LCEVC (MPEG-5 Part 2): улучшенный слой поверх любого кодека

TL;DR

LCEVC – это тонкий программный слой, накладываемый поверх существующего видеокодека (H.264, HEVC, VP9, AV1 или VVC), который повышает чёткость изображения при меньшем битрейте без необходимости нового аппаратного декодера. Базовый кодек кодирует видео в пониженном разрешении, аппаратный чип декодирует его стандартным способом, а LCEVC поверх добавляет два небольших корректирующих слоя – так называемые остатки (residuals), – которые восстанавливают изображение и доводят его до полного разрешения уже на стороне программного обеспечения. Независимые тесты показывают экономию битрейта на 28–50% при одинаковом качестве и ускорение кодирования в 2–3 раза по сравнению с тем же базовым кодеком, работающим в полном разрешении. По состоянию на май 2026 года LCEVC стал обязательным в бразильском вещательном стандарте TV 3.0 / DTV+, интегрирован в GStreamer 1.26 и Shaka Player 4.3+, а лицензирование осуществляется компанией V-Nova по опубликованной тарифной сетке.

Почему это важно

У каждой команды, работающей со стримингом, видеонаблюдением или конференц-связью, одна и та же арифметика: полоса пропускания дорогая, счёт за CDN растёт прямо пропорционально времени просмотра, а переход на новые кодеки – VVC, AV1 или будущий AV2 – требует долгих циклов обновления оборудования, прежде чем большинство зрителей сможет их воспроизводить. LCEVC предлагает иной подход: вы оставляете существующий аппаратный декодер H.264 или HEVC, который уже есть в каждом телефоне, браузере и телевизоре, и добавляете к нему программный слой, который сегодня закрывает 30–50% разрыва по эффективности по сравнению с AV1 – на устройствах, которые уже есть у пользователей. Эта статья – для продакт-менеджера, выбирающего стратегию развития кодеков; для инженера стриминговой платформы, которому нужно сократить расходы на трафик вдвое, не нарушая работу на iOS и Roku; и для основателя OTT-сервиса, который прочитал про AV1 и хочет понять: LCEVC – это кратчайший путь или временная уловка.

Что такое LCEVC на самом деле

Полное название – Low Complexity Enhancement Video Coding. Номер стандарта – ISO/IEC 23094-2:2021, часть семейства MPEG-5. Его утвердил комитет ISO/IEC JTC1 SC29 – тот же, что разрабатывал стандарты MPEG-2, H.264 и HEVC.

LCEVC – это не кодек в обычном смысле. Обычные кодеки, такие как H.264 или AV1, принимают на вход необработанное видео и выдают самодостаточный сжатый битстрим. LCEVC работает иначе: он принимает два входных сигнала и генерирует дополнительный (улучшающий) битстрим. Эти два входа – оригинальное видео в полном разрешении и результат работы другого кодека, который мы назовём базовым, с тем же видео, но в пониженном разрешении. Задача LCEVC – эффективно закодировать разницу между этими двумя изображениями так, чтобы объём передаваемых данных был значительно меньше, чем экономия полосы пропускания, достигнутая базовым кодеком за счёт снижения разрешения.

Если базовый кодек – H.264 и мы запускаем его в половинном разрешении по каждой оси (то есть на четверти пикселей), а поверх накладываем LCEVC-слой, который восстанавливает изображение до полного разрешения, мы обычно выигрываем 28–40 % по битрейту по сравнению с H.264 на полном разрешении. Картинка становится лучше, файл – меньше. Кодирование ускоряется, потому что основная нагрузка приходится на четверть пиксельного бюджета.

Эта идея – «использовать привычный кодек на низком разрешении и дополнить тонким слоем» – то, что команда LCEVC называет codec-agnostic enhancement, улучшением, не зависящим от кодека. В принципе она не нова: Scalable Video Coding (SVC) добавлял масштабируемые расширения в H.264 и HEVC. Новизна LCEVC в том, что улучшающий слой изначально проектировался так, чтобы работать в чистом софте с разумным энергопотреблением, а тяжёлый базовый декодирование оставлялось на аппаратной кремниевой логике, уже имеющейся в устройстве. Никаких новых чипов выпускать не нужно.

Нажмите, чтобы увеличить

Короткая история

Работу начали внутри V-Nova – лондонской компании, основанной в 2011 году Гвидо Мерди и Пьером Луиджи Феррарой. В 2018 году V-Nova представила в MPEG свою технологию под названием Perseus как предложение по улучшению кодека. В октябре 2018 года MPEG объявил Call for Proposals, утвердил техническую спецификацию на 132-й сессии в октябре 2020 года и опубликовал стандарт как ISO/IEC 23094-2 в ноябре 2021 года. Поправка 2024 года (Amendment 1) добавила уровни профиля для более высоких разрешений и большей битовой глубины.

Эталонный энкодер называется LTM (LCEVC Test Model). Эталонный декодер – LCEVCdec – опубликован под лицензией BSD-3-Clause на github.com/v-novaltd/LCEVCdec. Компания V-Nova предоставляет коммерческий энкодер-SDK, который интегрируется с основными базовыми энкодерами: x264, x265, libvpx, libaom, SVT-AV1, NVENC, Intel Quick Sync, Xilinx, MainConcept и NETINT.

Как работает LCEVC, шаг за шагом

Пройдёмся по кодированию пайплайна сверху донизу – по одной новой идее на каждом шаге.

Шаг 1 – уменьшение разрешения

Энкодер берёт исходное видео в полном разрешении и уменьшает каждый кадр вдвое по обеим осям. Кадр 3840×2160 (UHD) превращается в 1920×1080, а кадр 1920×1080 – в 960×540. Сам процесс масштабирования не стандартизован: энкодер может использовать любой фильтр – обычно Lanczos или простой билинейный. Четверть пикселей означает примерно четверть вычислительной нагрузки для базового кодека.

Шаг 2 – базовое кодирование

Уменьшенное видео поступает в базовый кодек: H.264, HEVC, VP9, AV1, EVC или VVC. Базовый кодек выполняет всё стандартное: оценку движения, предсказание, преобразование, квантование и энтропийное кодирование. На выходе получается обычный битстрим в формате H.264 (или HEVC, или AV1, или VVC), который может воспроизвести любой существующий декодер в мире. Если плеер не поддерживает LCEVC, он видит только низкоразрешённый поток и воспроизводит его. Такой подход обеспечивает прямую совместимость по построению.

Шаг 3 – базовое декодирование (внутри энкодера)

LCEVC-энкодеру необходимо знать, что увидит базовый декодер со стороны зрителя, поэтому он запускает базовый декодер на своём выходе. В результате получается реконструированное видео с низким разрешением, качество которого немного ниже, чем на шаге 2, из-за потерь, вызванных квантованием в базовом кодеке.

Шаг 4 – остатки подслоя L−1

Энкодер вычитает реконструированное низкоразрешённое видео из уменьшенной копии оригинала. Полученная разница называется остатком (residual) – это разрежённый, в основном нулевой образ, содержащий края, кольцевые артефакты и текстуру, которую базовый кодек не смог сохранить. Этот остаток – первый подслой, обозначаемый как L-1. Его обрабатывают с помощью небольшого преобразования в духе Hadamard размером 2×2 или 4×4, квантуют и энтропийно кодируют с помощью быстрого специализированного кодера. Результат затем прибавляется обратно к реконструированному низкоразрешённому видео, в результате чего получается «скорректированная база».

Шаг 5 – апскейлинг

Скорректированная база удваивается по каждой оси с помощью нормативного апскейлера. «Нормативный» означает, что стандарт определяет точный математический фильтр – каждый соответствующий декодер увеличивает изображение одинаково, а энкодер заранее знает, какую именно картинку увидит декодер на следующем шаге. Стандарт поддерживает ограниченный набор ядер апскейла, и энкодер может указать, какое из них использовать в данном кадре.

Шаг 6 – остатки подслоя L-2

Увеличенная скорректированная база теперь представлена в полном разрешении, но ей не хватает детализации. Энкодер вычитает её из оригинала – получается второй остаток, подслой L-2, также разреженный и насыщенный краями. Этот остаток L-2 трансформируется, квантуется и подвергается энтропийному кодированию.

Шаг 7 – временное предсказание (опционально)

Перед кодированием L-2-остатка энкодер может для каждого блока 32×32 вычесть соответствующий остаток из предыдущего кадра. Многие остатки остаются неизменными между соседними кадрами – например, край на том же месте даёт одинаковый край в остатке. Поэтому вычитание остатка предыдущего кадра из текущего приводит к более слабому сигналу, который легче закодировать. Такой подход называется временным предсказанием. Он использует нулевые motion vectors – без поиска движения и без попиксельной компенсации, просто «этот блок 32×32 похож на аналогичный блок в предыдущем кадре». Энкодер может включать или отключать это предсказание по каждому блоку и по каждому кадру – управляющий сигнал занимает всего один бит.

Это весь пайплайн. Ни deblocking-фильтра, ни SAO, ни ALF, ни перебора rate-distortion по сотням режимов. Кодеры остатков L-1 и L-2 сделаны специально компактными – отсюда и low complexity в названии.

Нажмите, чтобы увеличить

Декодирование

Декодер проходит тот же пайплайн, но в обратном порядке. Базовый декодер – как правило, аппаратный H.264-, HEVC- или VVC-декодер, уже встроенный в устройство, – обрабатывает стрим с низким разрешением. Программный LCEVC-декодер извлекает L-1-остатки, добавляет их к базовой реконструкции, выполняет апскейлинг, декодирует L-2-остатки и, при включённом временном предсказании, применяет его. В результате кадр выводится на дисплей в полном разрешении.

Принципиальный момент: базовое декодирование выполняется на уровне железа и занимает основную часть тактов. LCEVC-софт-слой добавляет всего 10–20% к этой нагрузке. На среднем Android-устройстве или пятилетнем смарт-ТВ это укладывается в вычислительный бюджет – устройство и так способно нативно декодировать поток в более высоком разрешении. С LCEVC качество изображения остаётся прежним, битрейт снижается, а энергопотребление зачастую тоже – ведь базовое декодирование происходит с использованием лишь четверти пиксельного бюджета.

Цифры – производительность в 2026

Производительность LCEVC – самая цитируемая и чаще всего искажаемая характеристика. Честный итог: всё зависит от базового кодека, типа контента и диапазона битрейтов. Наиболее достоверные опубликованные данные – из тестовых измерений MPEG 2021 года и из рецензируемых публикаций, появившихся с тех пор.

Экономия BD-рейта (меньший битрейт при одинаковом качестве)

Bjontegaard Delta rate (BD-rate) – стандартный способ сравнения кодеков при одинаковом качестве. BD-rate −30% означает: «этот кодек использует на 30% меньше битрейта, чем эталон, чтобы достичь того же качества на сетке рабочих точек». Отрицательное значение – это экономия.

Закономерность устойчивая: выигрыш LCEVC над базовым кодеком максимален, когда базовый кодек самый старый (H.264), и минимален – когда он самый новый (VVC). Интуитивно: низкоразрешённый поток H.264 оставляет много деталей «на полу»; LCEVC есть что восстанавливать. Низкоразрешённый VVC уже очень хорош – восстанавливать почти нечего.

Скорость кодирования

Статья SPIE 2022 года сравнивала LCEVC-x264 с нативным x264 на процессоре Intel Xeon E3-1505M с 32 ГБ ОЗУ при разрешении 1080p60. LCEVC-x264 выполнил задачу за 42 % времени, необходимого нативному x264 для обработки полного разрешения. Это соответствует ускорению в 2,4 раза, поскольку основная вычислительная нагрузка x264 приходится на обработку лишь четверти пиксельного объёма.

Для стримингового сервиса, перекодирующего тысячи часов видео в день, ускорение в 2–3 раза напрямую снижает расходы на облачное кодирование. В экономическом анализе NETINT за 2024 год указано, что при замене нативного кодирования на LCEVC при одинаковом качестве достигается снижение потребления CPU и энергии на 50–70%.

Накладные расходы на декодирование

Накладные расходы на декодирование – ключевой вопрос, определяющий, можно ли вообще внедрять LCEVC в продакшн. На всех эталонных платформах, которые тестировала V-Nova – Android, iOS, Apple TV, веб, Linux – программный слой LCEVC добавляет 10–20% нагрузки на CPU к уже существующему аппаратному декодированию. Этот объём ресурсов – предел для дешёвого Android-телефона. На десктопных браузерах или смарт-ТВ запас производительности значительно выше.

Нажмите, чтобы увеличить

Где LCEVC уместен – пять реалистичных сценариев внедрения

LCEVC наиболее полезен в сценариях, где база установленных базовых кодеков уже зафиксирована, и оператор не может ждать обновления аппаратного обеспечения.

Форма 1 – продлить жизнь оборудования H.264

Вы – оператор OTT-сервиса, у которого 80% аудитории использует старые смарт-ТВ и STB с аппаратным декодированием H.264, но без поддержки AV1. Доставлять AV1 этой аудитории вы сможете ещё не скоро – возможно, только через годы. А вот LCEVC поверх H.264 можно внедрить уже сегодня: это всего лишь смена стрим-формата на CDN и обновление плеера. Каждый зритель, чей плеер поддерживает LCEVC, платит на 30–40% меньше за ту же картинку; остальные продолжают смотреть H.264 в более низком разрешении – но картинка остаётся смотрибельной.

Форма 2 – UHD на полосе, которая его не вмещает

Это форма Brazil TV 3.0 / DTV+. Бразильское правительство в августе 2025 года утвердило ATSC 3.0-транспорт с VVC в качестве базового кодека, LCEVC – как улучшающий слой, и MPEG-H Audio. Тесты TV 3.0 во время Олимпиады в Париже 2024 года демонстрировали передачу UHD при скорости 10 Мбит/с – меньше, чем 14 Мбит/с, требуемых для текущего HD-канала. Комбинация VVC + LCEVC позволяет экономить до 54% по сравнению с чистым VVC на сложном спортивном контенте. Первые STB и телевизоры под DTV+ от Hisense появятся в конце 2026 года; коммерческий запуск запланирован на период чемпионата мира по футболу FIFA. Это первый национальный стандарт, в котором LCEVC является обязательным по закону.

Форма 3 – снизить стоимость кодирования в пайплайне per-title

Вы управляете контент-библиотекой – медиаархивом, корпоративным видеосервисом, российской системой записи видеоконференций, телемедицинским архивом. Перекодируете тысячи часов контента в сутки. Ускорение кодирования в 2–3 раза на том же оборудовании – это реальная экономия в бюджете. NETINT и V-Nova приводят кейсы с 50–70%-ным снижением вычислительной нагрузки.

Форма 4 – расширить охват AV1 на устройствах со слабым AV1

Часть Android-устройств и телевизоров поддерживает аппаратное декодирование AV1, но только на базовых уровнях профиля. Комбинация LCEVC + AV1 позволяет таким устройствам получать полноценное изображение в формате UHD: базовый поток AV1, например, в разрешении 1080p, дополняется программным слоем LCEVC. Аппаратный чип обрабатывает доступный ему AV1, а LCEVC-слой повышает разрешение до 4K.

Форма 5 – видеонаблюдение и конференц-связь на edge

NVR в системах видеонаблюдения или WebRTC SFU часто одновременно перекодируют сотни потоков. Бюджет CPU ограничен, кодек – обычно H.264 или H.265, а изображение должно оставаться пригодным для ИИ-инференса. В течение 2026 года Edge AI and Vision Alliance будет публиковать кейсы LCEVC-пайплайнов, которые одновременно обслуживают и человека-зрителя, и последующий детектор объектов – при меньшем битрейте и меньших вычислительных затратах. Тот же принцип применим и в WebRTC, где базовый кодек – H.264 или VP8, а слой LCEVC добавляется к каждому потоку.

Лицензирование – то, что все понимают неправильно

LCEVC – патентованная технология, основным правообладателем которой является компания V-Nova. В отличие от HEVC, здесь отсутствует многопатентная фрагментация. V-Nova опубликовала письменную лицензионную рамку, что делает LCEVC одной из самых простых в плане лицензирования среди современных кодеков.

Заголовочные цифры, опубликованные 7 августа 2025 года:

• Бесплатная интеграция. Интеграция LCEVC в продукт – бесплатна. Энкодеры, декодеры, плееры, транскодеры – без платы за каждую реализацию.
• Бесплатно для бесплатных эфирных вещателей. Роялти не взимаются с наземных, спутниковых и кабельных сервисов, которые зритель смотрит бесплатно. Именно этот пункт позволил запустить бразильский DTV+.
• Роялти на потребительские устройства. Pay-TV STB, смарт-ТВ, смартфоны, планшеты – $0,20 за устройство. В эту сумму уже включена скидка «open access» для устройств, где LCEVC доступен ко всем базовым кодекам.
• Роялти на сервисы видеодистрибуции. Стриминговые платформы платят по количеству подписчиков. Для тех, кто подключился до 31 декабря 2026 года, действует годовой лимит выплат – $8 млн на сервис.

Для сравнения: пул-лицензирование HEVC через MPEG-LA, Velos Media и Access Advance, а также более 17 непулевых правообладателей, привело к тому, что эффективная роялти-плата за consumer-устройства HEVC приблизилась к $0,40–$1,20 на ТВ и STB к 2025 году (суммарно Access Advance Lite и MPEG-LA), тогда как роялти для стриминговых сервисов HEVC оказались в тупике. Единый пул LCEVC – одна из причин, по которой бразильский регулятор выбрал именно этот стандарт.

«Частая ошибка. Инженеры спрашивают: «LCEVC бесплатный, как AV1?» – нет, не бесплатный. AV1 – royalty-free и защищён публично доступным пулом (AOMedia). LCEVC – royalty-bearing, но с одной чёткой, письменной и предсказуемой тарифной сеткой. Вы платите за бесплатную интеграцию, небольшую плату с устройства и сервисный сбор, зависящий от объёма использования. На практике стоимость оказывается заметно ниже, чем у HEVC, а административные барьеры – существенно меньше.»

Как оценить LCEVC для своего сервиса – чек-лист

Это практическая версия вопроса «Нужно ли нам внедрять LCEVC в пайплайн?» Используйте её на 30-минутной встрече со сторонами: стриминг, продукт и финансы. Ниже – скачиваемый PDF, одностраничная печатная версия.

1. Какой у вас доминирующий базовый кодек? H.264 → сильный фит. HEVC → полезный фит. AV1 → меньший фит, но интересен для UHD. VVC → небольшая абсолютная экономия, но важна, если пропускная способность – главное ограничение.
2. Где ваши зрители? Mobile-ориентированная аудитория, legacy-стб, браузерная – интеграции LCEVC уже есть (Shaka Player 4.3+, GStreamer 1.26, ExoPlayer, VLCKit, dash.js). Apple TV нативно поддерживает LCEVC через V-Nova SDK; iOS-приложения используют LCEVC SDK напрямую.
3. Какой у вас бюджет на кодирование? Время облачного транскодирования линейно зависит от затрат. Ускорение в 2 раза при одинаковом качестве означает сокращение бюджета вдвое.
4. Насколько чувствителен счёт за CDN? Снижение битрейта на 30% при неизменном качестве снижает расходы на CDN (egress) примерно на 30%. Подставьте свои цифры.
5. Контролируете ли вы плеер? LCEVC требует плеер, который его поддерживает. Если вы поставляете свой плеер – контроль за вами; если зависите от прошивок сторонних STB – проверяйте дорожные карты вендоров.
6. Какова ваша терпимость к лицензированию? Готовы ли платить $0,20 за устройство и сервисный сбор с подписчика в обмен на выигрыш по битрейту и эффективности кодирования? Для большинства сервисов математика сходится.
7. Какой у вас тест-бюджет? Запланируйте пилот на четыре недели с 5% трафика на известном A/B-сегменте. Измеряйте VMAF на фиксированной лестнице энкодера, объём данных в CDN, QoE зрителя (ребафферы, время старта) и нагрузку CPU на плеере.

Скачать «LCEVC Deployment Readiness Checklist» (PDF)

Частые ловушки

«Ошибка – сравнивать LCEVC + H.264 с AV1 при одинаковом битрейте, но на разном оборудовании. Аппаратное декодирование AV1 в 2026 году доступно примерно на 30% устройств (по данным опроса Edge AI and Vision Alliance, январь 2026). LCEVC + H.264 работает в софте практически на 100% устройств. Правильное сравнение – «как выглядит изображение у моего пользователя сегодня», а не «что говорит спецификация кодека в отрыве от реальности».»

«Ловушка – считать, что стандартизованный даунскейлер фиксирован. Он не фиксирован. Энкодер выбирает даунскейлер; апскейлер стандартизован. Хороший Lanczos-даунскейл на стороне энкодирования – часть истории воспринимаемого качества, и это выбор оператора энкодера.»

«Ловушка – воспринимать LCEVC как конкурента AV1 или VVC. Это не конкурент. Это дополнительный слой. LCEVC накладывается на уже существующий базовый кодек и улучшает его. Вопрос на уровне продукта – «AV1 или VVC, с LCEVC или без?», а не «LCEVC или AV1?»

«Ловушка – забыть про плеер. Плеер без LCEVC, воспроизводя LCEVC-стрим, видит только низкоразрешённый базовый слой и показывает его. Изображение работает, но не в целевом разрешении. Либо поставляйте плеер с поддержкой LCEVC всем пользователям, либо организуйте параллельную цепочку для устаревших плееров.»

Где здесь Фора Софт

В проектах по видеоконференц-связи и видеонаблюдению, которые мы запускали, ограничивающим фактором почти никогда не был «последний кодек» – всегда это была установленная база декодерного оборудования на стороне пользователей. LCEVC хорошо вписывается в это ограничение. Мы прототипировали LCEVC поверх H.264 внутри WebRTC SFU-пайплайнов и на серверах телемедицинских архивов; в обоих случаях интеграция оказалась инженерно простой – один SDK, одна смена формата потока, одно обновление плеера. Для заказчиков в сфере e-learning и OTT мы сравниваем LCEVC с программным AV1-фоллбэком по регионам. Правильный выбор редко бывает одинаковым для всех устройств – и редко одинаковым на всех рынках.

Ключевые выводы

• LCEVC – это codec-agnostic улучшающий слой, а не полноценный кодек. Он повышает эффективность уже используемого базового кодека.
• Типичные экономии: 28–42 % битрейта при одинаковом качестве по сравнению с H.264 в одиночном режиме, 10–25 % – по сравнению с HEVC, 10–22 % – по сравнению с AV1, до 54 % – по сравнению с VVC на сложных UHD-контентах.
• Кодирование выполняется в 2–3 раза быстрее, чем у базового кодека при полной разрядности; декодирование добавляет 10–20 % нагрузки на CPU к аппаратному декодированию базового потока.
• Стандарт – ISO/IEC 23094-2:2021 с поправкой 2024 года; лицензия предоставляется компанией V-Nova, стоимость – 0,20 доллара США за устройство плюс сервисные сборы.
• Brazil TV 3.0 / DTV+ – первый национальный стандарт, в котором LCEVC обязателен; коммерческий запуск запланирован на чемпионат мира 2026 года.
• Поддерживается в GStreamer 1.26, Shaka Player 4.3+, MainConcept, NETINT, FFmpeg (через SDK); работает на iOS, Android, Apple TV и в вебе.

Что почитать дальше

• H.266 / VVC – технически отличный, рыночно слабый
• AV1: новый стандарт интернета в 2026
• Сравнительная таблица кодеков: MPEG-2, H.264, H.265, VP9, AV1, VVC