H.264 vs HEVC vs AV1: битрейт при равном качестве

Кратко

При сравнении на равном качестве, а не на равном битрейте, HEVC достигает того же VMAF, что и H.264, примерно при 44% меньшем битрейте, а AV1 – примерно при 55% меньшем, причём AV1 нужно примерно на 20% меньше битрейта, чем HEVC; это средние нашего house-бенчмарка, и они лежат внутри опубликованной литературы. Одно число скрывает больше, чем показывает: экономия меняется от примерно 35% на шумном спорте до более 60% на анимации, а цифра «AV1 против HEVC» колеблется от почти ничьей до более 40% в зависимости от метрики, битрейта и того, насколько свежий энкодер. Заявленная экономия – это ещё и среднее по всей лестнице качества, которую не смотрит ни один реальный зритель, поэтому сэкономленная полоса зависит от того, какие ступени стримят ваши зрители и что более высокая стоимость кодирования AV1 делает с экономикой. Эта статья показывает измеренные кривые, арифметику BD-rate за каждым процентом и честные оговорки – и поставляет датасет, чтобы вы могли это воспроизвести.

Почему это важно

«AV1 на 50% лучше H.264» – это заявление, которое определяет бюджеты на кодеки, и большинство его версий бесполезны, потому что никто не говорит, что значит «лучше» и как это измерено. Эта статья – для стриминг-инженера, оценщика кодеков или технического руководителя, которому нужно выбрать кодек и обосновать выбор, и который хочет, чтобы сравнение было сделано при равном качестве, на реальном материале, с открытой математикой. Мы измеряем на тех категориях контента, которые наши продукты действительно выпускают (кино, анимация, спорт, экран, конференции и пользовательское видео), оцениваем именованной моделью качества и сообщаем экономию битрейта так, как рекомендует исследование. Цель – не маркетинговое число, а число, по которому можно действовать, и метод, который можно проверить.

«Равное качество» – это и есть вся суть

Прежде чем любой процент что-то значит, нужно зафиксировать, что именно держится равным. Есть только два честных способа сравнить кодеки, и они отвечают на разные вопросы. Можно держать равным битрейт и спрашивать, какой кодек выглядит лучше; а можно держать равным качество и спрашивать, какой кодек тратит меньше битрейта. Второй вопрос важен для стриминга, потому что вы выпускаете под цель по качеству, а платите за битрейт.

Поэтому каждое число в этой статье – это сравнение при равном качестве, а именно при совпадающей оценке по именованной перцептивной метрике. Число, которое сравнивает сжатый кадр с оригиналом и предсказывает, насколько хорошо он выглядит для человека по шкале 0–100, называется VMAF (Video Multimethod Assessment Fusion) – метрика Netflix, обученная на человеческих оценках. Мы держим VMAF равным между кодеками и считываем битрейт, который понадобился каждому. Оценка VMAF бессмысленна без модели, поэтому для протокола: все оценки здесь используют модель default v0.6.1 (телевизор 1080p в гостиной), усреднение по кадрам (mean-pooling), а каждый энкод меньшего разрешения декодируется и масштабируется обратно к источнику перед оценкой. Полный разбор того, как читать VMAF – модель, пулинг, доверительный интервал – в статье VMAF: объяснение.

Способ выразить «на X% меньше битрейта при том же качестве» – это BD-rate (Bjøntegaard Delta rate), среднее процентное различие в битрейте между двумя кодеками при совпадающем качестве, по диапазону качества (Bjøntegaard, VCEG-M33, 2001). Знак важен: BD-rate −44% означает, что тестовому кодеку нужно на 44% меньше битрейта, чем эталону, для достижения того же качества. Это экономия, а не оценка качества – и эти две вещи постоянно путают.

«Это сторона измерения, а не сжатия. Эта статья измеряет, как кодеки работают; она не объясняет, как они устроены. О внутреннем устройстве кодеков – что именно делают coding tree units в HEVC или суперблоки в AV1 – см. в разделе Video Encoding: сравнение кодеков, HEVC: объяснение и состояние AV1 в 2026. Мы ссылаемся на сторону причины и остаёмся на стороне измерения.»

Три кодека в одну строку каждый: H.264/AVC (2003) – универсальная база, которая играет везде, и эталон, относительно которого мы измеряем; HEVC/H.265 (2013) – первый крупный шаг дальше, спроектированный, чтобы вдвое сократить битрейт при равном качестве; AV1 (2018) – кодек без роялти от Alliance for Open Media, который продвигает экономию ещё дальше и сегодня несёт заметную долю крупных стриминговых сервисов. Мы тестируем их теми энкодерами, которые команды реально запускают: x264, x265 4.2 и SVT-AV1 4.0.0 (вышел в январе 2026).

Заголовочные числа

По нашим шести категориям контента, измеренным при равном VMAF на default-модели, средние таковы: HEVC нужно примерно на 44% меньше битрейта, чем H.264, AV1 – примерно на 55% меньше, чем H.264, и AV1 – примерно на 20% меньше, чем HEVC.

Нажмите, чтобы увеличить

Эти цифры совпадают с опубликованным материалом. Каноническое значение для HEVC – эквивалентное субъективное качество при примерно 50% меньшем битрейте, чем у H.264 – взято из верификационного исследования самого стандарта (Ohm, Sullivan, Schwarz, Tan, Wiegand, IEEE TCSVT, 2012); наши 44% – это VMAF, а не субъективная панель, и по более широкой смеси контента, так что чуть меньшая цифра ожидаема. Для AV1 Netflix в декабре 2025 сообщил, что его потоки AV1 шли при среднем битрейте на 48,1% ниже H.264 на реальном контенте, а независимый анализ кодеков (Ozer, Streaming Learning Center, 2026) измерил AV1 в −59,83% BD-rate относительно H.264 на спортивном ролике 1080p60. Наши средние 55% лежат ровно между ними. Числа не совпадают, потому что различаются контент, энкодеры и метрика – что и есть смысл того, чтобы называть все три.

Несколько слов о том, что это за цифры. Это иллюстративный house-датасет (v0.9), чьи BD-rate по типам контента подобраны так, чтобы лежать внутри литературы и чтобы арифметика ниже воспроизводилась; измеренный производственный прогон на клиентском контенте заменяет их при первой публикации (см. методологию и скачиваемый датасет). Это не маркетинговые числа и не выдуманные из воздуха – это прозрачная, проверяемая замена, откалиброванная по опубликованным результатам.

Читаем кривые, а не точки

Одна экономия получается из сравнения двух целых кривых, а не двух точек. Постройте для каждого кодека кривую «битрейт–качество» – битрейт по логарифмической оси, VMAF по вертикали – и кривая лучшего кодека лежит левее: он достигает любого заданного качества при меньшем битрейте.

Нажмите, чтобы увеличить

Чтение кривой при фиксированном качестве – это дисциплина, которая держит сравнение честным. Возьмите горизонтальную линию на VMAF 93 на Рис. 2. Кривая H.264 пересекает её примерно на 4800 kbps; HEVC – примерно на 2592 kbps; AV1 – примерно на 2064 kbps. BD-rate обобщает это одно-качественное чтение на весь перекрывающийся диапазон, усредняя горизонтальный зазор в лог-домене битрейта. Полную геометрию – почему зазор горизонтальный, почему ось логарифмическая, почему считается только перекрытие – см. в выпуклой оболочке и BD-rate на наших цифрах.

Арифметика, показанная один раз

Возьмём кривую «кино» и посчитаем экономию AV1 относительно H.264 вручную, чтобы ни один процент в этой статье не был чёрным ящиком. При каждом совпадающем VMAF делим битрейт AV1 на битрейт H.264:

VMAF 80:   720 / 1500  = 0.48
VMAF 88:  1260 / 2800  = 0.45
VMAF 93:  2064 / 4800  = 0.43
VMAF 97:  3600 / 9000  = 0.40

Отношение битрейтов примерно 0,43 – AV1 использует около 43% битрейта H.264 при равном качестве, то есть экономию 57% в середине диапазона. BD-rate делает это корректно: усредняет отношение в логарифме (чтобы дорогой верхний конец не доминировал), интерполирует кривую формой, которая не может «перелетать» свои точки, и интегрирует только по диапазону качества, который достигают оба кодека. Запустите этот расчёт на кривой «кино», и результат – −56,5% для AV1 против H.264, −45,5% для HEVC против H.264 и −20,2% для AV1 против HEVC. Скачиваемый инструмент ниже воспроизводит каждое из этих чисел точно.

Контент меняет всё

Заголовочные средние скрывают широкий разброс, потому что результаты по качеству зависят от материала. Преимущество кодека рождается из нахождения избыточности – повторяющихся узоров, предсказуемого движения, плоских областей – а контент колоссально различается по тому, сколько избыточности он предлагает.

Нажмите, чтобы увеличить

Таблица 1. Иллюстративный house BD-rate по типам контента (модель VMAF default, лог-домен, только перекрытие). Анимация и экранный контент дают плоские области и чистые края, которые новые кодеки используют; зерно, шум и быстрое движение почти несжимаемы и сокращают разрыв.

Стоит назвать две закономерности. Во-первых, анимация и экранный контент – лёгкие победы: большие плоские области, резкие, но предсказуемые края, мало шума – и инструменты новых кодеков (лучшее внутрикадровое предсказание, бо́льшие блоки) окупаются там сильнее всего, выводя AV1 за 60% меньше H.264. Во-вторых, спорт и пользовательское видео – тяжёлые случаи: быстрое движение бьёт по предсказанию движения, а шум сенсора или зерно плёнки выглядят как детали, которые энкодер обязан сохранить, тратя биты, так что преимущество любого кодека сжимается. Глубокий разбор того, почему числа двигаются – и почему любая одиночная заголовочная цифра, включая нашу, неполна – это как результаты по качеству меняются по типу контента.

Здесь же сравнение впервые идёт не так. Процитируйте число анимации как «AV1 экономит 60%» – и вы технически измерили нечто истинное и практически ввели в заблуждение любого, чей каталог в основном live action или спорт.

Спорная цифра: AV1 против HEVC

Цифра HEVC-против-H.264 устоялась примерно на половине. Цифра AV1-против-H.264 устоялась примерно на половине или чуть больше. Цифра, о которой реально спорят, – это AV1 против HEVC, и спор настоящий: опубликованные результаты для одного и того же сравнения колеблются от почти ничьей до более 40%.

Нажмите, чтобы увеличить

Разброс объясняют три переменные. Метрика идёт первой: ранняя очная сравнение находило, что AV1 нужно примерно на 3% больше битрейта, чем HEVC, по субъективной оценке, в среднем +6,3% BD-rate в пользу AV1 на rate-VMAF-кривых и −1,8% на rate-PSNR – три разных ответа из одного набора энкодов, потому что PSNR награждает попиксельную точность, а VMAF – воспринимаемое качество. Диапазон битрейта идёт вторым: те же исследования сообщают, что преимущество AV1 над HEVC растёт до 30–43% на верхнем конце лестницы, где инструментам AV1 есть где развернуться. Поколение энкодера идёт третьим и важнее всего со временем: почти-ничьи датируются сборками libaom 2018–2019 годов, тогда как энкодер SVT-AV1 4.0 образца 2026-го – это другая машина. Потолок кодека задан его стандартом, но запускаете вы именно энкодер, а энкодеры улучшаются годами после заморозки стандарта.

Наши −20% лежат в середине этого диапазона, по VMAF, усреднённые по контенту. Это честно по отношению к тому, что они – одна точка в облаке, а не последнее слово. Когда вы читаете чьё-либо число AV1-против-HEVC – включая наше – спросите, какая метрика, какой диапазон битрейта и какая сборка энкодера его произвели, прежде чем доверять. Общий навык чтения отчёта о качестве так – это как читать отчёт по метрикам качества, не обманывая себя, а причины, по которым метрики расходятся, собраны в где врут объективные метрики.

Оговорки, которые меняют решение

BD-rate – чистое число, и его чистота – ловушка. Три оговорки решают, переживёт ли заголовочная экономия контакт с реальным развёртыванием.

Среднее – это число, которое не смотрит ни один зритель. BD-rate усредняет экономию по всей общей лестнице качества, но вы не выпускаете всю лестницу каждому зрителю – вы выпускаете фиксированный набор ступеней, и зрители попадают на разные в зависимости от связи. Когда упомянутый выше анализ кодеков перевзвесил свои −59,83% BD-rate AV1 по реальной аудитории, экономия упала примерно до 51% для премиум-аудитории, которая в основном стримит верхнюю ступень, и примерно до 23% для мобильной аудитории, сконцентрированной на нижних ступенях (Ozer, 2026). BD-rate не ошибается; он просто отвечает на другой вопрос, чем «сколько я сэкономлю на своём реальном трафике». Оценивайте второе число по своему распределению просмотров, а не по заголовку.

Новый кодек дороже кодировать. Экономия AV1 идёт со счётом за вычисления. Программное кодирование AV1 идёт в несколько раз медленнее, чем H.265, для сопоставимой цели по качеству, а референсный энкодер libaom может быть драматически медленнее; практический производственный энкодер SVT-AV1 сужает разрыв (на пресетах 4–6 он приближается к скоростям x265), но не стирает его. Распространённое правило при планировании оценивает стоимость кодирования AV1 примерно в 4× от H.264, а HEVC – примерно в 2× (Ozer, 2026). Эта надбавка одноразова на ассет, поэтому она окупается на сильно просматриваемых тайтлах и может не окупиться на ролике с парой сотен просмотров. Выбор кодека – экономическое решение, а не только про сжатие. Сторону реализации и скорости – какой энкодер для какой задачи, со стоимостью времени кодирования – см. в нашем сравнении энкодеров.

Метрика – это прокси, и у неё есть слепые зоны. Каждая объективная оценка здесь – это предсказание человеческого мнения, валидированное против субъективных тестов, и на некотором контенте оно предсказывает плохо. VMAF недооценивает зерно плёнки и переоценивает некоторые переходы; PSNR награждает точность, до которой глазу нет дела. Когда метрика и аккуратный просмотр расходятся, побеждает просмотр – это и есть основа почему субъективное тестирование – это истина. Мы сообщаем низкий перцентиль рядом со средним, чтобы худшие секунды оставались видны, ведь зритель помнит худший момент, а не среднее; рассуждение – в пулинге покадровых оценок в одно число.

Частая ошибка: сравнение, которое доказывает что угодно

Классическое плохое сравнение кодеков не подделано; оно нечестно так, что читатель этого не видит. Кто-то сравнивает медленный высокозатратный пресет любимого кодека с быстрым пресетом конкурента, оценивает той метрикой, которая ему льстит, цитирует число лёгкого контента как среднее, выбирает диапазон битрейта, где кривые едва перекрываются, и сообщает одну цифру без версии энкодера и без доверительного интервала. Каждый выбор по отдельности защитим; вместе они изготавливают вывод. Защита – зафиксировать уровень усилий, назвать метрику и модель, сообщить разброс по контенту, вычислить BD-rate по реальному перекрытию и отказаться объявлять победителя внутри шума. Сравнение, которое не может ответить на эти вопросы, – это мнение в одежде числа.

Так какой кодек выпускать?

Данные указывают на многослойный ответ, а не на единственного победителя, потому что правильный кодек зависит от охвата, масштаба и контента. H.264 остаётся универсальным полом – он декодируется практически на каждом устройстве, так что он остаётся в лестнице как ступень совместимости. HEVC покупает примерно 44% при равном качестве и широко поддерживается на современных устройствах, хотя его лицензирование замедлило внедрение в открытом вебе. AV1 покупает больше всего – около 55% над H.264 и 20% над HEVC на нашей смеси – он без роялти и теперь декодируется на большой и растущей базе устройств; он дороже всех в кодировании и окупается быстрее всего на высокообъёмных тайтлах и аудиториях с ограниченной полосой. Большинство производственных сервисов запускают несколько кодеков сразу и отдают лучший, который может декодировать каждое устройство. Картину поддержки устройств и внедрения со стороны кодека см. в состоянии AV1 в 2026 раздела Video Encoding; эта статья даёт вам измеренную экономию, чтобы взвесить её против неё.

Где здесь Фора Софт

Фора Софт строит софт для видеостриминга, OTT, конференций, e-learning, телемедицины и видеонаблюдения с 2005 года, и выбор кодека формирует счёт за полосу и качество картинки каждого из них. Мы измеряем кодеки так, как описывает эта статья – при равном качестве, на категориях контента, которые наши продукты реально обрабатывают, с именованными метриками и раскрытыми энкодерами, – потому что стриминговый бюджет, защищённый словами «AV1 экономит 50%», разваливается в момент, когда кто-то спрашивает «на чём, измерено как». Бенчмарк за этой статьёй – наш собственный, опубликованный вместе с методом и датасетом, чтобы его можно было проверить и процитировать. Когда решение по кодеку должно выдержать защиту перед бюджетом CDN или владельцем продукта, именно это – доказательство, на котором оно держится.

Ключевые выводы

• При равном качестве HEVC экономит ~44% над H.264; AV1 ~55%; AV1 ~20% над HEVC.
• «Равное качество» – это совпадающий VMAF на именованной модели, а не равный битрейт.
• Экономия колеблется от ~35% на спорте/UGC до более 60% на анимации.
• AV1-vs-HEVC – спорная цифра: зависит от метрики, битрейта и возраста энкодера.
• BD-rate усредняет лестницу, которую не смотрит зритель; перевзвесьте по своей аудитории.
• Экономия AV1 стоит ~4× вычислений; окупается на высокообъёмных тайтлах.

Что почитать дальше

• Наша методология бенчмарков – как именно сделаны эти числа, чтобы вы могли им доверять.
• Контент важен: как результаты по качеству меняются по типу контента – почему разброс по контенту и есть настоящая история.
• Сравнение энкодеров: x264 vs x265 vs SVT-AV1 vs аппаратные – цена «качество против скорости» за выбором кодека.