H.264 vs H.265 vs AV1 : Comparaison approfondie des codecs vidéo

I. Présentation des trois codecs

1. H.264 (AVC)

H.264, également connu sous le nom d'AVC (Advanced Video Coding), a été développé conjointement par MPEG et VCEG et officiellement publié en 2003. C'est la norme de codage vidéo la plus largement utilisée aujourd'hui, prise en charge nativement par quasiment tous les appareils et navigateurs.

H.264 utilise des techniques telles que la prédiction intra-trame, la prédiction inter-trame, le codage par transformée et le codage entropique, permettant d'économiser environ 50 % du débit binaire par rapport à la génération précédente MPEG-2, tout en conservant la même qualité visuelle.

2. H.265 (HEVC)

H.265, également connu sous le nom d'HEVC (High Efficiency Video Coding), est le successeur d'H.264, publié en 2013. Il introduit des technologies plus avancées sur la base d'H.264, telles que des unités de codage plus grandes (CTU), des modes de prédiction plus flexibles, le filtrage SAO, etc.

À qualité égale, H.265 permet d'économiser environ 50 % du débit binaire supplémentaire par rapport à H.264, ce qui signifie qu'une vidéo de meilleure définition peut être transmise avec la même bande passante.

3. AV1

AV1 (AOMedia Video 1) est une norme de codage vidéo open source et sans redevance développée par l'Alliance for Open Media (AOMedia), officiellement publiée en 2018. Les entreprises participant au développement incluent Google, Mozilla, Netflix, Amazon, Microsoft, etc.

L'objectif d'AV1 est d'économiser environ 30 % du débit binaire par rapport à H.265 à qualité égale, tout en étant entièrement gratuit et sans problème de licence de brevets.

II. Comparaison de l'efficacité de compression

L'efficacité de compression est l'un des indicateurs les plus importants des codecs vidéo. Voici une comparaison du débit binaire relatif des trois codecs à qualité visuelle égale (PSNR similaire) :

Codec	Débit relatif	Ratio d'économie (vs H.264)
H.264	100%	Référence
H.265	~50%	Environ 50%
AV1	~35%	Environ 65%

On peut constater que AV1 a l'efficacité de compression la plus élevée, suivie d'H.265, puis d'H.264. Cependant, il faut noter que l'efficacité de compression réelle varie selon le contenu vidéo, les paramètres d'encodage, les méthodes d'évaluation de la qualité et d'autres facteurs.

III. Comparaison de la vitesse d'encodage

La vitesse d'encodage est également un facteur important à prendre en compte lors du choix d'un codec. En général, plus un codec est efficace en compression, plus il est lent à encoder.

Codec	Vitesse relative	Encodage en temps réel
H.264 (x264)	Rapide (référence)	✓ Prise en charge facile
H.265 (x265)	Moyenne (environ 0,3-0,5x)	△ Nécessite une configuration élevée
AV1 (libaom)	Lente (environ 0,05-0,1x)	✗ Difficile actuellement

IV. Prise en charge des navigateurs et des appareils

Prise en charge des navigateurs

• H.264 : Pris en charge par tous les navigateurs principaux (Chrome, Firefox, Safari, Edge), meilleure compatibilité
• H.265 : Pris en charge nativement par Safari, Chrome/Edge nécessite une prise en charge système, Firefox a une prise en charge limitée
• AV1 : Déjà pris en charge par Chrome, Firefox, Edge, pris en charge par Safari 16.4+

Prise en charge des appareils

• H.264 : Presque tous les appareils (téléphones, téléviseurs, décodeurs, consoles de jeux) prennent en charge le décodage matériel
• H.265 : La plupart des appareils sortis après 2016 prennent en charge le décodage matériel
• AV1 : Les appareils haut de gamme après 2020 commencent à prendre en charge le décodage matériel, la popularité augmente rapidement

V. Situation des licences de brevets

Brevets H.264

Les brevets H.264 sont gérés par MPEG LA et nécessitent le paiement de redevances de brevet. Pour les services vidéo Internet gratuits, H.264 est sans redevance ; mais pour le contenu payant et les appareils matériels, des frais de licence doivent être payés.

Brevets H.265

La situation des brevets H.265 est relativement complexe, avec plusieurs pools de brevets (MPEG LA, HEVC Advance, Velos Media), les frais de licence sont élevés, et certains détenteurs de brevets n'ont rejoint aucun pool de brevets, ce qui est l'une des principales raisons de la lente diffusion d'H.265 dans les navigateurs.

Brevets AV1

AV1 est entièrement open source et sans redevance, l'alliance AOMedia s'engage à ce que les brevets de ses membres ne soient pas revendiqués auprès des utilisateurs d'AV1. C'est un énorme avantage pour les applications commerciales.

VI. Scénarios d'application

Scénarios d'application H.264

• Distribution vidéo nécessitant une large compatibilité (telles que les sites vidéo généralistes)
• Diffusion en direct en temps réel (vitesse d'encodage rapide)
• Compatibilité avec les appareils anciens
• Applications en temps réel telles que la vidéoconférence et la surveillance

Scénarios d'application H.265

• Vidéo ultra haute définition 4K/8K (économie de bande passante)
• Vidéo mobile (économie de données)
• Scénarios de stockage limité (économie d'espace de stockage)
• Plateformes vidéo avec des appareils relativement récents

Scénarios d'application AV1

• Grandes plateformes vidéo (économie à long terme des coûts de bande passante)
• Applications commerciales visant l'absence de redevances
• Projets orientés vers l'avenir
• Vidéo de haute qualité sur le Web (bonne prise en charge des navigateurs)

VII. Exemples de commandes d'encodage FFmpeg

1. Encodage H.264

Utilisation du codec libx264, mode CRF (recommandé) :

ffmpeg -i input.mp4 -c:v libx264 -crf 23 -preset medium -c:a aac -b:a 128k output_h264.mp4

Description des paramètres :

• -crf 23 : Facteur de qualité constant, plage 0-51, par défaut 23, plus la valeur est petite, plus la qualité est élevée
• -preset medium : Préréglage de vitesse d'encodage, options de ultrafast à veryslow

2. Encodage H.265

Utilisation du codec libx265 :

ffmpeg -i input.mp4 -c:v libx265 -crf 28 -preset medium -c:a aac -b:a 128k output_h265.mp4

La valeur par défaut du CRF d'H.265 est 28, ce qui correspond approximativement à une qualité visuelle de CRF 23 pour H.264.

3. Encodage AV1

Utilisation du codec libaom-av1 (vitesse plus lente) :

ffmpeg -i input.mp4 -c:v libaom-av1 -crf 30 -b:v 0 -cpu-used 4 -c:a libopus -b:a 128k output_av1.mkv

Description des paramètres :

• -cpu-used 4 : Contrôle de la vitesse d'encodage, 0 le plus lent avec la meilleure qualité, 8 le plus rapide avec la moins bonne qualité
• -b:v 0 : Utilisé conjointement avec CRF, indique de ne pas limiter le débit binaire

Utilisation du codec SVT-AV1 (plus rapide, recommandé) :

ffmpeg -i input.mp4 -c:v libsvtav1 -crf 30 -preset 4 -c:a libopus -b:a 128k output_av1.mp4

Conclusion

Le choix du codec vidéo nécessite de prendre en compte plusieurs facteurs tels que l'efficacité de compression, la vitesse d'encodage, la compatibilité et les licences de brevets.

Stratégie recommandée :

• Si la compatibilité est la priorité absolue, choisissez H.264
• Si vous voulez un équilibre entre qualité et compatibilité, choisissez H.265
• Si vous visez la meilleure efficacité de compression et que la vitesse d'encodage ne vous dérange pas, choisissez AV1
• Pour les grandes plateformes vidéo, une stratégie d'encodage multiple peut être adoptée, sélectionnant automatiquement le meilleur encodage en fonction de l'appareil de l'utilisateur

Si vous ne voulez pas mémoriser ces commandes complexes, vous pouvez utiliser directement notre outil de compression vidéo pour effectuer facilement la conversion d'encodage vidéo dans votre navigateur.