BILIVVC编码器首次亮相MSU国际视频编码器大赛并获得多项好成绩

2023年7月14日，2022年度MSU编码器大赛结果揭晓，哔哩哔哩自研的VVC编码器BILIVVC首次参加比赛，在1080p 1fps和5fps档位均取得了YUV-SSIM性能综合第3的成绩。

MSU编码器大赛是由莫斯科国立大学（Moscow State University）举办的世界顶级编码器大赛，历届比赛都会吸引众多视频领域顶级编码器大厂参与，竞争十分激烈。

MSU本次发布的是FullHD客观性能测试报告，包含SSIM,PSNR,VMAF等多个技术指标，比赛使用的测试序列综合考虑了时间空间复杂度以及码率覆盖范围，对于各种编码场景都有考虑，能够充分验证编码器的性能。

图1为本次MSU比赛1fps档位的性能报告，图2为最终的比赛结果，红框内为哔哩哔哩本次参赛编码器BILIVVC，可以看到，在最终的评比结果中，BILIVVC在1fps和5fps档位的YUV-SSIM指标下均获得了第三名的成绩。BILIVVC编码器的性能在众多参赛编码器中也是名列前茅。

BILIVVC作为哔哩哔哩视频编码团队的预研编码器项目，从2021年底开始立项，到本次MSU比赛提交为止仅用了不到一年的开发时间，并且始终保持小团队研发规模，在本次比赛中能获得这样的成绩实属不易。

BILIVVC编码器在H266内核的基础上，实现了VVC标准支持的绝大多数编码工具，同时对这些编码工具进行了大量优化，相较于参考代码的实现方式而言，各个工具在BILIVVC上的性能表现更为高效。同时，我们针对各个编码工具的特性制定了数十种高效的快速算法，以极小的画质代价较大地提升了编码器的运行效率。BILIVVC同时支持crf，vbr，2pass等多种编码方式，为后续编码器在哔哩哔哩的上线铺平了道路。

在核心编码器之外，BILIVVC还添加了高性能的预分析模块对编码序列进行预处理，BILIVVC借鉴了上一代视频编码器广泛使用的cutree和AQ技术，并基于新一代标准的技术特性进行了大量优化，使得这些已经被各个编码器所使用的技术在新一代编码标准的框架下为编码器带来了更高的收益。同时，编码器团队还基于VVC标准的特性，研发了适合于新一代标准的场景切换算法和自适应帧结构算法，进一步提高了编码器在不同编码场景下的性能表现。此外，对于在参考代码中实现的时域运动补偿技术MCTF（Motion Compensated Temporal Filtering），我们基于cutree分析的结果对每一帧以及每一个编码单元的滤波强度进行调整，这使得MCTF在BILIVVC上的性能表现相对于VTM的实现方法有超过5%的性能提升，同样的，预分析模块中对于帧结构的调整也可以对VVC标准中新加入的LMCS（Luma Mapping with Chroma Scaling）等工具产生影响，结合了自适应帧结构和场景切换的LMCS在我们的测试集中可以带来超过2%的额外性能收益。

在编码器内部，新标准中引入了很多创新性的技术使得VVC标准相较于上一代标准HEVC有了近50%的压缩效率提升，但同时也大大增加了编码器的复杂度，我们在实现了这些新增工具的基础上也对于这些技术工具的实现方法进行了大量优化。以VVC中新加入的dependent quant和ALF（Adaptive Loop Filter）这两个模块为例，我们在参考代码的实现基础上对这两个工具的数据结构进行了重新整理，实现逻辑上也进行了大量优化，使得这两个工具相关代码的运行效率大大提高，并且相比于原版的代码，BILIVVC的实现方式更加高效且适合汇编优化，性能也比参考代码的实现方式有不少的提高，我们也通过汇编使得这两个模块的运行效率成倍提高。

快速算法方面，相比于以往编码器的快速算法优化，在BILIVVC的研发过程中我们更加注重编码工具之间的联动。除了常规的快速算法之外，我们利用VVC标准新增的编码工具的特性，使得多个工具的预测结果可以互相参考，互相作为各自快速算法的考量因素，以极小的视频质量损失为代价换来了较大的速度提升。

哔哩哔哩多媒体实验室

哔哩哔哩多媒体实验室是一支技术驱动的年轻队伍，具备完善的多媒体技术能力，以清晰流畅的极致视频体验为目标，通过对自研视频编码器、高效转码策略、视频图像处理、画质评价等技术的持续打磨和算法创新，提出了画量可控的窄带高清转码算法、视觉无损视频前处理、超实时4K60FPS直播超分、高效视频图像处理引擎等诸多高质量、低成本的多媒体解决方案，从系统尺度提升了整个转码系统的性能和效率，助力哔哩哔哩成为体验最好的互联网视频社区。

作者
陈大鹏：哔哩哔哩资深算法工程师;
叶天晓：哔哩哔哩多媒体实验室负责人,哔哩哔哩TC多媒体通道负责人