概览

AV1 在同等主观画质下，相比 H.264 可节省约 40%～50% 码率，相比 HEVC 还能再节省约 20%～30%，但编码复杂度更高[1][2][3][4]。HEVC 相比 H.264 一般可节省约 25%～50% 码率，编码复杂度和硬件要求居中，已在 4K、HDR 和苹果生态中广泛部署[2][3][5]。H.264 依然是兼容性最佳的视频编码格式，几乎所有终端和浏览器都支持硬件解码，但压缩效率最差，尤其在 4K 场景下带宽成本高[3][1]。

2023～2025 年各大芯片和浏览器陆续加入 AV1 硬件解码后，AV1 播放兼容性在 Web 和新款电视/机顶盒上基本可用，但老 iOS 设备和旧电视仍需要 H.264/HEVC 作为兜底[6][7][8][9][10][11]。GPU 端，新一代 NVIDIA、Intel、AMD 均提供 AV1 硬件编码，单路转码速度基本与 HEVC 相当，仅略慢于 H.264，远快于纯 CPU x264/x265/AV1 软件编码[12][13][14]。

编码效率与画质对比

压缩效率量化结论

多家测试与平台数据给出较一致的相对压缩效率区间：

相对 H.264

HEVC：在相同画质下可节省约 25%～50% 码率，常见结论是约 50% 的节省上限[2][3]
AV1：在相同画质下可节省约 45%～55% 码率；Netflix 和独立测试的数据都显示 AV1 相比 H.264 平均节省接近一半带宽[15][4][1][12][3][2]

相对 HEVC

多篇技术博客与厂商白皮书给出 AV1 相比 HEVC 约 20%～30% 的码率节省，即 AV1 在 HEVC 之上再提升一个档次的压缩效率[3][15][2]

Netflix 和第三方对实片的分析显示，AV1 相比 H.264 平均码率可降低约 48%，且主观画质相当甚至略好；相对于 HEVC，VMAF 等主观质量指标也有约 1 分左右优势[4][12][15]。

画质与主观感受

低码率场景（如移动网络、高清长视频）中，AV1 画质优势最明显：在 1080p 和 4K 下，AV1 能在明显低于 H.264/HEVC 的码率下维持较高 VMAF/PSNR，细节和噪声控制更好[12][2][3]。码率提高到”过饱和”水平（如高码率 4K 蓝光级别）后，三者主观画质差距缩小，AV1 的相对优势减弱，但在同等体积下仍略优于 HEVC 和明显优于 H.264[16][12][3]。

多组基于 NVIDIA NVENC 的 GPU 编码对比表明：在相同目标码率下，AV1 的 VMAF 分数普遍高于 HEVC，同方案下 H.264 评分明显偏低，尤其在 3 Mbps 这类中低码率下差距更大[13][14]。

编码效率对带宽与成本的意义

大规模点播/直播平台每提升一级编码效率，能显著降低带宽和缓存成本。Netflix 公布的数据显示，约 30% 的流量使用 AV1 后，整体带宽使用下降约 45%～55%，并带来约 45% 的卡顿减少[17][15][4]。

对普通 OTT/教育/游戏直播平台，如果从 H.264 升级至 HEVC，可以在不变画质下降低 30%～40% 带宽；进一步在部分终端启用 AV1，可在 HEVC 基础上再节省 20%～30%，或在同带宽下提高分辨率和帧率[18][2][3]。

编码复杂度与 GPU 转码速度

软件编码复杂度

纯 CPU 编码场景下，AV1 的复杂度明显高于 H.264/HEVC。SVT-AV1、libaom 等软件编码器在相同画质目标下，往往比 x264 慢一个数量级（10～80 倍不等，取决于预设与分辨率），也显著慢于 x265[15][2]。HEVC 相比 H.264 在软件编码端也更耗时，大约慢 3～5 倍，但远低于 AV1 的复杂度，这也是 HEVC 在早期更易落地的一个原因[16][2]。

需要纯 CPU 实时转码（特别是多路实时直播）的场景，除非采用极快预设且接受质量损失，否则 AV1 纯软件编码通常难以满足大规模实时需求，HEVC 也要谨慎控制预设与并行度。

GPU（硬件编码）转码性能

随着 NVIDIA Ada、AMD RDNA3、Intel Arc 等新一代 GPU 的普及，AV1 硬件编码已经非常实用。

NVIDIA 官方数据显示，NVENC AV1 相比 NVENC H.264，在同等主观画质下约可节省 40% 码率，而在 GPU 上的编码吞吐可以达到约 500 fps，是软件 x264 medium 预设的约 9 倍速度[12]。针对 1080p60 游戏画面，多组测试显示，在 Davinci Resolve 中，RTX 40 系列使用 NVENC AV1 编码时的实际编码帧率约为 170～180 fps；HEVC 约 120～130 fps，H.264 约 180 fps。GPU 硬编下 AV1 的速度与 H.264 相当、略快于 HEVC，但三者都能轻松满足实时需求[14][13]。

与 CPU x264/x265/AV1 相比，GPU 硬件编码在同画质目标下可以快一个数量级以上，同时画质接近软件高质量预设，非常适合大规模直播转码和极速 VOD 批量转码场景[13][14][12]。

主流服务器端 GPU（如 NVIDIA RTX 30/40、L4/L40、A40/A5000 等）均已支持 AV1 编码/解码，结合 FFmpeg、GStreamer 等框架，可以构建高吞吐的多路实时转码集群；Intel QSV 和 AMD VCN 也在新一代产品中增加了 AV1 支持，为混合云或本地部署提供更多选择[7][3][12]。

终端兼容性与播放支持

浏览器和桌面平台

截至 2024～2026 年，桌面浏览器对 AV1 的支持已基本全面。Chrome、Edge、Firefox 均在 Windows、macOS、Linux 上支持 AV1 解码，其中 Chrome/Edge 在大多数平台上默认启用 AV1 支持，并可结合 Widevine 等 DRM 实现加密播放[6][7]。

Safari 在 macOS 和 iOS 上逐步引入 AV1 支持，但通常需要设备具备硬件解码器（如 A17 Pro、M3、M4 等芯片），旧设备主要仍以 H.264/HEVC 为主[9][10][6]。桌面系统中，即使没有硬件解码，Chrome/Firefox 也可通过 dav1d 等高性能软件解码库播放 AV1，只是高分辨率时 CPU 占用较高[7][6]。

基于 WebCodecs 的测试数据显示，约 85% 浏览器版本支持 AV1 编码、约 90% 支持 AV1 解码，但 Safari/iOS 仍是主要短板之一[19]。

移动端和电视/机顶盒

移动和大屏设备的 AV1 支持呈现”新设备友好、旧设备保守”的特点。

Android 阵营中，Android 10 及以后系统逐步加入 AV1 支持，搭载 Snapdragon 8 Gen2、Dimensity 9200 等新一代 SoC 的设备普遍支持 AV1 硬解，很多中高端机型可以流畅解码 4K AV1 流[8][6][7]。

iOS/iPadOS 方面，苹果在 iPhone 15 Pro（A17 Pro）、M3 Mac、M4 iPad Pro 等设备中首次提供 AV1 硬件解码，支持 HLS+FairPlay 的 AV1 HDR 流播放，但整体设备覆盖率仍在爬坡阶段，老型号仍以 HEVC 为主[10][9]。

智能电视与机顶盒领域，Netflix 报告指出，自 2021～2025 年提交认证的大屏设备中，约 88% 已支持 AV1 硬解，2023 年以后上市的机型几乎全部支持 4K 60fps AV1 播放[11][8]。

总体上，Web + 新款 Android + 新款电视/机顶盒的 AV1 覆盖度已经可以支撑”面向未来”的主力编码方案，但 iOS 和部分旧设备仍要求保留 H.264/HEVC。

HLS(m3u8)、DASH 与 AV1 的封装

HLS 对 AV1 的官方支持现状

Apple 的《HLS Authoring Specification for Apple Devices》早期只明确支持 H.264（AVC）与 HEVC 两种视频编码，但最新规范已加入对 AV1 的要求，明确 AV1 必须使用 fMP4（CMAF）容器封装，结合常规的 CODECS 和 VIDEO-RANGE 属性即可被 Apple 终端识别[20][5][9]。

实践中，使用 HLS + CMAF（即 fMP4 分片）时，可以在同一个 master.m3u8 中同时提供 AVC/HEVC/AV1 多种编码版本，支持的客户端会优先选择 AV1，不支持的客户端则自动 fallback 到 AVC/HEVC[21][9][20][18]。

第三方 CDN/视频平台文档指出：传统 TS 容器的 HLS 仅稳定支持 H.264，对 HEVC/AV1 支持有限或依赖厂商扩展；使用 CMAF(fMP4) 封装时，可以在 HLS 中安全传输 H.264、HEVC 和 AV1，并保持对 Apple 设备、现代浏览器的良好兼容性[5][20][21]。

DASH 与多协议复用

MPEG-DASH 自身对编码格式更为开放，VP9、AV1、HEVC、H.264 等都可以通过 MPD 描述使用，主流 DASH 播放器（Shaka Player、dash.js 等）在浏览器支持的前提下均可播放 AV1[21]。

使用 CMAF 统一底层分片时，可以做到”编码一次、容器一次”，然后用不同的 manifest（HLS 的 m3u8 与 DASH 的 mpd）指向同一批 fMP4 切片，实现在多协议、多终端上的资源共享和缓存共用[20][21]。

一些实验性部署中，也有直接在 HLS TS 清单中声明 AV1 CODECS 字符串的做法，iOS 客户端会忽略其不认识的 CODEC 条目，而支持 AV1 的浏览器配合 hls.js 等 JS 播放器则可以正确选择 AV1 清单，从而在不改动整体架构的前提下增量支持 AV1[22][23]。

生产级编码与分发策略建议

多编码策略的总体思路

综合压缩效率、计算成本和终端兼容性，生产环境更适合采用”多编码、多清单”的渐进式部署策略，而非一次性切换。

H.264：保留为几乎所有终端的兜底格式，分辨率可覆盖 360p～1080p，保证旧机型、低端电视、嵌入式浏览器的稳定播放[1][18][3]
HEVC：作为 4K/HDR 以及苹果生态（iOS、tvOS、macOS、AirPlay）的主力高效编码，特别是 HDR10/HLG、Dolby Vision 流可首选 HEVC；安卓高端电视/盒子也普遍支持 HEVC，可在高分档位使用 HEVC[9][10][5][3]
AV1：面向新一代浏览器、Android 旗舰和 2021 年以后的大屏终端，承载带宽最敏感或画质要求最高的档位，例如 1080p 高档、4K 主档、移动端”省流量”档位等[8][4][11][6][7][15]

这种分层策略允许在不影响老设备体验的前提下，逐步把主流流量迁移到 AV1/HEVC，从而降低总体带宽成本并提升画质体验。

HLS(m3u8) 清单设计

针对”m3u8 针对兼容性不够的平台，AV1 针对能够兼容的平台”的需求，可以在 HLS 层面采用以下设计：

统一使用 CMAF(fMP4) 作为 HLS 的分片容器

对 Apple 生态和现代浏览器而言，CMAF 已基本成为推荐选项，可同时承载 H.264、HEVC、AV1，降低多版本存储开销[5][20][21]。

在 master.m3u8 中列出多种 CODECS 版本

为每一档码率/分辨率提供至少 H.264 版本
对画质和带宽要求高的档位（如 1080p60、1440p、4K），额外提供 HEVC 和/或 AV1 版本
通过 HLS 的 SCORE 属性或自定义逻辑，让支持 AV1 的终端优先选择 AV1，其次 HEVC，再次 H.264[18][9][20]

对旧 iOS/tvOS 设备

由于其只识别 H.264/HEVC，对 AV1 的 CODECS 条目会自动忽略，因此只要在清单中保留对应分辨率的 H.264/HEVC 条目即可保持兼容[23][10][9]。

如果现有系统中仍大量使用 TS 容器的 HLS（.ts 分片），可采用”双轨过渡”的方式：旧客户端继续使用 TS+H.264 的 master_legacy.m3u8；新客户端或 Web 前端通过 UA/特性检测跳转到 CMAF+多编码的 master_cmaf.m3u8，实现渐进式迁移[20][21]。

DASH/WEB 播放策略

Web 环境中，推荐使用 DASH 或 HLS.js + CMAF，结合浏览器能力检测进行多编解码策略：

对支持 AV1 的浏览器（Chrome、Edge、Firefox、新版 Safari 等），JS 播放器优先请求 AV1 轨道
对仅支持 H.264/HEVC 的浏览器（旧版 Safari、部分嵌入式 WebView），回退到 H.264/HEVC 轨道
若考虑 WebRTC 实时互动等低延迟场景，可优先使用 H.264/VP8，实验性地对支持 AV1 的浏览器启用 AV1 编码；目前 Safari/iOS 在 WebRTC/AV1 方面仍较为受限[24][19][6][21]

编码参数与码率 Ladder 建议

实际生产系统中，需要根据业务类型（长视频点播、UGC、游戏直播、RTC）设计不同的 ABR 码率梯度，但原则大致相同：

H.264

分辨率从 360p/480p/720p/1080p 逐级提升
码率可按行业常用 HLS Ladder 或 Apple/Netflix 的建议配置，例如 1080p 大致在 3～5 Mbps
适度使用 CABAC、B 帧和高 Profile 以获得更好压缩效率[25][18]

HEVC

在同分辨率下将码率较 H.264 降低约 30%～40%，同时允许更高分辨率和 HDR
对 4K HDR 流可使用 12～18 Mbps 范围，具体结合内容复杂度调整[25][3][18]

AV1

在同分辨率下再较 HEVC 降低约 20%～30% 码率，或在同码率下提升分辨率/帧率
对移动端”省流量”档位，可用 AV1 在 720p 下将码率压到 800～1200 kbps 仍保持可接受画质
对 4K/8K 流，可以利用 AV1 的高效性在有限带宽下保证画质稳定性[4][1][2][3][18][12]

转码集群与成本考量

设计实际转码/分发架构时，需要在”压缩效率”和”计算成本”之间取得平衡。

大规模 VOD

可以采用离线批量转码，使用较慢但高质量的预设（如 SVT-AV1 高质量模式、x265 slow 等），最大化节省带宽
结合云 GPU（如 L4）实现 AV1/HEVC 硬件快速转码，以缩短上线周期[2][15][12]

直播

建议以 GPU 硬编码为主：入口端推 H.264/HEVC，转码集群根据下游终端能力生成 H.264 + HEVC + AV1 多版本
对极低延迟要求的场景（如赛事互动、K 歌实时伴奏等），可以优先保证 H.264/HEVC 的稳定性，AV1 作为补充，避免因为 AV1 的编码时延影响端到端时延预算[24][3][18][12]

RTC/WebRTC

目前主流仍以 VP8/H.264 为主，HEVC 和 AV1 在部分浏览器中属于实验性支持
可以在受控场景（如自家 App 内、统一终端型号）中尝试 AV1，逐步评估编码复杂度和终端功耗影响[24]

结论与实践建议

2026 年业界的实际状况可总结为：

编码层面，AV1 相比 HEVC 与 H.264 具有最好的压缩效率和低码率画质，但编码复杂度最高；HEVC 是折中方案；H.264 依然是兼容性基石[1][3][12][2]。

GPU 转码层面，新一代 GPU 的 AV1 硬件编码已经足够快，可满足实时直播和离线批量转码需求，实际速度与 HEVC 接近，仅略逊于 H.264，而画质和压缩效率显著更好[14][13][12]。

终端兼容性层面，Web、Android、新款电视/机顶盒对 AV1 支持已接近”可放心量产”，但 iOS/旧设备仍高度依赖 H.264/HEVC，因此必须设计多编码、多清单的分发体系[10][11][6][7][8][9]。

HLS 和 DASH 实现上，推荐统一使用 CMAF(fMP4) 分片，HLS master.m3u8 中同时声明 H.264/HEVC/AV1，多数现代客户端会自动选择最优 CODEC，旧设备则回退到 H.264/HEVC，既兼容又节省带宽[9][21][18][5][20]。

实际落地阶段，可以先在 Web 和 Android 大屏端灰度启用 AV1，同时保持 H.264/HEVC 全覆盖，再根据带宽节省和播放质量数据，逐步放大量级并扩展到更多终端和业务场景。

参考文献

[1] AV1 vs. H.264: Which Codec Should You Use? – GetStream, https://getstream.io/blog/av1-h264/

[2] AV1 vs HEVC: Video Codec Guide 2024, https://videotap.com/blog/av1-vs-hevc-video-codec-guide-2024

[3] Decoding the Video Codec Wars: H.264, HEVC, and AV1 Compared, https://flussonic.com/blog/news/evolution-of-video-codecs

[4] Decoding Netflix’s AV1 Streams: Here are 10 things I found, https://singhkays.com/blog/netflix-av1-decode/

[5] HTTP Live Streaming (HLS) authoring specification for Apple devices, https://developer.apple.com/documentation/http-live-streaming/hls-authoring-specification-for-apple-devices

[6] The State of AV1 Playback Support [2024 Update] – Bitmovin, https://bitmovin.com/blog/av1-playback-support/

[7] AV1 Supported Devices: Complete List & Updates, https://www.coconut.co/articles/av1-supported-devices-complete-list-updates

[8] AV1 Codec Dominates Streaming Landscape as 2026 Begins, https://free-codecs.com/news/av1-codec-dominates-streaming-landscape-as-2026-begins.htm

[9] Apple AV1 Support: M4 chip adds AV1 support for iPad Pro – Bitmovin, https://bitmovin.com/blog/apple-av1-support/

[10] Apple’s AV1 Support–Ultimate Guide, https://www.coconut.co/articles/ultimate-guide-apples-av1-support-2023

[11] AV1 Open Video Codec Now Powers 30% of Netflix Streaming, https://news.slashdot.org/story/25/12/05/0146253/av1-open-video-codec-now-powers-30-of-netflix-streaming

[12] Split Encoding 8k60 – NVIDIA Blog, https://developer.nvidia.com/blog/improving-video-quality-and-performance-with-av1-and-nvidia-ada-lovelace-architecture/

[13] NVIDIA AV1 vs H.265 vs H.264 Quality Comparison | Multiple Bitrates #01, https://www.youtube.com/watch?v=x6qeG8KJ1Vw

[14] NVIDIA AV1 vs H.265 vs H.264 Quality Comparison | Multiple Bitrates #02, https://www.youtube.com/watch?v=uC1SXQI_AyQ

[15] AV1 Powers 30% of Netflix: Open Video Codec Wins, https://byteiota.com/av1-powers-30-of-netflix-open-video-codec-wins/

[16] Compression efficiency analysis of AV1, VVC, and HEVC for random access, https://www.cambridge.org/core/journals/apsipa-transactions-on-signal-and-information-processing/article/compression-efficiency-analysis-of-av1-vvc-and-hevc-for-random-access-applications/D2345DDC3750055AB0AA3D24FCF743BE

[17] Netflix AV1 adoption drives bandwidth savings – LinkedIn, https://www.linkedin.com/posts/ericfontaine13_av1-codec-h264-activity-7419785853591445505-zhlX

[18] HLS Encoder Settings & Bitrate Ladder for HTTP Live Streaming, https://www.dacast.com/blog/encoder-settings-hls-live-streaming/

[19] 85% of browsers support AV1 encoding, 90% support decoding – Reddit, https://www.reddit.com/r/AV1/comments/1qlvxn3/85_of_browsers_support_av1_encoding_90_support/

[20] HLS, MPEG-DASH, and MP4 – Gcore Docs, https://gcore.com/docs/streaming-platform/video-hosting/hls-and-mp4

[21] DASH vs HLS in 2026: Latency, DRM & Protocol Guide, https://swarmify.com/blog/dash-vs-hls-streaming-protocols-compared/

[22] AV1 in HLS manifests works for browsers that support it and doesn’t break iOS – Reddit, https://www.reddit.com/r/AV1/comments/stbk3r/av1_in_hls_manifests_works_for_browsers_that/

[23] What I Found Out About AV1 Playback on the iPhone 15 Pro – Reddit, https://www.reddit.com/r/AV1/comments/18d9f2h/what_i_found_out_about_av1_playback_on_the/

[24] WebRTC Browser Support 2026: Complete Compatibility Guide, https://antmedia.io/webrtc-browser-support/

[25] Encoding Brief: Apple Releases HLS Authoring Specification, https://streaminglearningcenter.com/blogs/encoding-brief-apple-releases-hls-authoring-specification-for-apple-tv.html

AV1、HEVC(H.265) 与 H.264 编码效率、画质、GPU 转码速度及生产级部署方案

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