“硬解的功耗比軟件低很多！”相信這是大多數人對硬解碼和軟解碼的印象。然而具體低多少呢？卻很少有人能夠給出答案。為了揭開這個問題的謎底，北大數字媒體研究中心專門使用功耗儀進行了測試。

在手機視頻播放方面，基于專用芯片的硬解碼由于速度快、功耗低，成為了手機視頻解碼的首選方案。但是，硬解碼芯片部署周期長、迭代速度慢，相當程度上制約了手機視頻編碼技術的更新換代速度。近年來，隨著智能手機通用處理能力的不斷增強，軟件解碼由于部署便捷，逐漸開始流行起來。那么，目前硬解碼相對于軟解碼的功耗優勢還有多大呢？帶著這個問題，我們選擇了幾款典型手機測試了H.264/AVC硬解、H.264/AVC軟解、H.265/HEVC硬解、H.265/HEVC軟解和AVS2軟解碼之間的功耗差異，發現一個重要現象：硬解碼相對于軟解碼的功耗優勢正在逐步喪失，近幾年生產的智能手機在主流的720P（1280x720）及更小分辨率視頻上硬解和軟解的功耗差異已經很小。這意味著：手機端視頻編碼技術的更新迭代速度將會大大加快。下面具體描述測試過程和結果。

硬件解碼依賴于終端芯片，智能手機普遍支持H.264/AVC的硬件解碼；支持HEVC/H.265硬件解碼的手機并未完全普及，以蘋果手機為例，iPhone 6S之前的蘋果手機都不支持HEVC硬解碼；AVS2目前在移動終端中還缺乏硬解支持。在軟解碼方面，FFMPEG內置了H.264和H.265的軟件解碼庫；我們團隊研發了支持手機端應用的AVS2軟解碼庫-uAVS2d，可實現智能手機實時解碼1080P視頻[1]。下面通過實驗測試不同軟硬解方案在不同檔次手機上的功耗表現。

1、測試條件

1） 測試視頻

測試視頻包括5個不同場景的視頻片段，覆蓋室內場景、戶外運動、自然風景、訪談等場景。測試視頻分為三組，分別采用H.264、HEVC和AVS2編碼，三組視頻來自同一視頻源，同分辨率視頻編碼質量近似。具體視頻規格如下：

2） 測試機型

3）測試工具

功耗測試工具：Monsoon Power Monitor AAA10F

視頻播放器：ijkplayerdemo

軟件解碼器：FFmpeg內置H.264和HEVC解碼器；uAVS2d解碼器[2]。

2、測試方法

1）配置測試環境

a) 三星S3：拆除電池，power monitor給手機供電并連接電腦，設置輸出電壓3.7V，使用Main channel測試數據。

b) iPhone：使用USB方式連接power monitor，滿電狀態測試充電功率，充電功率近似為耗電功率。

2）手機開啟飛行模式，連接WIFI網絡，清除所有后臺進程，亮度固定為最大亮度的一半，靜音。

3）先保持待機狀態，等待手機功耗數據波動平穩。

4）進行一組測試

a) 啟動功耗測試儀記錄程序；

b) 等待100s打開一組網絡測試視頻（5min）；

c) 視頻播放結束等待100s；

d) 導出功耗數據，計算前后100s平均功耗和視頻播放5分鐘平均功耗。

5）重復4）測試五組數據（H.264硬解，H.264軟解，H.265硬解，H.265軟解和AVS2軟解）。

6）更換手機，重復1）-5），依次測試三星S3、iPhone 6 Plus、iPhone 6S、iPhone 8。

3、測試結果

數據說明

1）總功耗指視頻播放時手機耗電功率。

2）待機功耗指手機亮屏無操作時手機耗電功率。

3）測試視頻為網絡流，播放器因為有數據緩存（15MB），會提前下載結束，網絡下載對功耗有一定影響。

4、測試結果分析

隨著智能手機通用處理能力的提升，軟硬解功耗差距逐步縮小，對于720P視頻，iPhone 8中H264軟硬解視頻播放功耗僅相差14%，而AVS2軟解方案僅比H264硬解方案功耗高8%。不同軟件解碼方案功耗差異較大，測試的三種方案中，AVS2軟解方案功耗最低。與H.264軟解碼方案相比，因為AVS2壓縮效率更高，同等質量的視頻，AVS2編碼碼率可比H.264低40%，更低的碼率帶來更低的解碼復雜度和網絡開銷。由于我們測試的是開源的HEVC軟解碼器，計算效率一般，所以HEVC軟解的功耗相對較高。

視頻分辨率對軟解功耗差異較大，如表2所示，以iPhone 8為例，對于480P（640x480）視頻，AVS2軟解和H.264硬解功耗相當；對于720P視頻，AVS2軟解比H.264硬解功耗高8%；對于1080P視頻，AVS2軟解僅比H.264硬解功耗高11%。需要指出的是，軟解碼功耗和具體實現方案有很大相關性，隨著軟解碼方案的不斷優化，和硬解碼的功耗差距還會進一步縮小。

總結

隨著智能手機的通用計算能力增強，目前主流手機在480P和720P等主流視頻分辨率上，軟解和硬解的功耗差別已經很小，這意味著手機視頻解碼對專用芯片的支持依賴降低，移動視頻技術迭代的速度將會大大加快。