ما هو برنامج ترميز AV1؟ كيف تجعل الملفات أصغر؟

إذا كنت تتابع مشهد تدفق الوسائط لعدد من السنوات ، فربما تكون قد شاهدت الكثير من الإثارة حول دعم مشاع لبرنامج ترميز AV1. على الرغم من أنها حقًا خطوة كبيرة جدًا للأمام من برامج الترميز مثل H264 و VP9 ، إلا أن القصة أكثر من ذلك بكثير. تم إصدار AV1 ، المعروف أيضًا باسم AOMedia Video 1 ، لأول مرة في مارس من عام 2018 ، وكان طريقًا بطيئًا في اعتماده عبر الصناعة. هذه هي القصة الكاملة لـ AV1 ، وكيف تتحسن على VP9 و H.264 ، ولماذا هي صفقة كبيرة.

ما هو AV1؟

AV1 هو برنامج ترميز تم تطويره بواسطة Alliance for Open Media ، وهو تكتل يضم العديد من الشركات المختلفة في مجال التكنولوجيا. وتتمثل فوائده الرئيسية في أنه خالي من حقوق الملكية (حتى تتمكن الشركات من تنفيذه في برامجهم مجانًا) ، ولديه بعض المدخرات الهائلة على أمثال VP9 و H264. أجرت Facebook Engineering اختبارات في عام 2018 ، استنتجت أن المشفر المرجعي AV1 حقق 34٪ ، ضغط بيانات أعلى بنسبة 46.2٪ و 50.3٪ من libvpx-vp9 و x264 High Profile و x264 Main Profile ، على التوالى. هذا يعني أنه بالنسبة لأولئك الذين لديهم اتصالات أبطأ ، قد تتمكن من الاستمتاع بجودة أعلى مما تستخدمه إلى ، ولأولئك الذين لديهم اتصالات أسرع ، ستتمكن من الحصول على معدل بت أعلى على نفس الاتصال سرعة.

كانت أول شريحة هاتف ذكي تدعم فك تشفير AV1 هي MediaTek Dimensity 1000 ، والتي تدعم ما يصل إلى 4K 60 إطارًا في الثانية. دعمت سلسلة Nvidia Geforce 3000 فك تشفير ملف سلسلة Nvidia Geforce 4000 الجديدة يدعم كل من التشفير وفك التشفير ، ويدعم كل من Exynos 2100/2200 من Samsung فك تشفير AV1 أيضًا. في وقت لاحق ، Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2 جلب دعمًا لفك تشفير AV1 ، وهو يشاع أن القادم Tensor G3 سيدعم AV1 التشفير أيضًا. ينمو الدعم ببطء في الصناعة ، كما تدعم مجموعة الشرائح في Chromecast HD فك تشفير AV1 أيضًا. لقد تواصلنا مع Google للتعليق وقيل لنا أن Chromecast مع Google TV (HD) يدعم AV1.

ليس ذلك فحسب ، بل يدعم YouTube على سطح المكتب أيضًا AV1 ، ويمكنك تمكينه في إعدادات حسابك طالما أنك تستخدم متصفحًا متوافقًا. في الواقع ، تمتلك الشركة صمم السيليكون الخاص به لتشفير فيديو AV1 الذي سيتم استخدامه في مراكز البيانات ليوتيوب. الشريحة ، التي تحمل الاسم الرمزي "Argos" ، هي وحدة ترميز فيديو (عبر) من الجيل الثاني (VCU) تقوم بتحويل مقاطع الفيديو تم تحميلها على النظام الأساسي إلى تنسيقات ضغط مختلفة وتحسينها لشاشات مختلفة الأحجام. تدعي Google أن Argos VCU الجديد الخاص بها يمكنه التعامل مع مقاطع الفيديو 20-33 مرة بشكل أكثر كفاءة من الخوادم التقليدية.

تاريخ AV1

السياق خلف AV1 ولماذا تم إنشاؤه مهم أيضًا. VP9 هو برنامج ترميز بدون حقوق ملكية تم تطويره بواسطة Google ويمكن لأي شخص استخدامه ، ولأنه خالي من حقوق الملكية ، يمكن تنفيذه على أي نظام أساسي أو خدمة تريده. استفاد YouTube من برنامج الترميز على أي جهاز يمكنه دعمه (حيث يعني ذلك توفيرًا كبيرًا لشركة Google بفضل النطاق الترددي المنخفض) ، وقد تم اعتماده أيضًا من خلال خدمات الفيديو عند الطلب مثل نيتفليكسو Twitch و Vimeo.

ومع ذلك ، نظرًا لأن Google لديها مصلحة راسخة في اعتماد خوارزميات ضغط أفضل لتقليل استخدام النطاق الترددي لمراكز البيانات الخاصة بها ، فقد بدأت العمل على VP10 - خليفة VP9. يمكن أن تؤدي الزيادة الطفيفة في ضغط الفيديو لكل فيديو إلى توفير كبير في التكلفة وتحسين كبير في تجربة المستخدم عندما تحسب مليارات دقائق الفيديو. أعلنت Google أنها تخطط لإصدار VP10 في عام 2016 ثم ستصدر تحديثًا كل 18 شهرًا لضمان تقدم ثابت. وصل الأمر إلى النقطة التي بدأت فيها Google حتى في إصدار رمز لـ VP10 ، لكن الشركة أعلنت عن إلغاء VP10 وشكلت Alliance for Open Media (AOMedia) بدلاً من ذلك.

يشمل التحالف من أجل Open Media الجميع من مصممي المعالجات (AMD و Arm و Broadcom و Chips & Media و Intel و Nvidia) إلى المتصفح المطورين (Google و Microsoft و Mozilla) لخدمات البث المباشر ومؤتمرات الفيديو (Adobe و Amazon و BBC R&D و Cisco و Netflix و موقع YouTube). تقدم كل هذه الشركات شكلاً من أشكال الدعم لـ AV1 ، سواء كان ذلك من خلال أجهزة فك التشفير المقدمة في الشرائح أو تنفيذ أجهزة فك التشفير في المتصفحات أو استخدام برنامج الترميز في التدفق خدمات.

AV1 مقابل HEVC / H265

يتمثل الاختلاف الأكبر بين AV1 و HEVC (ترميز الفيديو عالي الكفاءة) ، المعروف أيضًا باسم H.265 ، في الترخيص. من أجل شحن منتج بدعم HEVC ، تحتاج إلى الحصول على تراخيص من أربعة مجمعات براءات اختراع على الأقل (MPEG LA ، HEVC Advance ، Technicolor ، و Velos Media) بالإضافة إلى العديد من الشركات الأخرى ، والعديد منها لا يقدم شروط ترخيص قياسية - بدلاً من ذلك يتطلب منك التفاوض شروط.

كانت هذه الإتاوات الباهظة مشكلة بالفعل لمنتجات مثل Google Chrome و Opera و Netflix و Amazon Video و Cisco WebEx Connect و Skype وغيرها ، ويستبعدون تمامًا HEVC كخيار لمشاريع مثل Mozilla ثعلب النار. هذا لأنه يتعارض مع القيم الأساسية المتعددة لمشروع Firefox: يحتاج Firefox إلى أن يكون خاليًا من حقوق الملكية من أجل الشحن في العديد من مشاريع البرمجيات الحرة والمفتوحة المصدر ، والتي قد يمنعها استخدام HEVC ؛ وتؤمن Mozilla بشبكة ويب مجانية ومفتوحة ، وهذا غير ممكن إذا كنت تروج للمعايير المرهونة ببراءات الاختراع. حتى بتجاهل هاتين المشكلتين ، لا تستطيع موزيلا ببساطة أن تهدر مئات الملايين من الدولارات على الإتاوات وكل ذلك الوقت في التفاوض على اتفاقيات الترخيص الضرورية.

حقيقة ممتعة أيضًا ، هذه المشكلات نفسها هي التي منعت Firefox (و Chromium) من تضمين تشغيل H.264 الأصلي على العديد من الأنظمة الأساسية حتى بضع سنوات مضت... ولا يزال يتطلب مكونًا إضافيًا على Linux. من غير المحتمل أن يكون Firefox قادرًا حتى على دعم HEVC قبل انتهاء صلاحية براءات الاختراع الخاصة به في 2030 (أو ربما في وقت لاحق). حتى يومنا هذا ، يدعم Firefox H.264 محليًا فقط بفضل عرض Cisco لدفع جميع تكاليف الترخيص لـ Mozilla من خلال OpenH264 ، من أجل توحيد H.264 للبث عبر السوق حتى ترميز الجيل التالي كان مستعدا. على ال دليل ترميز فيديو موزيلا، تقول الشركة أن "موزيلا لن تدعم ترميز HEVC بينما هي مرهونة ببراءات الاختراع." حتى يومنا هذا فقط يدعم كل من Edge و Internet Explorer تشغيل HEVC الأصلي ، وفقط على أجهزة معينة تدعمها فك.

من حيث الكفاءة ، يتعامل كل من برنامجي الترميز مع بعضهما البعض. كفاءتها بشكل عام على قدم المساواة مع بعضها البعض (على الرغم من أن الاختبارات أظهرت أن AV1 يتقدم قليلاً) ، ولكن هناك مشكلة - عادةً ما يستغرق AV1 وقتًا أطول للتشفير ، وذلك بفضل نقص تشفير الأجهزة قدرات. وجدت جامعة واترلو في عام 2020 أنه على الرغم من توفير AV1 لمعدل البت بنسبة 9.5٪ مقارنةً بـ HEVC في ترميز فيديو 4K ، فقد استغرقت مقاطع فيديو AV1 أيضًا 590 مرة أطول للتشفير من AVC. في المقابل ، استغرق ترميز HEVC 4.2 مرة أطول. من الواضح أن هذه الاختبارات تم تشغيلها في وقت مبكر جدًا من عمر AV1 عندما لم يكن دعم الأجهزة متاحًا بالفعل.

مستقبل AV1

يبدو من المحتمل أن AV1 سوف يشق طريق تشغيل الفيديو المضغوط عالي الجودة حيث يدعم المزيد والمزيد من الأجهزة فك تشفير الأجهزة. بالنظر إلى أن HEVC مدعوم فقط من خلال متصفح واحد على سطح المكتب (الآن بعد أن مات Internet Explorer، على أي حال) ، من الواضح أن AV1 هو برنامج ترميز الانتقال للمستقبل كخليفة لـ VP9. مع توقع نمو الدعم فقط ، سينتهي الأمر باستخدام المزيد والمزيد من الأجهزة. هناك بالفعل بعض أعلام التجربة بالإشارة إلى AV2 في مستودع AOM و "نقطة البداية لبحوث AV2" كانت كذلك ملتزم إلى المستودع العام الماضي ، مما يشير إلى أننا سنرى تكرارات في المستقبل أيضًا.

أما بالنسبة لأولئك منكم الذين يتطلعون إلى هاتف ذكي به أندرويد 14 تم تحميله مسبقًا (عندما يتم إصداره) ، سيسعدك معرفة أنه من المحتمل سوف يتطلب دعم AV1 من خارج منطقة الجزاء. يدعم كل من Qualcomm's Snapdragon 8 Gen 2 وسلسلة MediaTek Dimensity 9000 AV1 ، لذلك لم يعد هناك أي قيود على الأجهزة بهذا المعنى.

لماذا يعتبر AV1 مهمًا لأجهزة البث مثل Google Chromecast HD؟

إذا كنت تبحث عن Google Chromecast HD ، فهناك سبب واحد كبير وراء اهتمامك بـ AV1 - وهذه هي إمكانيات الشبكة لديك. إذا كنت تشتري الإصدار عالي الدقة بدلاً من الإصدار 4K ، فمن المحتمل أن يكون هناك سببان لذلك ستفعل ذلك ، وقد يكون أحدها هو أن الإنترنت الخاص بك لا يحتوي على عرض النطاق الترددي لـ 4K تدفق. إذا كان الأمر كذلك ، فمن المحتمل أن تكون على دراية بالنطاق الترددي على أي حال ، ويعني AV1 أنه يمكنك الحصول على فيديو بمعدل بت أعلى من Chromecast. سيؤدي ذلك إلى جودة فيديو أفضل بشكل عام بنفس معدلات البيانات التي يدعمها الإنترنت لديك بالفعل.

ليس هذا فقط ، على الرغم من أن هذا سبب أكبر يمكن القول إنه السبب الأول حقًادونجل التلفزيون السائد التي تدعم بنشاط AV1. Roku منتشر إلى حد ما ولكن يصعب الحصول عليه في بعض المناطق ، و Fire TV Stick 4K Max هو الخيار الآخر الوحيد حاليًا. يعد النظام البيئي لشركة Google لأجهزة دونجل التلفزيون الخاصة بها هو الأكثر تجسيدًا من أي منها ، كما أن تضمين AV1 يعد مشكلة كبيرة جدًا لهذا السبب أيضًا. إنه يضفي الشرعية على ذلك كخيار وقد يدفع الشركات الأخرى لدعم AV1 بطرق أخرى أيضًا.