ما هو برنامج الترميز AV1؟ كيف يجعل الملفات أصغر؟

إذا كنت تتابع مشهد بث الوسائط لعدد من السنوات، فربما تكون قد شاهدت الكثير من الإثارة حول الدعم المشاع لبرنامج الترميز AV1. على الرغم من أن هذه خطوة كبيرة جدًا للأمام من برامج الترميز مثل H264 وVP9، إلا أن القصة تحتوي على ما هو أكثر من ذلك بكثير. تم إصدار AV1، المعروف أيضًا باسم AOMedia Video 1، لأول مرة في مارس 2018، وكان طريقًا بطيئًا في اعتماده عبر الصناعة. هذه هي القصة الكاملة لـ AV1، وكيف يتحسن عن VP9 وH.264، ولماذا يعتبر أمرًا مهمًا.

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 استخدامه في برامجهم مجانًا)، كما أنه يوفر بعض التوفير الهائل مقارنةً بأمثال VP9 وH264. أجرت شركة Facebook Engineering اختبارات في عام 2018، وخلصت إلى أن برنامج التشفير المرجعي AV1 حقق نسبة 34%، ضغط بيانات أعلى بنسبة 46.2% و50.3% من ملف libvpx-vp9 وx264 High Profile وx264 الرئيسي، على التوالى. وهذا يعني أنه بالنسبة لأولئك الذين يستخدمون اتصالات أبطأ، قد يكون بمقدورهم الاستمتاع بجودة أعلى من تلك التي استخدمتها ولأولئك الذين لديهم اتصالات أسرع، ستتمكن من الحصول على معدل بت أعلى على نفس الاتصال سرعة.

كانت أول مجموعة شرائح للهواتف الذكية تدعم فك تشفير AV1 هي MediaTek Dimensity 1000، والتي تدعم ما يصل إلى 4K بمعدل 60 إطارًا في الثانية. تدعم سلسلة Nvidia Geforce 3000 فك التشفير سلسلة Nvidia Geforce 4000 الجديدة يدعم كلاً من التشفير وفك التشفير، ويدعم كل من Exynos 2100/2200 من سامسونج فك تشفير AV1 أيضًا. في وقت لاحق، كوالكوم سنابدراجون 8 الجيل الثاني جلبت الدعم لفك AV1، وانها يشاع أن Tensor G3 القادم سوف يدعم AV1 التشفير أيضًا. يتزايد الدعم ببطء في الصناعة، كما تدعم مجموعة الشرائح الموجودة في Chromecast HD أيضًا فك تشفير AV1. لقد تواصلنا مع Google للتعليق وقيل لنا أن جهاز Chromecast المزود بـ Google TV (HD) يدعم AV1.

ليس هذا فحسب، بل إن YouTube على سطح المكتب يدعم أيضًا AV1، ويمكنك تمكينه في إعدادات حسابك طالما أنك تستخدم متصفحًا متوافقًا. في الواقع، الشركة لديها صممت السيليكون الخاص بها لترميز فيديو AV1 الذي سيتم استخدامه في مراكز بيانات YouTube. الشريحة، التي تحمل الاسم الرمزي "Argos"، هي وحدة ترميز فيديو من الجيل الثاني (VCU) تقوم بتحويل مقاطع الفيديو تم تحميلها على النظام الأساسي بتنسيقات ضغط مختلفة وتحسينها لشاشات مختلفة الأحجام. تدعي Google أن جهاز Argos VCU الجديد يمكنه التعامل مع مقاطع الفيديو بكفاءة أكبر بمقدار 20 إلى 33 مرة من الخوادم التقليدية.

تاريخ AV1

السياق خلف AV1 وسبب إنشائه مهم أيضًا. VP9 هو برنامج ترميز بدون حقوق ملكية تم تطويره بواسطة Google ويمكن لأي شخص استخدامه، ولأنه بدون حقوق ملكية، يمكن تنفيذه على أي منصة أو خدمة تريد ذلك. استخدم موقع YouTube برنامج الترميز على أي جهاز يمكنه دعمه (حيث كان ذلك يعني توفيرًا كبيرًا لشركة Google بفضل انخفاض النطاق الترددي)، كما تم اعتماده من خلال خدمات الفيديو عند الطلب مثل نيتفليكسوتويتش وفيميو.

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 التكاليف وتحسين كبير في تجربة المستخدم عندما تحسب مليارات دقائق الفيديو. أعلنت Google أنها تخطط لإصدار VP10 في عام 2016 ومن ثم ستصدر تحديثًا كل 18 شهرًا لضمان التقدم المطرد. وصل الأمر إلى النقطة التي بدأت فيها Google بإصدار الكود الخاص بـ VP10، لكن الشركة أعلنت إلغاء VP10 وشكلت تحالف الوسائط المفتوحة (AOMedia) بدلاً من ذلك.

يضم تحالف الوسائط المفتوحة الجميع بدءًا من مصممي المعالجات (AMD وArm وBroadcom وChips&Media وIntel وNvidia) وحتى المتصفح. المطورين (Google، وMicrosoft، وMozilla)، إلى خدمات البث وعقد مؤتمرات الفيديو (Adobe، وAmazon، وBBC R&D، وCisco، وNetflix، موقع YouTube). تقدم جميع هذه الشركات شكلاً من أشكال الدعم لـ AV1، سواء كان ذلك من خلال أجهزة فك تشفير الأجهزة التي تم تقديمها في الشرائح، أو تنفيذ وحدات فك التشفير في المتصفحات، أو استخدام برنامج الترميز في البث خدمات.

AV1 مقابل HEVC/H265

الفرق الأكبر بين AV1 وHEVC (ترميز الفيديو عالي الكفاءة)، المعروف أيضًا باسم H.265، يكمن في الترخيص. لشحن منتج بدعم HEVC، تحتاج إلى الحصول على تراخيص من أربع مجموعات براءات اختراع على الأقل (MPEG LA، وHEVC Advance، وTechnicolor، وVelos Media) بالإضافة إلى العديد من الشركات الأخرى، والتي لا يقدم الكثير منها شروط ترخيص قياسية - وبدلاً من ذلك تتطلب منك التفاوض شروط.

وكانت هذه الإتاوات الباهظة تمثل مشكلة بالفعل بالنسبة لمنتجات مثل Google Chrome، وOpera، وNetflix، وAmazon Video، Cisco WebEx Connect وSkype وغيرهم، ويستبعدون HEVC تمامًا كخيار لمشاريع مثل Mozilla ثعلب النار. وذلك لأنه يتعارض مع العديد من القيم الأساسية لمشروع Firefox: يجب أن يكون Firefox خاليًا من حقوق الملكية حتى يتمكن من الشحن في العديد من مشاريع البرمجيات الحرة والمفتوحة المصدر، والتي قد يمنعها استخدام HEVC من وجودها؛ وتؤمن موزيلا بوجود شبكة ويب حرة ومفتوحة، وهذا غير ممكن إذا قمت بتعزيز المعايير المثقلة ببراءات الاختراع. وحتى مع تجاهل هاتين المشكلتين، فإن موزيلا لا تستطيع ببساطة أن تتحمل إهدار مئات الملايين من الدولارات على الإتاوات وكل هذا الوقت في التفاوض على اتفاقيات الترخيص اللازمة.

والحقيقة الممتعة أيضًا هي أن هذه المشكلات نفسها هي التي منعت Firefox (وChromium) من تضمين تشغيل H.264 الأصلي على العديد من الأنظمة الأساسية حتى قبل عامين... ولا يزال يتطلب مكونًا إضافيًا على Linux. من غير المرجح أن يكون Firefox قادرًا على دعم HEVC قبل انتهاء صلاحية براءات الاختراع الخاصة به في ثلاثينيات القرن الحادي والعشرين (أو ربما حتى بعد ذلك). حتى يومنا هذا، لا يدعم Firefox سوى H.264 محليًا بفضل عرض Cisco دفع جميع تكاليف الترخيص Mozilla من خلال OpenH264، من أجل توحيد H.264 للبث عبر السوق حتى الجيل التالي من برنامج الترميز كان مستعدا. على ال دليل ترميز الفيديو موزيلاوتقول الشركة إن "موزيلا لن تدعم ترميز HEVC وهي مثقلة ببراءات الاختراع." وحتى يومنا هذا فقط يدعم كل من Edge وInternet Explorer تشغيل HEVC الأصلي، وعلى أجهزة محددة تدعم ذلك فقط فك التشفير.

من حيث الكفاءة، فإن كلا برنامجي الترميز يتنافسان من أخمص القدمين ضد بعضهما البعض. كفاءتها بشكل عام تتساوى مع بعضها البعض (على الرغم من أن الاختبارات أظهرت أن AV1 يتقدم قليلاً)، ولكن هناك مشكلة - عادةً ما يستغرق تشفير AV1 وقتًا أطول بكثير، وذلك بفضل عدم وجود تشفير للأجهزة قدرات. وجدت جامعة واترلو في عام 2020 أنه في حين أن AV1 يقدم توفيرًا في معدل البت بنسبة 9.5% مقارنةً بـ HEVC في تشفير فيديو بدقة 4K، فإن مقاطع فيديو AV1 تستغرق أيضًا 590 مرة أطول للتشفير من AVC. في المقابل، استغرق ترميز HEVC وقتًا أطول بمقدار 4.2 مرة فقط. من الواضح أنه تم إجراء هذه الاختبارات في وقت مبكر جدًا من عمر AV1 عندما لم يكن دعم الأجهزة متاحًا بالفعل.

مستقبل AV1

يبدو من المحتمل أن AV1 سوف يمهد الطريق لتشغيل الفيديو المضغوط عالي الجودة حيث أن المزيد والمزيد من الأجهزة تدعم فك تشفير الأجهزة. نظرًا لأن HEVC مدعوم فقط من خلال متصفح واحد على سطح المكتب (الآن بعد أن مات Internet Explorer(على أية حال)، من الواضح أن AV1 هو برنامج الترميز المستقبلي كخليفة لـ VP9. مع توقع نمو الدعم، سينتهي الأمر بالمزيد والمزيد من الأجهزة لاستخدامه. هناك بالفعل بعض أعلام التجربة بالإشارة إلى AV2 في مستودع AOM و"نقطة انطلاق لأبحاث AV2" كان ذلك 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 (عند إصداره)، سيكون من دواعي سرورك معرفة أنه من المحتمل سوف يتطلب دعم AV1 خارج الصندوق. يدعم كل من Snapdragon 8 Gen 2 من Qualcomm وسلسلة MediaTek Dimensity 9000 AV1، لذلك لم تعد هناك أي قيود على الأجهزة بهذا المعنى.

ما أهمية AV1 لأجهزة البث مثل Google Chromecast HD؟

إذا كنت تتطلع إلى شراء Google Chromecast HD، فهناك سبب واحد كبير وراء اهتمامك بـ AV1 - وهو قدرات الشبكة لديك. إذا كنت تشتري إصدار HD بدلاً من إصدار 4K، فمن المحتمل أن يكون هناك عدة أسباب وراء ذلك ستفعل ذلك، وقد يكون أحد هذه الأسباب هو أن الإنترنت الخاص بك لا يحتوي على النطاق الترددي لـ 4K تدفق. إذا كان الأمر كذلك، فمن المحتمل أن تكون واعيًا بالنطاق الترددي على أي حال، ويعني AV1 أنه يمكنك الحصول على فيديو بمعدل بت أعلى من جهاز Chromecast. سيؤدي هذا إلى تحسين جودة الفيديو بشكل عام بنفس معدلات البيانات التي يدعمها الإنترنت لديك بالفعل.

ليس هذا فحسب، بل يمكن القول إن هذا سبب أكبر، فهو الأول حقًادونجل التلفزيون السائد الذي يدعم بنشاط AV1. تعد Roku سائدة إلى حد ما ولكن من الصعب الحصول عليها في بعض المناطق، ويعتبر Fire TV Stick 4K Max هو الخيار الآخر الوحيد حاليًا. يعد نظام Google البيئي لأجهزة الدونجل التلفزيونية الخاصة به هو الأكثر تجسيدًا من أي منها، ويعد تضمين AV1 أمرًا كبيرًا جدًا لهذا السبب أيضًا. إنه يضفي الشرعية عليه كخيار وقد يدفع الشركات الأخرى لدعم AV1 بطرق أخرى أيضًا.