Какво представлява кодекът AV1? Как прави файловете по-малки?

Ако следите сцената на медийния стрийминг от няколко години, може да сте виждали много вълнение около слуховете за поддръжка на кодека AV1. Въпреки че това наистина е доста голяма крачка напред от кодеци като H264 и VP9, ​​в историята има много повече от това. AV1, известен още като AOMedia Video 1, беше пуснат за първи път през март 2018 г. и беше бавен път за приемането му в индустрията. Това е цялата история на AV1, как се подобрява спрямо VP9 и H.264 и защо е голяма работа.

Какво е AV1?

AV1 е кодек, разработен от Alliance for Open Media, конгломерат от много различни компании в технологичното пространство. Основните му предимства са, че е безвъзмезден (така че компаниите могат да го внедрят безплатно в своя софтуер) и има някои огромни спестявания в сравнение с VP9 и H264. Facebook Engineering проведе тестове през 2018 г., като заключи, че референтният енкодер AV1 е постигнал 34%, 46,2% и 50,3% по-висока компресия на данни от libvpx-vp9, x264 High profile и x264 Main profile, съответно. Това означава, че за тези с по-бавни връзки може да можете да се насладите на качество, по-високо от това, което използвате към, а за тези с по-бързи връзки ще можете да получите още по-висок битрейт на същата връзка скорост.

Първият чипсет за смартфон, който поддържа AV1 декодиране, беше MediaTek Dimensity 1000, който поддържаше до 4K 60 FPS. Серията Nvidia Geforce 3000 поддържа декодиране нова серия Nvidia Geforce 4000 поддържа както кодиране, така и декодиране, а Exynos 2100/2200 на Samsung поддържат и AV1 декодиране. По-късно, Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2 донесе поддръжка за AV1 декодиране и това е слухове, че предстоящият Tensor G3 ще поддържа AV1 кодиране както добре. Поддръжката бавно нараства в индустрията и чипсетът в Chromecast HD също поддържа AV1 декодиране. Свързахме се с Google за коментар и ни казаха, че Chromecast с Google TV (HD) поддържа AV1.

Не само това, но YouTube на настолен компютър също поддържа AV1, и можете да го активирате в настройките на вашия акаунт стига да използвате съвместим браузър. Всъщност компанията има проектира свой собствен силиций за кодиране на AV1 видео, което ще се използва в центрове за данни за YouTube. Чипът с кодово име "Argos" е видео (транс) кодираща единица от второ поколение (VCU), която конвертира видео качени на платформата в различни формати за компресиране и ги оптимизира за различен екран размери. Google твърди, че неговият нов Argos VCU може да обработва видеоклипове 20-33 пъти по-ефективно от конвенционалните сървъри.

Историята на AV1

Контекстът отзад AV1 и защо е създаден също е важно. VP9 е безплатен кодек, разработен от Google, който всеки може да използва, и тъй като е безплатен, може да бъде внедрен на всяка платформа или услуга, която го иска. YouTube използва кодека на всяко устройство, което може да го поддържа (тъй като това означаваше големи спестявания за Google благодарение на намалената честотна лента) и дори беше възприет от услуги за видео по заявка като Нетфликс, Twitch и Vimeo.

Въпреки това, тъй като Google има личен интерес да приеме по-добри алгоритми за компресиране, за да намали използването на честотната лента на своите центрове за данни, тя започна да работи върху VP10 - наследник на VP9. Малко увеличение на видео компресията на видео може да доведе до огромни спестявания на разходи и значително подобрение на потребителското изживяване, когато отчитате милиарди видео минути. Google обяви, че планира да пусне VP10 през 2016 г. и след това ще пуска актуализация на всеки 18 месеца, за да осигури стабилно развитие. Стигна се дотам, че Google дори започна да пуска код за VP10, но компанията обяви анулирането на VP10 и вместо това сформира Алианса за отворени медии (AOMedia).

Алиансът за отворени медии включва всички - от дизайнери на процесори (AMD, Arm, Broadcom, Chips&Media, Intel, Nvidia) до браузъри разработчици (Google, Microsoft и Mozilla), до услуги за стрийминг и видеоконференции (Adobe, Amazon, BBC R&D, Cisco, Netflix, YouTube). Всички тези компании предлагат някаква форма на поддръжка на AV1, било то чрез хардуерни декодери въведени в чипсетите, внедряването на декодери в браузърите или използването на кодека при поточно предаване услуги.

AV1 срещу HEVC/H265

Най-голямата разлика между AV1 и HEVC (High-Efficiency Video Coding), известен също като H.265, е в лицензирането. За да изпратите продукт с HEVC поддръжка, трябва да придобиете лицензи от поне четири патентни пула (MPEG LA, HEVC Advance, Technicolor, и Velos Media), както и множество други компании, много от които не предлагат стандартни лицензионни условия — вместо това изискват от вас да преговаряте условия.

Тези високи хонорари вече бяха проблематични за продукти като Google Chrome, Opera, Netflix, Amazon Video, Cisco WebEx Connect, Skype и други, и те напълно изключват HEVC като опция за проекти като Mozilla Firefox. Това е така, защото противоречи на множество основни ценности на проекта Firefox: Firefox трябва да бъде безвъзмезден, за да се доставя в много FOSS проекти, което използването на HEVC би попречило да бъде; и Mozilla вярва в безплатна и отворена мрежа, а това не е възможно, ако насърчавате обременени с патенти стандарти. Дори игнорирайки тези два проблема, Mozilla просто не може да си позволи да губи стотици милиони долари за авторски права и през цялото това време в преговори за необходимите лицензионни споразумения.

Забавен факт също е, че същите проблеми са това, което попречи на Firefox (и Chromium) дори да включат естествено възпроизвеждане на H.264 на много платформи до преди няколко години... и все още изисква плъгин на Linux. Малко вероятно е Firefox дори да може да поддържа HEVC преди патентите му да изтекат през 2030 г. (или вероятно дори по-късно). Дори и до ден днешен Firefox поддържа само H.264, благодарение на това, че Cisco предлага да плати всички лицензионни разходи за Mozilla чрез OpenH264, за да стандартизира H.264 за поточно предаване на пазара до следващото поколение кодек беше готов. На Ръководство за видео кодек на Mozilla, компанията казва, че „Mozilla няма да поддържа HEVC, докато е обременен от патенти“. До днес само Edge и Internet Explorer поддържат собствено HEVC възпроизвеждане и само на конкретен хардуер, който поддържа декодиране.

От гледна точка на ефективност, двата кодека вървят един срещу друг. Тяхната ефективност като цяло е еднаква една с друга (въпреки че тестовете показват, че AV1 леко изпреварва), но има уловка — AV1 обикновено отнема значително повече време за кодиране, благодарение на липсата на хардуерно кодиране възможности. Университетът на Ватерло установи през 2020 г., че докато AV1 предлага спестяване на битрейт от 9,5% в сравнение с HEVC при кодиране на 4K видео, AV1 видеоклиповете също отнемат 590 пъти повече време за кодиране от AVC. За разлика от това, HEVC отне само 4,2 пъти повече време. Тези тестове очевидно са проведени доста рано в живота на AV1, когато хардуерната поддръжка не е била реално налична.

Бъдещето на AV1

Изглежда вероятно AV1 да проправи пътя за възпроизвеждане на висококачествено компресирано видео, тъй като все повече устройства поддържат хардуерно декодиране. Като се има предвид, че HEVC се поддържа само от един браузър на настолен компютър (сега, когато Internet Explorer е мъртъв, както и да е), AV1 очевидно е основният кодек за бъдещето като наследник на VP9. Тъй като поддръжката се очаква да расте, все повече и повече устройства ще я използват. Вече има някои експериментални знамена позовавайки се на AV2 в хранилището на AOM и „начална котва за изследване на AV2“, която беше ангажирани към хранилището миналата година, което предполага, че ще видим повторения и в бъдеще.

Що се отнася до тези от вас, които гледат смартфон Android 14 предварително зареден (когато бъде пуснат), ще се радвате да знаете, че е вероятно ще изисква поддръжка на AV1 от кутията. Snapdragon 8 Gen 2 на Qualcomm и серията MediaTek Dimensity 9000 поддържат AV1, така че всъщност вече няма никакви хардуерни ограничения в този смисъл.

Защо AV1 има значение за стрийминг устройства като Google Chromecast HD?

Ако търсите да вземете Google Chromecast HD, има една голяма причина, поради която може да се интересувате от AV1 – и това са вашите мрежови възможности. Ако купувате HD версията вместо 4K версията, вероятно има няколко причини бихте направили това и един от тях може да е, че вашият интернет няма честотна лента за 4K стрийминг. Ако случаят е такъв, тогава най-вероятно ще сте наясно с честотната лента, а AV1 означава, че можете да получите видео с по-висок битрейт от вашия Chromecast. Това ще доведе до по-добро качество на видеото като цяло при същите скорости на данни, които вашият интернет вече поддържа.

Не само това обаче, и това е може би още по-важна причина, това е първата наистина лиосновен телевизионен ключ който активно поддържа AV1. Roku е масов до известна степен, но е по-труден за достъп в някои региони, а Fire TV Stick 4K Max е единствената друга опция в момента. Екосистемата на Google за неговите телевизионни ключове е най-разработената от всяка от тях и включването на AV1 е доста голяма работа и поради тази причина. Това го легитимира като опция и може да накара други компании да поддържат AV1 и по други начини.