Co je to kodek AV1? Jak to dělá soubory menší?

Pokud sledujete mediální streamingovou scénu již několik let, možná jste zažili spoustu vzrušení kolem zvěstované podpory kodeku AV1. I když je to skutečně velký krok vpřed od kodeků jako H264 a VP9, ​​v příběhu je toho mnohem víc. AV1, také známý jako AOMedia Video 1, byl poprvé vydán v březnu 2018 a jeho přijetí v celém odvětví byla pomalá. Toto je celý příběh AV1, jak se zlepšuje oproti VP9 a H.264 a proč je to velký problém.

Co je AV1?

AV1 je kodek vyvinutý Alianci pro otevřená média, konglomerátem tuny různých společností v technologickém prostoru. Jeho hlavní výhody spočívají v tom, že je bezplatný (takže jej společnosti mohou implementovat do svého softwaru zdarma) a oproti VP9 a H264 přináší značné úspory. Společnost Facebook Engineering provedla testy v roce 2018 a dospěla k závěru, že referenční kodér AV1 dosáhl 34 %, o 46,2 % a o 50,3 % vyšší komprese dat než u libvpx-vp9, x264 High profile a x264 Main profile, respektive. To znamená, že uživatelé s pomalejším připojením si mohou vychutnat kvalitu vyšší, než jakou jste zvyklí a pro ty, kteří mají rychlejší připojení, budete moci získat ještě vyšší datový tok na stejném připojení Rychlost.

První čipovou sadou smartphonu s podporou dekódování AV1 byl MediaTek Dimensity 1000, který podporoval až 4K 60 FPS. Řada Nvidia Geforce 3000 podporovala dekódování nová řada Nvidia Geforce 4000 podporuje kódování i dekódování a Samsung Exynos 2100/2200 podporuje také dekódování AV1. Později, Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2 přinesl podporu pro dekódování AV1 a je to říkalo se, že nadcházející Tensor G3 bude podporovat AV1 kódování také. Podpora v tomto odvětví pomalu roste a čipová sada v Chromecastu HD také podporuje dekódování AV1. Požádali jsme Google o komentář a bylo nám řečeno, že Chromecast s Google TV (HD) podporuje AV1.

Nejen to, ale YouTube na počítači také podporuje AV1, a můžete jej povolit v nastavení účtu pokud používáte kompatibilní prohlížeč. Ve skutečnosti má společnost navrhl svůj vlastní křemík pro kódování videa AV1, které bude použito v datových centrech pro YouTube. Čip s kódovým označením „Argos“ je video (trans) kódovací jednotka (VCU) druhé generace, která převádí videa. nahrát na platformu do různých kompresních formátů a optimalizovat je pro různé obrazovky velikosti. Google tvrdí, že jeho nový Argos VCU dokáže zpracovávat videa 20-33krát efektivněji než konvenční servery.

Historie AV1

Kontext za Důležité je také AV1 a proč byl vytvořen. VP9 je bezplatný kodek vyvinutý společností Google, který může používat kdokoli, a protože je bezplatný, mohl být implementován na jakékoli platformě nebo službě, která to chtěla. YouTube použil kodek na jakémkoli zařízení, které jej mohlo podporovat (protože to pro Google znamenalo velké úspory díky snížené šířce pásma), a dokonce jej převzaly služby videa na vyžádání, jako je např. Netflix, Twitch a Vimeo.

Nicméně, protože Google má vlastní zájem o přijetí lepších kompresních algoritmů, aby snížil využití šířky pásma svých datových center, začal pracovat na VP10 – nástupci VP9. Drobné zvýšení komprese videa na video může vést k obrovským úsporám nákladů a zásadnímu zlepšení uživatelské zkušenosti, když počítáte s miliardami minut videa. Google oznámil, že plánuje vydat VP10 v roce 2016 a poté bude vydávat aktualizaci každých 18 měsíců, aby byl zajištěn stabilní vývoj. Došlo to do bodu, kdy Google dokonce začal uvolňovat kód pro VP10, ale společnost oznámila zrušení VP10 a místo toho vytvořila Alianci pro otevřená média (AOMedia).

Aliance pro otevřená média zahrnuje každého od návrhářů procesorů (AMD, Arm, Broadcom, Chips&Media, Intel, Nvidia) až po prohlížeče. vývojářům (Google, Microsoft a Mozilla), streamovacím a videokonferenčním službám (Adobe, Amazon, BBC R&D, Cisco, Netflix, Youtube). Všechny tyto společnosti nabízely nějakou formu podpory AV1, ať už prostřednictvím hardwarových dekodérů zavedené v čipsetech, implementace dekodérů v prohlížečích nebo použití kodeku při streamování služby.

AV1 versus HEVC/H265

Největší rozdíl mezi AV1 a HEVC (High-Efficiency Video Coding), známým také jako H.265, je v licencování. Abyste mohli dodávat produkt s podporou HEVC, musíte získat licence od nejméně čtyř patentových fondů (MPEG LA, HEVC Advance, Technicolor, a Velos Media), stejně jako mnoho dalších společností, z nichž mnohé nenabízejí standardní licenční podmínky – místo toho vyžadují, abyste vyjednávali podmínky.

Tyto strmé licenční poplatky již byly problematické pro produkty jako Google Chrome, Opera, Netflix, Amazon Video, Cisco WebEx Connect, Skype a další a zcela vylučují HEVC jako možnost pro projekty jako Mozilla Firefox. Je to proto, že je v rozporu s několika základními hodnotami projektu Firefox: Firefox musí být bezplatný, aby mohl být dodáván v mnoha projektech FOSS, což by mu použití HEVC bránilo; a Mozilla věří ve svobodný a otevřený web, a to není možné, pokud podporujete standardy zatížené patenty. I při ignorování těchto dvou problémů si Mozilla prostě nemůže dovolit utrácet stovky milionů dolarů za licenční poplatky a celou tu dobu vyjednávání o nezbytných licenčních smlouvách.

Zajímavostí je, že tyto stejné problémy bránily Firefoxu (a Chromiu) dokonce zahrnout nativní přehrávání H.264 na mnoha platformách ještě před několika lety... a stále vyžaduje plugin pro Linux. Je nepravděpodobné, že Firefox bude dokonce schopen podporovat HEVC před vypršením jeho patentů ve 30. letech 20. století (nebo možná ještě později). Dodnes Firefox podporuje pouze H.264 nativně díky tomu, že Cisco nabízí zaplatit veškeré licenční náklady za Mozilla přes OpenH264, aby se standardizoval H.264 pro streamování napříč trhem až do příští generace kodeku byl připravený. Na Průvodce video kodekem Mozilla, společnost říká, že "Mozilla nebude podporovat HEVC, dokud je zatížena patenty." Dodnes jen Edge a Internet Explorer podporují nativní přehrávání HEVC a pouze na konkrétním hardwaru, který podporuje dekódování.

Z hlediska účinnosti jdou oba kodeky proti sobě. Jejich účinnost je obecně na stejné úrovni (ačkoli testy ukázaly, že AV1 je mírně napřed), ale má to háček – kódování AV1 obvykle trvá podstatně déle, a to díky chybějícímu hardwarovému kódování schopnosti. University of Waterloo v roce 2020 zjistila, že zatímco AV1 nabízí úsporu datového toku 9,5 % ve srovnání s HEVC při kódování 4K videa, video AV1 také trvalo 590krát déle, než se kódovalo než AVC. Naproti tomu HEVC trvalo pouze 4,2krát déle. Tyto testy byly zjevně spuštěny poměrně brzy v době životnosti AV1, kdy hardwarová podpora nebyla ve skutečnosti dostupná.

Budoucnost AV1

Zdá se pravděpodobné, že AV1 vyrazí cestu pro vysoce kvalitní přehrávání komprimovaného videa, protože stále více zařízení podporuje hardwarové dekódování. Vzhledem k tomu, že HEVC podporuje pouze jeden prohlížeč na ploše (teď, když je Internet Explorer mrtvý, každopádně), AV1 je jednoznačně kodek pro budoucnost jako nástupce VP9. Vzhledem k tomu, že se očekává pouze růst podpory, bude ji používat stále více zařízení. Už existují některé příznaky experimentu s odkazem na AV2 na úložišti AOM a „počáteční kotvu pro výzkum AV2“, která byla angažovaný do úložiště v loňském roce, což naznačuje, že iterací se dočkáme i v budoucnu.

Pokud jde o ty z vás, kteří hledají smartphone Android 14 předinstalovaný (až se uvolní), budete rádi, když víte, že je to pravděpodobné bude vyžadovat podporu AV1 ihned po vybalení. Snapdragon 8 Gen 2 od Qualcommu a řada MediaTek Dimensity 9000 podporují AV1, takže v tomto smyslu již neexistují žádná hardwarová omezení.

Proč je AV1 důležitý pro streamovací zařízení, jako je Google Chromecast HD?

Pokud si chcete vyzvednout Google Chromecast HD, existuje jeden velký důvod, proč byste se mohli zajímat o AV1 – a to jsou vaše síťové možnosti. Pokud kupujete HD verzi místo 4K verze, existuje pravděpodobně několik důvodů udělali byste to a jedním z nich může být, že váš internet nemá šířku pásma pro 4K streamování. Pokud je to váš případ, je pravděpodobné, že si stejně budete dávat pozor na šířku pásma a AV1 znamená, že ze svého Chromecastu můžete získat vyšší datový tok. To povede k celkově lepší kvalitě videa při stejných přenosových rychlostech, které váš internet již podporuje.

Nejen to, a to je pravděpodobně ještě větší důvod, je to první opravdumainstreamový televizní dongle který aktivně podporuje AV1. Roku je do určité míry mainstream, ale v některých regionech je těžší ho získat a Fire TV Stick 4K Max je v současné době jedinou další možností. Ekosystém společnosti Google pro své televizní hardwarové klíče je zdaleka nejdokonalejší ze všech a zahrnutí AV1 je z tohoto důvodu také docela velký problém. Legitimizuje to jako možnost a může tlačit další společnosti, aby podporovaly AV1 i jinými způsoby.