Hvad er AV1 codec? Hvordan gør det filer mindre?

Hvis du har fulgt mediestreaming-scenen i en årrække, har du måske set en masse spænding omkring rygter om understøttelse af AV1-codec. Selvom det faktisk er et ret stort skridt fremad fra codecs som H264 og VP9, ​​er der meget mere i historien end det. AV1, også kendt som AOMedia Video 1, blev først udgivet i marts 2018, og det har været en langsom vej i dens indførelse på tværs af branchen. Dette er hele historien om AV1, hvordan den forbedres i forhold til VP9 og H.264, og hvorfor det er en stor ting.

Hvad er AV1?

AV1 er et codec udviklet af Alliance for Open Media, et konglomerat af et væld af forskellige virksomheder inden for teknologiområdet. Dens vigtigste fordele er, at den er royaltyfri (så virksomheder kan implementere den i deres software gratis), og den har nogle enorme besparelser i forhold til f.eks. VP9 og H264. Facebook Engineering gennemførte test i 2018 og konkluderede, at AV1-referencekoderen opnåede 34 %, 46,2 % og 50,3 % højere datakomprimering end libvpx-vp9, x264 High profile og x264 Main profile, henholdsvis. Det betyder, at for dem, der har langsommere forbindelser, kan du muligvis nyde en kvalitet, der er højere end den, du bruger til, og for dem på hurtigere forbindelser, vil du være i stand til at få en endnu højere bitrate på den samme forbindelse fart.

Det første smartphone-chipsæt, der understøttede AV1-afkodning, var MediaTek Dimensity 1000, som understøttede op til 4K 60 FPS. Nvidia Geforce 3000-serien understøttede afkodning, den ny Nvidia Geforce 4000-serie understøtter både kodning og afkodning, og Samsungs Exynos 2100/2200 understøtter også AV1-afkodning. Senere, den Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2 bragte understøttelse af AV1-afkodning, og det er rygtet, at den kommende Tensor G3 vil understøtte AV1 indkodning såvel. Support vokser langsomt i branchen, og chipsættet i Chromecast HD understøtter også AV1-afkodning. Vi kontaktede Google for at få en kommentar og fik at vide, at Chromecast med Google TV (HD) understøtter AV1.

Ikke kun det, men YouTube på desktop understøtter også AV1, og du kan aktivere det i dine kontoindstillinger så længe du bruger en kompatibel browser. Det har virksomheden faktisk designet sit eget silicium til kodning af AV1-video, der vil blive brugt i datacentre til YouTube. Chippen, kodenavnet "Argos", er en anden generations Video (trans) Coding Unit (VCU), der konverterer videoer uploades til platformen til forskellige komprimeringsformater og optimerer dem til forskellige skærme størrelser. Google hævder, at dens nye Argos VCU kan håndtere videoer 20-33 gange mere effektivt end konventionelle servere.

Historien om AV1

Konteksten bag AV1 og hvorfor det blev oprettet er også vigtigt. VP9 er et royaltyfrit codec udviklet af Google, som alle kan bruge, og fordi det er royaltyfrit, kunne det implementeres på enhver platform eller tjeneste, der ønskede det. YouTube brugte codec'et på enhver enhed, der kunne understøtte det (da det betød store besparelser for Google takket være reduceret båndbredde), og det er endda blevet adopteret af video-on-demand-tjenester som f.eks. Netflix, Twitch og Vimeo.

Men fordi Google har en egeninteresse i at indføre bedre komprimeringsalgoritmer for at reducere båndbreddeforbruget af sine datacentre, begyndte det at arbejde på VP10 - efterfølgeren til VP9. En lille stigning i videokomprimering pr. video kan resultere i enorme omkostningsbesparelser og en væsentlig forbedring af brugeroplevelsen, når du står for milliarder af videominutter. Google meddelte, at de planlagde at frigive VP10 i 2016 og derefter ville udgive en opdatering hver 18. måned for at sikre en stabil progression. Det nåede til det punkt, hvor Google endda begyndte at frigive kode til VP10, men virksomheden annoncerede annulleringen af ​​VP10 og dannede i stedet Alliance for Open Media (AOMedia).

Alliancen for åbne medier omfatter alle fra processordesignere (AMD, Arm, Broadcom, Chips&Media, Intel, Nvidia) til browser udviklere (Google, Microsoft og Mozilla), til streaming- og videokonferencetjenester (Adobe, Amazon, BBC R&D, Cisco, Netflix, Youtube). Alle disse virksomheder har tilbudt en form for support til AV1, det være sig gennem hardwaredekodere introduceret i chipsæt, implementering af dekodere i browsere eller brug af codec på streaming tjenester.

AV1 versus HEVC/H265

Den største forskel mellem AV1 og HEVC (High-Efficiency Video Coding), også kendt som H.265, ligger i licenserne. For at kunne sende et produkt med HEVC-support skal du erhverve licenser fra mindst fire patentpuljer (MPEG LA, HEVC Advance, Technicolor, og Velos Media) samt adskillige andre virksomheder, hvoraf mange ikke tilbyder standardlicensvilkår - i stedet kræver det, at du forhandler betingelser.

Disse høje royalties var allerede problematiske for produkter som Google Chrome, Opera, Netflix, Amazon Video, Cisco WebEx Connect, Skype og andre, og de udelukker fuldstændigt HEVC som en mulighed for projekter som Mozilla Firefox. Dette er fordi det går imod flere kerneværdier i Firefox-projektet: Firefox skal være royaltyfrit for at kunne sendes i mange FOSS-projekter, hvilket HEVC-brug ville forhindre det i at være; og Mozilla tror på et frit og åbent web, og det er ikke muligt, hvis du fremmer patentbehæftede standarder. Selvom man ignorerer disse to problemer, har Mozilla simpelthen ikke råd til at spilde hundredvis af millioner af dollars på royalties og al den tid på at forhandle de nødvendige licensaftaler.

En sjov kendsgerning også, de samme problemer er det, der forhindrede Firefox (og Chromium) i endda at inkludere indbygget H.264-afspilning på mange platforme indtil for et par år siden... og det kræver stadig et plugin på Linux. Det er usandsynligt, at Firefox overhovedet vil være i stand til at understøtte HEVC, før dets patenter udløber i 2030'erne (eller muligvis endda senere). Selv den dag i dag understøtter Firefox kun H.264 indbygget takket være Cisco, der tilbyder at betale alle licensomkostninger for Mozilla gennem OpenH264 for at standardisere H.264 til streaming på tværs af markedet indtil næste generations codec var klar. På den Mozilla video codec guide, siger virksomheden, at "Mozilla vil ikke understøtte HEVC, mens det er behæftet med patenter." Kun den dag i dag Edge og Internet Explorer understøtter indbygget HEVC-afspilning og kun på specifik hardware, der understøtter afkodning.

Med hensyn til effektivitet går begge codecs tå-til-tå mod hinanden. Deres effektivitet er generelt på niveau med hinanden (selvom tests har vist, at AV1 går lidt foran), men der er en hage — AV1 tager typisk betydeligt længere tid at kode, takket være manglen på hardware-kodning kapaciteter. University of Waterloo fandt i 2020, at mens AV1 tilbød en bitratebesparelse på 9,5 % sammenlignet med HEVC ved kodning af en 4K-video, tog AV1-videoer også 590 gange længere tid at kode end AVC. I modsætning hertil tog HEVC kun 4,2 gange længere tid. Disse tests blev åbenbart kørt ret tidligt i AV1's levetid, da hardwaresupport ikke rigtig var tilgængelig.

Fremtiden for AV1

Det ser sandsynligt ud, at AV1 vil bane vejen for komprimeret videoafspilning i høj kvalitet, da flere og flere enheder understøtter hardwareafkodning. Da HEVC kun understøttes af én browser på et skrivebord (nu hvor Internet Explorer er død, i hvert fald), er AV1 klart det bedste codec for fremtiden som en VP9-efterfølger. Med støtte, der kun forventes at vokse, vil flere og flere enheder ende med at bruge det. Der er allerede nogle eksperimentflag med henvisning til AV2 på AOM-depotet og et "startanker for AV2-forskning", det var engageret til depotet sidste år, hvilket tyder på, at vi også vil se gentagelser i fremtiden.

Hvad angår dem af jer, der kigger på en smartphone med Android 14 forudindlæst (når det udgives), vil du være glad for at vide, at det er sandsynligt det kræver AV1-understøttelse ud af æsken. Qualcomms Snapdragon 8 Gen 2 og MediaTek Dimensity 9000-serien understøtter begge AV1, så der er ikke rigtig nogen hardwarebegrænsninger længere i den forstand.

Hvorfor betyder AV1 noget for streamingenheder som Google Chromecast HD?

Hvis du ønsker at hente Google Chromecast HD, er der én stor grund til, at du måske bekymrer dig om AV1 – og det er dine netværksmuligheder. Hvis du køber HD-versionen i stedet for 4K-versionen, er der sandsynligvis et par grunde til hvorfor det ville du gøre, og en af ​​dem kan være, at dit internet ikke har båndbredden til 4K streaming. Hvis det er tilfældet, så er du sandsynligvis alligevel båndbreddebevidst, og AV1 betyder, at du kan få video med højere bithastighed ud af din Chromecast. Dette vil føre til bedre videokvalitet generelt ved de samme datahastigheder, som dit internet allerede understøtter.

Ikke kun det, og dette er nok en endnu større grund, det er den første virkeligmainstream tv-dongle der aktivt understøtter AV1. Roku er mainstream til en vis grad, men sværere at få i nogle regioner, og Fire TV Stick 4K Max er den eneste anden mulighed i øjeblikket. Googles økosystem for dets tv-dongler er langt det bedste ud af nogen af ​​dem, og inkluderingen af ​​AV1 er også en ret stor sag af den grund. Det legitimerer det som en mulighed og kan også presse andre virksomheder til at understøtte AV1 på andre måder.