Was ist der AV1-Codec? Wie werden Dateien kleiner?

Wenn Sie die Medien-Streaming-Szene schon seit einigen Jahren verfolgen, haben Sie möglicherweise viel Aufregung um die angebliche Unterstützung des AV1-Codecs gesehen. Obwohl dies tatsächlich ein ziemlich großer Fortschritt gegenüber Codecs wie H264 und VP9 ist, steckt hinter der Geschichte noch viel mehr. AV1, auch bekannt als AOMedia Video 1, wurde erstmals im März 2018 veröffentlicht und hat sich in der Branche nur langsam durchgesetzt. Dies ist die ganze Geschichte von AV1, wie es sich gegenüber VP9 und H.264 verbessert und warum es eine große Sache ist.

Was ist AV1?

AV1 ist ein Codec, der von der Alliance for Open Media entwickelt wurde, einem Zusammenschluss zahlreicher verschiedener Unternehmen im Technologiebereich. Die Hauptvorteile bestehen darin, dass es lizenzgebührenfrei ist (Unternehmen können es also kostenlos in ihre Software implementieren) und im Vergleich zu VP9 und H264 erhebliche Einsparungen mit sich bringt. Facebook Engineering führte 2018 Tests durch und kam zu dem Schluss, dass der AV1-Referenz-Encoder 34 % erreichte. 46,2 % und 50,3 % höhere Datenkomprimierung als libvpx-vp9, x264 High Profile und x264 Main Profile, jeweils. Dies bedeutet, dass Sie bei langsameren Verbindungen möglicherweise eine höhere Qualität als gewohnt genießen können und wer schnellere Verbindungen nutzt, kann bei derselben Verbindung eine noch höhere Bitrate erreichen Geschwindigkeit.

Der erste Smartphone-Chipsatz, der die AV1-Dekodierung unterstützte, war der MediaTek Dimensity 1000, der bis zu 4K 60 FPS unterstützte. Die Nvidia Geforce 3000-Serie unterstützte die Dekodierung neue Nvidia Geforce 4000-Serie unterstützt sowohl Kodierung als auch Dekodierung, und Samsungs Exynos 2100/2200 unterstützen beide auch AV1-Dekodierung. Später wurde die Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2 brachte Unterstützung für die AV1-Dekodierung, und das ist es auch Gerüchten zufolge soll der kommende Tensor G3 wird AV1 unterstützen Codierung sowie. Die Unterstützung nimmt in der Branche langsam zu und der Chipsatz im Chromecast HD unterstützt auch die AV1-Dekodierung. Wir haben Google um einen Kommentar gebeten und erfahren, dass Chromecast mit Google TV (HD) AV1 unterstützt.

Darüber hinaus unterstützt YouTube auf dem Desktop auch AV1, und Sie können es in Ihren Kontoeinstellungen aktivieren sofern Sie einen kompatiblen Browser verwenden. Tatsächlich hat das Unternehmen hat sein eigenes Silizium entwickelt für die Kodierung von AV1-Videos, die in Rechenzentren für YouTube verwendet werden. Der Chip mit dem Codenamen „Argos“ ist eine Video (Trans) Coding Unit (VCU) der zweiten Generation, die Videos konvertiert werden in verschiedenen Komprimierungsformaten auf die Plattform hochgeladen und für verschiedene Bildschirme optimiert Größen. Google behauptet, dass seine neue Argos VCU Videos 20-33-mal effizienter verarbeiten kann als herkömmliche Server.

Die Geschichte von AV1

Der Kontext hinter AV1 und warum es erstellt wurde, ist ebenfalls wichtig. VP9 ist ein von Google entwickelter gebührenfreier Codec, den jeder verwenden kann. Da er lizenzgebührenfrei ist, kann er auf jeder Plattform oder jedem Dienst implementiert werden, der dies wünscht. YouTube nutzte den Codec auf jedem Gerät, das ihn unterstützen konnte (da dies für Google aufgrund der reduzierten Bandbreite große Einsparungen bedeutete), und er wurde sogar von Video-on-Demand-Diensten wie z. B. übernommen Netflix, Twitch und Vimeo.

Da Google jedoch ein begründetes Interesse daran hat, bessere Komprimierungsalgorithmen einzuführen, um die Bandbreitennutzung seiner Rechenzentren zu reduzieren, begann das Unternehmen mit der Arbeit an VP10 – dem Nachfolger von VP9. Eine geringfügige Erhöhung der Videokomprimierung pro Video kann zu enormen Kosteneinsparungen und einer erheblichen Verbesserung des Benutzererlebnisses führen, wenn Sie Milliarden von Videominuten abrechnen. Google gab bekannt, dass die Veröffentlichung von VP10 im Jahr 2016 geplant sei und dass anschließend alle 18 Monate ein Update veröffentlicht werde, um eine stetige Weiterentwicklung zu gewährleisten. Es kam so weit, dass Google sogar damit begann, Code für VP10 zu veröffentlichen, das Unternehmen jedoch die Einstellung von VP10 ankündigte und stattdessen die Alliance for Open Media (AOMedia) gründete.

Die Alliance for Open Media umfasst alle, von Prozessordesignern (AMD, Arm, Broadcom, Chips&Media, Intel, Nvidia) bis hin zu Browsern Entwickler (Google, Microsoft und Mozilla) bis hin zu Streaming- und Videokonferenzdiensten (Adobe, Amazon, BBC R&D, Cisco, Netflix, Youtube). Alle diese Unternehmen haben AV1 in irgendeiner Form unterstützt, sei es durch Hardware-Decoder Einführung in Chipsätze, die Implementierung von Decodern in Browsern oder die Verwendung des Codecs beim Streaming Dienstleistungen.

AV1 versus HEVC/H265

Der größte Unterschied zwischen AV1 und HEVC (High-Efficiency Video Coding), auch H.265 genannt, liegt in der Lizenzierung. Um ein Produkt mit HEVC-Unterstützung auszuliefern, müssen Sie Lizenzen von mindestens vier Patentpools erwerben (MPEG LA, HEVC Advance, Technicolor, und Velos Media) sowie zahlreiche andere Unternehmen, von denen viele keine Standardlizenzbedingungen anbieten, sondern Verhandlungen erfordern Bedingungen.

Diese hohen Lizenzgebühren waren bereits für Produkte wie Google Chrome, Opera, Netflix, Amazon Video, Cisco WebEx Connect, Skype und andere, und sie schließen HEVC als Option für Projekte wie Mozilla vollständig aus Feuerfuchs. Dies liegt daran, dass es mehreren Grundwerten des Firefox-Projekts zuwiderläuft: Firefox muss lizenzgebührenfrei sein, um in vielen FOSS-Projekten ausgeliefert zu werden, was die Verwendung von HEVC verhindern würde; und Mozilla glaubt an ein freies und offenes Web, und das ist nicht möglich, wenn man patentbelastete Standards fördert. Selbst wenn man diese beiden Probleme ignoriert, kann es sich Mozilla einfach nicht leisten, Hunderte Millionen Dollar für Lizenzgebühren und die ganze Zeit für das Aushandeln der notwendigen Lizenzvereinbarungen zu verschwenden.

Eine lustige Tatsache ist auch, dass dieselben Probleme Firefox (und Chromium) bis vor ein paar Jahren daran gehindert haben, auf vielen Plattformen überhaupt die native H.264-Wiedergabe zu integrieren... und es erfordert immer noch ein Plugin unter Linux. Es ist unwahrscheinlich, dass Firefox HEVC überhaupt unterstützen kann, bevor seine Patente in den 2030er Jahren (oder möglicherweise sogar später) auslaufen. Bis heute unterstützt Firefox nativ nur H.264, da Cisco anbietet, die gesamten Lizenzkosten zu übernehmen Mozilla über OpenH264, um H.264 für das Streaming auf dem gesamten Markt bis zum Codec der nächsten Generation zu standardisieren war fertig. Auf der Mozilla-Video-Codec-Anleitung, sagt das Unternehmen, dass „Mozilla HEVC nicht unterstützen wird, solange es durch Patente belastet ist.“ Nur bis heute Edge und Internet Explorer unterstützen die native HEVC-Wiedergabe und nur auf bestimmter Hardware, die dies unterstützt Dekodierung.

In puncto Effizienz liegen beide Codecs im direkten Vergleich. Ihre Effizienz ist im Allgemeinen gleichwertig (obwohl Tests gezeigt haben, dass AV1 leicht vorne liegt), aber Es gibt einen Haken: Aufgrund der fehlenden Hardware-Kodierung dauert die Kodierung von AV1 in der Regel deutlich länger Fähigkeiten. Die University of Waterloo stellte im Jahr 2020 fest, dass AV1 im Vergleich zu HEVC bei der Kodierung eines 4K-Videos zwar eine Bitrateneinsparung von 9,5 % bot, die Kodierung von AV1-Videos jedoch auch 590-mal länger dauerte als AVC. Im Gegensatz dazu dauerte HEVC nur 4,2-mal länger. Diese Tests wurden offensichtlich ziemlich früh in der Lebensdauer von AV1 durchgeführt, als Hardware-Unterstützung noch nicht wirklich verfügbar war.

Die Zukunft von AV1

Es ist wahrscheinlich, dass AV1 den Weg für die Wiedergabe hochwertiger komprimierter Videos ebnen wird, da immer mehr Geräte Hardware-Dekodierung unterstützen. Da HEVC nur von einem Browser auf einem Desktop unterstützt wird (Jetzt, da der Internet Explorer tot ist) AV1 ist eindeutig der Codec der Wahl für die Zukunft als VP9-Nachfolger. Da die Unterstützung voraussichtlich weiter zunehmen wird, werden immer mehr Geräte sie nutzen. Es gibt bereits einige Experimentierflaggen bezog sich auf AV2 im AOM-Repository und war ein „Startanker für die AV2-Forschung“. engagiert letztes Jahr in das Repository verschoben, was darauf hindeutet, dass wir auch in Zukunft Iterationen sehen werden.

Was diejenigen unter Ihnen betrifft, die ein Smartphone im Auge behalten Android 14 vorinstalliert ist (wenn das veröffentlicht wird), werden Sie froh sein zu wissen, dass dies wahrscheinlich ist Es ist standardmäßig AV1-Unterstützung erforderlich. Qualcomms Snapdragon 8 Gen 2 und die MediaTek Dimensity 9000-Serie unterstützen beide AV1, sodass es in diesem Sinne eigentlich keine Hardware-Einschränkungen mehr gibt.

Warum ist AV1 für Streaming-Geräte wie Google Chromecast HD wichtig?

Wenn Sie sich den Google Chromecast HD zulegen möchten, gibt es einen wichtigen Grund, warum Sie sich für AV1 interessieren könnten – und das sind Ihre Netzwerkfähigkeiten. Wenn Sie die HD-Version anstelle der 4K-Version kaufen, gibt es wahrscheinlich mehrere Gründe dafür Sie würden das tun, und eine davon könnte sein, dass Ihr Internet nicht über die Bandbreite für 4K verfügt Streaming. Wenn das der Fall ist, sind Sie wahrscheinlich ohnehin bandbreitenbewusst, und AV1 bedeutet, dass Sie Videos mit höherer Bitrate aus Ihrem Chromecast herausholen können. Dies führt insgesamt zu einer besseren Videoqualität bei den gleichen Datenraten, die Ihr Internet bereits unterstützt.

Aber nicht nur das, und das ist wohl ein noch wichtigerer Grund, es ist der erste WirklichMainstream-TV-Dongle das AV1 aktiv unterstützt. Roku ist bis zu einem gewissen Grad Mainstream, aber in manchen Regionen schwieriger zu bekommen, und der Fire TV Stick 4K Max ist derzeit die einzige andere Option. Das Google-Ökosystem für seine TV-Dongles ist bei weitem das umfassendste von allen, und die Einbeziehung von AV1 ist auch aus diesem Grund eine ziemlich große Sache. Es legitimiert es als Option und könnte andere Unternehmen dazu drängen, AV1 auch auf andere Weise zu unterstützen.