Τι είναι ο κωδικοποιητής AV1; Πώς κάνει τα αρχεία μικρότερα;

Εάν παρακολουθείτε τη σκηνή ροής πολυμέσων για πολλά χρόνια, μπορεί να έχετε δει πολύ ενθουσιασμό γύρω από τη φημολογούμενη υποστήριξη για τον κωδικοποιητή AV1. Αν και είναι πράγματι ένα πολύ μεγάλο βήμα προς τα εμπρός από κωδικοποιητές όπως το H264 και το VP9, ​​υπάρχουν πολλά περισσότερα στην ιστορία από αυτό. Το AV1, γνωστό και ως AOMedia Video 1, κυκλοφόρησε για πρώτη φορά τον Μάρτιο του 2018 και ήταν αργός δρόμος στην υιοθέτησή του σε ολόκληρο τον κλάδο. Αυτή είναι ολόκληρη η ιστορία του AV1, πώς βελτιώνεται σε σχέση με το VP9 και το H.264 και γιατί είναι μεγάλη υπόθεση.

Τι είναι το AV1;

Το AV1 είναι ένας κωδικοποιητής που αναπτύχθηκε από την Alliance for Open Media, έναν όμιλο πολλών διαφορετικών εταιρειών στον τεχνολογικό χώρο. Τα κύρια πλεονεκτήματά του είναι ότι είναι χωρίς δικαιώματα (έτσι οι εταιρείες μπορούν να το εφαρμόσουν στο λογισμικό τους δωρεάν) και έχει τεράστια εξοικονόμηση σε σχέση με τα VP9 και H264. Η Facebook Engineering πραγματοποίησε δοκιμές το 2018, καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι ο κωδικοποιητής αναφοράς AV1 πέτυχε το 34% 46,2% και 50,3% υψηλότερη συμπίεση δεδομένων από τα libvpx-vp9, x264 High profile και x264 Main, αντίστοιχα. Αυτό σημαίνει ότι για όσους έχουν πιο αργές συνδέσεις, μπορεί να μπορείτε να απολαύσετε ποιότητα υψηλότερη από αυτή που χρησιμοποιείτε σε και για όσους έχουν πιο γρήγορες συνδέσεις, θα μπορείτε να λαμβάνετε ακόμα υψηλότερο ρυθμό μετάδοσης bit στην ίδια σύνδεση Ταχύτητα.

Το πρώτο chipset smartphone που υποστήριξε την αποκωδικοποίηση AV1 ήταν το MediaTek Dimensity 1000, το οποίο υποστήριζε έως και 4K 60 FPS. Η σειρά Nvidia Geforce 3000 υποστήριζε αποκωδικοποίηση, το νέα σειρά Nvidia Geforce 4000 υποστηρίζει τόσο την κωδικοποίηση όσο και την αποκωδικοποίηση και το Exynos 2100/2200 της Samsung υποστηρίζει επίσης αποκωδικοποίηση AV1. Αργότερα, το Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2 έφερε υποστήριξη για την αποκωδικοποίηση AV1, και είναι φημολογείται ότι το επερχόμενο Tensor G3 θα υποστηρίζει AV1 κωδικοποίηση επισης. Η υποστήριξη αυξάνεται σιγά-σιγά στη βιομηχανία και το chipset στο Chromecast HD υποστηρίζει επίσης την αποκωδικοποίηση AV1. Απευθυνθήκαμε στην Google για σχόλια και μας είπαν ότι το Chromecast με Google TV (HD) υποστηρίζει AV1.

Όχι μόνο αυτό, αλλά το YouTube σε επιτραπέζιους υπολογιστές υποστηρίζει επίσης AV1, και μπορείτε να το ενεργοποιήσετε στις ρυθμίσεις του λογαριασμού σας εφόσον χρησιμοποιείτε συμβατό πρόγραμμα περιήγησης. Στην πραγματικότητα, η εταιρεία έχει σχεδίασε το δικό του πυρίτιο για την κωδικοποίηση βίντεο AV1 που θα χρησιμοποιηθεί σε κέντρα δεδομένων για το YouTube. Το τσιπ, με την κωδική ονομασία "Argos", είναι μια μονάδα κωδικοποίησης βίντεο (trans) δεύτερης γενιάς (VCU) που μετατρέπει βίντεο μεταφορτώνεται στην πλατφόρμα σε διάφορες μορφές συμπίεσης και τις βελτιστοποιεί για διαφορετική οθόνη μεγέθη. Η Google ισχυρίζεται ότι το νέο Argos VCU μπορεί να χειριστεί βίντεο 20-33 φορές πιο αποτελεσματικά από τους συμβατικούς διακομιστές.

Η ιστορία του AV1

Το περιεχόμενο πίσω Το AV1 και γιατί δημιουργήθηκε είναι επίσης σημαντικό. Το VP9 είναι ένας κωδικοποιητής χωρίς δικαιώματα εκμετάλλευσης που αναπτύχθηκε από την Google που μπορεί να χρησιμοποιήσει ο καθένας και, επειδή είναι χωρίς δικαιώματα, θα μπορούσε να εφαρμοστεί σε οποιαδήποτε πλατφόρμα ή υπηρεσία το ήθελε. Το YouTube έκανε χρήση του κωδικοποιητή σε οποιαδήποτε συσκευή θα μπορούσε να τον υποστηρίξει (καθώς αυτό σήμαινε μεγάλη εξοικονόμηση για την Google χάρη στο μειωμένο εύρος ζώνης) και έχει υιοθετηθεί ακόμη και από υπηρεσίες βίντεο κατ' απαίτηση, όπως π.χ. Netflix, Twitch και Vimeo.

Ωστόσο, επειδή η Google έχει συμφέρον να υιοθετήσει καλύτερους αλγόριθμους συμπίεσης για τη μείωση της χρήσης εύρους ζώνης των κέντρων δεδομένων της, άρχισε να εργάζεται στο VP10 — τον διάδοχο του VP9. Μια μικρή αύξηση στη συμπίεση βίντεο ανά βίντεο μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα τεράστια εξοικονόμηση κόστους και σημαντική βελτίωση στην εμπειρία χρήστη, όταν υπολογίζετε δισεκατομμύρια λεπτά βίντεο. Η Google ανακοίνωσε ότι σχεδίαζε να κυκλοφορήσει το VP10 το 2016 και στη συνέχεια θα κυκλοφορούσε μια ενημέρωση κάθε 18 μήνες για να εξασφαλίσει μια σταθερή εξέλιξη. Έφτασε στο σημείο όπου η Google άρχισε ακόμη και να κυκλοφορεί κώδικα για το VP10, αλλά η εταιρεία ανακοίνωσε την ακύρωση του VP10 και δημιούργησε τη Συμμαχία για Ανοιχτά Μέσα (AOMedia).

Η Alliance for Open Media περιλαμβάνει όλους, από σχεδιαστές επεξεργαστών (AMD, Arm, Broadcom, Chips&Media, Intel, Nvidia) έως προγράμματα περιήγησης προγραμματιστές (Google, Microsoft και Mozilla), σε υπηρεσίες ροής και τηλεδιάσκεψης (Adobe, Amazon, BBC R&D, Cisco, Netflix, YouTube). Όλες αυτές οι εταιρείες προσφέρουν κάποια μορφή υποστήριξης στο AV1, είτε μέσω αποκωδικοποιητών υλικού εισήχθη σε chipsets, η εφαρμογή αποκωδικοποιητών σε προγράμματα περιήγησης ή η χρήση του κωδικοποιητή σε ροή Υπηρεσίες.

AV1 έναντι HEVC/H265

Η μεγαλύτερη διαφορά μεταξύ AV1 και HEVC (High-Efficiency Video Coding), γνωστή και ως H.265, βρίσκεται στην αδειοδότηση. Για να στείλετε ένα προϊόν με υποστήριξη HEVC, πρέπει να αποκτήσετε άδειες από τουλάχιστον τέσσερις ομάδες ευρεσιτεχνιών (MPEG LA, HEVC Advance, Technicolor, και Velos Media) καθώς και πολλές άλλες εταιρείες, πολλές από τις οποίες δεν προσφέρουν τυπικούς όρους αδειοδότησης — αντίθετα απαιτούν από εσάς να διαπραγματευτείτε όροι.

Αυτά τα απότομα δικαιώματα ήταν ήδη προβληματικά για προϊόντα όπως το Google Chrome, η Opera, το Netflix, το Amazon Video, Cisco WebEx Connect, Skype και άλλα, και αποκλείουν εντελώς το HEVC ως επιλογή για έργα όπως το Mozilla Firefox. Αυτό συμβαίνει επειδή έρχεται σε αντίθεση με πολλαπλές βασικές αξίες του έργου Firefox: Ο Firefox πρέπει να είναι απαλλαγμένος από δικαιώματα εκμετάλλευσης προκειμένου να αποστέλλεται σε πολλά έργα FOSS, κάτι που η χρήση του HEVC θα εμπόδιζε την ύπαρξη του. και η Mozilla πιστεύει σε έναν ελεύθερο και ανοιχτό ιστό και αυτό δεν είναι δυνατό εάν προωθείτε πρότυπα που βαρύνουν τα διπλώματα ευρεσιτεχνίας. Ακόμη και αν αγνοήσει αυτά τα δύο προβλήματα, η Mozilla απλά δεν έχει την πολυτέλεια να σπαταλήσει εκατοντάδες εκατομμύρια δολάρια σε δικαιώματα και όλο αυτό τον χρόνο διαπραγματεύοντας τις απαραίτητες συμφωνίες αδειοδότησης.

Ένα διασκεδαστικό γεγονός επίσης, αυτά τα ίδια προβλήματα είναι αυτά που εμπόδιζαν τον Firefox (και το Chromium) να συμπεριλάβουν ακόμη και την αναπαραγωγή εγγενούς H.264 σε πολλές πλατφόρμες μέχρι πριν από μερικά χρόνια... και εξακολουθεί να απαιτεί πρόσθετο στο Linux. Είναι απίθανο ο Firefox να μπορεί να υποστηρίξει το HEVC πριν λήξουν οι πατέντες του στη δεκαετία του 2030 (ή πιθανώς και αργότερα). Ακόμη και μέχρι σήμερα, ο Firefox υποστηρίζει μόνο το H.264 εγγενώς χάρη στη Cisco που προσφέρει να πληρώσει όλα τα έξοδα αδειοδότησης για Mozilla μέσω OpenH264, προκειμένου να τυποποιηθεί το H.264 για ροή στην αγορά μέχρι τον κωδικοποιητή επόμενης γενιάς ήταν έτοιμο. Στο Οδηγός κωδικοποιητή βίντεο mozilla, η εταιρεία λέει ότι «η Mozilla δεν θα υποστηρίξει το HEVC ενώ βαρύνεται από πατέντες». Μέχρι σήμερα, μόνο Το Edge και ο Internet Explorer υποστηρίζουν την εγγενή αναπαραγωγή HEVC και μόνο σε συγκεκριμένο υλικό που υποστηρίζει αποκρυπτογράφηση.

Σε όρους αποτελεσματικότητας, και οι δύο κωδικοποιητές ταιριάζουν μεταξύ τους. Η απόδοσή τους είναι γενικά ίση μεταξύ τους (αν και οι δοκιμές έδειξαν ότι το AV1 είναι ελαφρώς μπροστά), αλλά υπάρχει ένα πρόβλημα — το AV1 συνήθως χρειάζεται πολύ περισσότερο χρόνο για να κωδικοποιηθεί, χάρη στην έλλειψη κωδικοποίησης υλικού δυνατότητες. Το Πανεπιστήμιο του Waterloo διαπίστωσε το 2020 ότι ενώ το AV1 προσέφερε εξοικονόμηση ρυθμού bit 9,5% σε σύγκριση με το HEVC στην κωδικοποίηση βίντεο 4K, τα βίντεο AV1 χρειάστηκαν επίσης 590 φορές περισσότερο χρόνο για να κωδικοποιηθούν από το AVC. Αντίθετα, το HEVC χρειάστηκε μόνο 4,2 φορές περισσότερο χρόνο. Αυτές οι δοκιμές προφανώς εκτελέστηκαν αρκετά νωρίς στη διάρκεια ζωής του AV1 όταν η υποστήριξη υλικού δεν ήταν πραγματικά διαθέσιμη.

Το μέλλον του AV1

Φαίνεται πιθανό ότι το AV1 θα ανοίξει τα ίχνη για αναπαραγωγή συμπιεσμένου βίντεο υψηλής ποιότητας, καθώς όλο και περισσότερες συσκευές υποστηρίζουν αποκωδικοποίηση υλικού. Δεδομένου ότι το HEVC υποστηρίζεται μόνο από ένα πρόγραμμα περιήγησης σε έναν επιτραπέζιο υπολογιστή (τώρα που ο Internet Explorer είναι νεκρός, ούτως ή άλλως), το AV1 είναι σαφώς ο πιο δημοφιλής κωδικοποιητής για το μέλλον ως διάδοχος του VP9. Με την υποστήριξη που αναμένεται μόνο να αναπτυχθεί, όλο και περισσότερες συσκευές θα καταλήξουν να το χρησιμοποιούν. Υπάρχουν ήδη μερικές σημαίες πειράματος αναφερόμενος στο AV2 στο αποθετήριο AOM και μια "αρχική άγκυρα για την έρευνα AV2" που ήταν δεσμευμένος στο αποθετήριο πέρυσι, γεγονός που υποδηλώνει ότι θα δούμε επαναλήψεις και στο μέλλον.

Όσο για όσους από εσάς κοιτάτε ένα smartphone με Android 14 προφορτωμένο (όταν κυκλοφορήσει), θα χαρείτε να μάθετε ότι είναι πιθανό θα απαιτήσει υποστήριξη AV1 εκτός συσκευασίας. Ο Snapdragon 8 Gen 2 της Qualcomm και η σειρά MediaTek Dimensity 9000 υποστηρίζουν και τα δύο AV1, επομένως δεν υπάρχουν πια περιορισμοί υλικού από αυτή την άποψη.

Γιατί έχει σημασία το AV1 για συσκευές ροής όπως το Google Chromecast HD;

Αν θέλετε να αποκτήσετε το Google Chromecast HD, υπάρχει ένας μεγάλος λόγος για τον οποίο μπορεί να σας ενδιαφέρει το AV1 — και αυτός είναι οι δυνατότητες του δικτύου σας. Εάν αγοράζετε την έκδοση HD αντί για την έκδοση 4K, υπάρχουν πιθανώς μερικοί λόγοι θα το κάνατε αυτό, και ένα από αυτά μπορεί να είναι ότι το Διαδίκτυό σας δεν έχει το εύρος ζώνης για 4K ροής. Εάν συμβαίνει αυτό, τότε είναι πιθανό να έχετε επίγνωση του εύρους ζώνης ούτως ή άλλως και το AV1 σημαίνει ότι μπορείτε να λαμβάνετε βίντεο υψηλότερου ρυθμού bit από το Chromecast σας. Αυτό θα οδηγήσει σε καλύτερη ποιότητα βίντεο συνολικά με τους ίδιους ρυθμούς δεδομένων που υποστηρίζει ήδη το Διαδίκτυό σας.

Όχι μόνο αυτό, όμως, και αυτός είναι ένας αναμφισβήτητα ακόμη μεγαλύτερος λόγος, είναι ο πρώτος Πραγματικάmainstream TV dongle που υποστηρίζει ενεργά το AV1. Το Roku είναι mainstream σε κάποιο βαθμό, αλλά πιο δύσκολο να το αποκτήσετε σε ορισμένες περιοχές και το Fire TV Stick 4K Max είναι η μόνη άλλη επιλογή προς το παρόν. Το οικοσύστημα της Google για τα dongles της τηλεόρασης είναι μακράν το πιο ολοκληρωμένο από οποιοδήποτε από αυτά, και η συμπερίληψη του AV1 είναι επίσης πολύ μεγάλη υπόθεση για αυτόν τον λόγο. Το νομιμοποιεί ως επιλογή και μπορεί να ωθήσει άλλες εταιρείες να υποστηρίξουν το AV1 και με άλλους τρόπους.