Mikä on AV1-koodekki? Miten se pienentää tiedostoja?

Jos olet seurannut median suoratoistoa useiden vuosien ajan, olet saattanut nähdä paljon jännitystä AV1-koodekin huhutun tuen ympärillä. Vaikka se on todella iso askel eteenpäin H264:n ja VP9:n kaltaisista koodekeista, tarinassa on paljon muutakin. AV1, joka tunnetaan myös nimellä AOMedia Video 1, julkaistiin ensimmäisen kerran maaliskuussa 2018, ja sen käyttöönotto on ollut hidasta koko alalla. Tämä on koko AV1:n tarina, kuinka se on parempi kuin VP9 ja H.264, ja miksi se on iso juttu.

Mikä on AV1?

AV1 on pakkauksenhallinta, jonka on kehittänyt Alliance for Open Media, joka on useiden teknologia-alan yritysten ryhmittymä. Sen tärkeimmät edut ovat, että se on rojaltivapaa (joten yritykset voivat ottaa sen käyttöön ohjelmistoonsa ilmaiseksi), ja sillä on valtavia säästöjä verrattuna esimerkiksi VP9:ään ja H264:ään. Facebook Engineering suoritti testejä vuonna 2018 ja totesi, että AV1-referenssikooderi saavutti 34 %. 46,2 % ja 50,3 % korkeampi tiedonpakkaus kuin libvpx-vp9, x264 High profile ja x264 Main profile, vastaavasti. Tämä tarkoittaa, että niille, joilla on hitaammat yhteydet, saatat pystyä nauttimaan korkeammasta laadusta kuin mitä käytät ja niille, joilla on nopeammat yhteydet, voit saada vielä suuremman bittinopeuden samalla yhteydellä nopeus.

Ensimmäinen älypuhelimen piirisarja, joka tukee AV1-dekoodausta, oli MediaTek Dimensity 1000, joka tuki jopa 4K 60 FPS: ää. Nvidia Geforce 3000 -sarja tukee dekoodausta Uusi Nvidia Geforce 4000 -sarja tukee sekä koodausta että dekoodausta, ja Samsungin Exynos 2100/2200 molemmat tukevat myös AV1-dekoodausta. Myöhemmin, Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2 toi tuen AV1-dekoodaukselle, ja se on huhuttiin, että tuleva Tensor G3 tukee AV1:tä koodaus yhtä hyvin. Tuki kasvaa hitaasti alalla, ja Chromecast HD: n piirisarja tukee myös AV1-dekoodausta. Otimme Googlelta kommentteja, ja meille kerrottiin, että Chromecast with Google TV (HD) tukee AV1:tä.

Ei vain, vaan YouTube pöytäkoneella tukee myös AV1:tä, ja voit ottaa sen käyttöön tilisi asetuksista niin kauan kuin käytät yhteensopivaa selainta. Itse asiassa yhtiöllä on suunnitteli oman piin AV1-videon koodaukseen, jota käytetään YouTuben datakeskuksissa. Siru, koodinimeltään "Argos", on toisen sukupolven video (trans) koodausyksikkö (VCU), joka muuntaa videoita ladattu alustalle eri pakkausmuotoihin ja optimoida ne eri näyttöjä varten koot. Google väittää, että sen uusi Argos VCU pystyy käsittelemään videoita 20-33 kertaa tehokkaammin kuin perinteiset palvelimet.

AV1:n historia

Konteksti takana AV1 ja miksi se luotiin, ovat myös tärkeitä. VP9 on Googlen kehittämä rojaltivapaa koodekki, jota kuka tahansa voi käyttää, ja koska se on rojaltivapaa, se voidaan ottaa käyttöön millä tahansa alustalla tai palvelulla, joka sitä halusi. YouTube käytti koodekkia kaikissa laitteissa, jotka pystyivät tukemaan sitä (koska se tarkoitti suuria säästöjä Googlelle pienentyneen kaistanleveyden ansiosta), ja se on omaksunut jopa tilausvideopalvelut, kuten esim. Netflix, Twitch ja Vimeo.

Koska Google on kuitenkin kiinnostunut ottamaan käyttöön parempia pakkausalgoritmeja palvelinkeskustensa kaistanleveyden käytön vähentämiseksi, se alkoi työstää VP10:tä – VP9:n seuraajaa. Pieni lisäys videon pakkaamisessa videota kohden voi johtaa valtaviin kustannussäästöihin ja käyttökokemuksen huomattavaan parantumiseen, kun kuluttaa miljardeja videominuutteja. Google ilmoitti aikovansa julkaista VP10:n vuonna 2016, minkä jälkeen se julkaisee päivityksen 18 kuukauden välein varmistaakseen tasaisen etenemisen. Se joutui pisteeseen, jossa Google jopa alkoi julkaista koodia VP10:lle, mutta yritys ilmoitti peruuttavansa VP10:n ja perusti sen sijaan Alliance for Open Median (AOMedia).

Alliance for Open Media sisältää kaikki prosessorien suunnittelijoista (AMD, Arm, Broadcom, Chips&Media, Intel, Nvidia) selaimiin kehittäjille (Google, Microsoft ja Mozilla), suoratoisto- ja videoneuvottelupalveluihin (Adobe, Amazon, BBC R&D, Cisco, Netflix, YouTube). Kaikki nämä yritykset ovat tarjonneet jonkinlaista tukea AV1:lle, olipa se sitten laitteistodekooderien kautta piirisarjoissa, dekooderien käyttöönotto selaimissa tai koodekin käyttö suoratoistossa palvelut.

AV1 vs. HEVC/H265

Suurin ero AV1:n ja HEVC: n (High-Efficiency Video Coding), joka tunnetaan myös nimellä H.265, välillä on lisensoinnissa. Jotta voit toimittaa tuotteen HEVC-tuella, sinun on hankittava lisenssit vähintään neljältä patenttipoolilta (MPEG LA, HEVC Advance, Technicolor, ja Velos Media) sekä lukuisat muut yritykset, joista monet eivät tarjoa tavallisia lisenssiehtoja – sen sijaan sinun on neuvoteltava ehdot.

Nämä jyrkät rojaltit olivat jo ongelmallisia tuotteille, kuten Google Chrome, Opera, Netflix, Amazon Video, Cisco WebEx Connect, Skype ja muut, ja ne sulkevat HEVC: n kokonaan pois vaihtoehdoista Mozillan kaltaisissa projekteissa Firefox. Tämä johtuu siitä, että se on ristiriidassa Firefox-projektin useiden ydinarvojen kanssa: Firefoxin on oltava rojaltivapaa, jotta se voidaan toimittaa monissa FOSS-projekteissa, minkä HEVC-käyttö estäisi sitä; ja Mozilla uskoo ilmaiseen ja avoimeen verkkoon, ja se ei ole mahdollista, jos mainostat patentilla kuormitettuja standardeja. Vaikka nämä kaksi ongelmaa jätettäisiin huomiotta, Mozillalla ei yksinkertaisesti ole varaa tuhlata satoja miljoonia dollareita rojaltimaksuihin ja kaiken sen ajan neuvottelemaan tarvittavista lisenssisopimuksista.

Hauska tosiasia on myös se, että nämä samat ongelmat estivät Firefoxia (ja Chromiumia) edes sisällyttämästä alkuperäistä H.264-toistoa monille alustoille pari vuotta sitten... ja se vaatii edelleen laajennuksen Linuxissa. On epätodennäköistä, että Firefox edes pystyy tukemaan HEVC: tä ennen kuin sen patentit umpeutuvat 2030-luvulla (tai mahdollisesti vielä myöhemmin). Vielä tänäkin päivänä Firefox tukee vain H.264:ää alkuperäisesti, koska Cisco on tarjoutunut maksamaan kaikki lisenssikulut Mozilla OpenH264:n kautta H.264:n standardoimiseksi suoratoistoa varten kaikkialla markkinoilla seuraavan sukupolven koodekkiin asti oli valmis. Käytössä Mozillan videokoodekkiopas, yhtiö sanoo, että "Mozilla ei tue HEVC: tä, kun se on patenttien rasittama." Tähän päivään asti vain Edge ja Internet Explorer tukevat alkuperäistä HEVC-toistoa ja vain tietyillä laitteistoilla, jotka tukevat dekoodaus.

Tehokkuuden kannalta molemmat koodekit kulkevat toisiaan vastaan. Niiden tehokkuus on yleensä sama kuin toistensa kanssa (vaikka testit ovat osoittaneet AV1:n kulkevan hieman edellä), mutta siinä on saalis – AV1:n koodaaminen kestää yleensä huomattavasti kauemmin laitteistokoodauksen puutteen vuoksi kykyjä. Waterloon yliopisto havaitsi vuonna 2020, että vaikka AV1 tarjosi 9,5 % bittinopeuden säästöä HEVC: hen verrattuna 4K-videon koodauksessa, AV1-videoiden koodaaminen kesti myös 590 kertaa kauemmin kuin AVC. Sitä vastoin HEVC kesti vain 4,2 kertaa kauemmin. Nämä testit suoritettiin ilmeisesti melko varhain AV1:n elinkaaren aikana, kun laitteistotukea ei ollut oikeastaan ​​saatavilla.

AV1:n tulevaisuus

Näyttää todennäköiseltä, että AV1 johtaa korkealaatuisen pakatun videon toistoon, koska yhä useammat laitteet tukevat laitteiston dekoodausta. Koska vain yksi selain tukee HEVC: tä työpöydällä (nyt kun Internet Explorer on kuollutjoka tapauksessa), AV1 on selkeästi paras koodekki tulevaisuutta varten VP9:n seuraajana. Koska tuen odotetaan vain kasvavan, yhä useammat laitteet päätyvät käyttämään sitä. Niitä on jo joitain kokeilulippuja viitaten AOM-tietovaraston AV2:een ja "AV2-tutkimuksen aloitusankkuriin", joka oli sitoutunut arkistoon viime vuonna, mikä viittaa siihen, että näemme iteraatioita myös tulevaisuudessa.

Mitä tulee teihin, jotka katselette älypuhelinta Android 14 esiladattu (kun se julkaistaan), sinun on ilo tietää, että se on todennäköistä se vaatii AV1-tuen pakkauksesta. Qualcommin Snapdragon 8 Gen 2 ja MediaTek Dimensity 9000 -sarja tukevat molemmat AV1:tä, joten siinä mielessä ei ole enää laitteistorajoituksia.

Miksi AV1:llä on väliä suoratoistolaitteille, kuten Google Chromecast HD?

Jos aiot hankkia Google Chromecast HD: n, sinulla on yksi suuri syy, miksi saatat välittää AV1:stä – ja se on verkkokykysi. Jos ostat HD-version 4K-version sijaan, siihen on todennäköisesti useita syitä tekisit niin, ja yksi niistä voi olla, että Internetissäsi ei ole 4K: n kaistanleveyttä suoratoisto. Jos näin on, olet todennäköisesti joka tapauksessa tietoinen kaistanleveydestä, ja AV1 tarkoittaa, että voit saada korkeamman bittinopeuden videota Chromecastistasi. Tämä parantaa videon yleistä laatua samoilla tiedonsiirtonopeuksilla, joita Internet jo tukee.

Ei vain sitä, mutta tämä on luultavasti vielä suurempi syy, se on ensimmäinen Todellamainstream TV dongle joka tukee aktiivisesti AV1:tä. Roku on jossain määrin valtavirtaa, mutta joillakin alueilla vaikeampi saada, ja Fire TV Stick 4K Max on tällä hetkellä ainoa vaihtoehto. Googlen ekosysteemi TV-sovittimilleen on ylivoimaisesti monipuolisin niistä, ja AV1:n sisällyttäminen on melko iso juttu tästäkin syystä. Se laillistaa sen vaihtoehtona ja voi saada muut yritykset tukemaan AV1:tä myös muilla tavoilla.