Cos'è il codec AV1? Come rimpicciolisce i file?

Se segui la scena dello streaming multimediale da diversi anni, potresti aver visto molto entusiasmo attorno al presunto supporto per il codec AV1. Sebbene si tratti effettivamente di un grande passo avanti rispetto a codec come H264 e VP9, ​​c'è molto di più in questa storia. AV1, noto anche come AOMedia Video 1, è stato rilasciato per la prima volta nel marzo del 2018 ed è stata una strada lenta nella sua adozione in tutto il settore. Questa è l'intera storia di AV1, come migliora rispetto a VP9 e H.264 e perché è un grosso problema.

Cos'è AV1?

AV1 è un codec sviluppato dall'Alliance for Open Media, un conglomerato di tantissime aziende diverse nel settore tecnologico. I suoi principali vantaggi sono che è esente da royalty (quindi le aziende possono implementarlo gratuitamente nei loro software) e offre immensi risparmi rispetto a VP9 e H264. Facebook Engineering ha condotto dei test nel 2018, concludendo che l'encoder di riferimento AV1 ha raggiunto il 34%, Compressione dei dati superiore del 46,2% e del 50,3% rispetto a libvpx-vp9, x264 High profile e x264 Main profile, rispettivamente. Ciò significa che per chi ha connessioni più lente, potrebbe essere in grado di godere di una qualità superiore a quella a cui sei abituato a, e per coloro che utilizzano connessioni più veloci, sarai in grado di ottenere un bitrate ancora più elevato sulla stessa connessione velocità.

Il primo chipset per smartphone a supportare la decodifica AV1 è stato il MediaTek Dimensity 1000, che supportava fino a 4K 60 FPS. La serie Nvidia Geforce 3000 supportava la decodifica, il nuova serie Nvidia Geforce 4000 supporta sia la codifica che la decodifica e gli Exynos 2100/2200 di Samsung supportano anche la decodifica AV1. Successivamente, il Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2 ha portato il supporto per la decodifica AV1, ed è così si dice che il prossimo Tensor G3 supporterà AV1 codifica anche. Il supporto sta lentamente crescendo nel settore e il chipset del Chromecast HD supporta anche la decodifica AV1. Abbiamo contattato Google per un commento e ci è stato detto che Chromecast con Google TV (HD) supporta AV1.

Non solo, ma YouTube su desktop supporta anche AV1, e puoi abilitarlo nelle impostazioni del tuo account purché utilizzi un browser compatibile. In effetti, l'azienda ha ha progettato il proprio silicio per la codifica del video AV1 che verrà utilizzato nei data center per YouTube. Il chip, nome in codice "Argos", è un'unità di codifica video (trans) di seconda generazione (VCU) che converte i video caricato sulla piattaforma in vari formati di compressione e li ottimizza per schermi diversi dimensioni. Google afferma che la sua nuova Argos VCU può gestire i video 20-33 volte in modo più efficiente rispetto ai server convenzionali.

La storia dell'AV1

Il contesto dietro Anche AV1 e il motivo per cui è stato creato sono importanti. VP9 è un codec esente da royalty sviluppato da Google che chiunque può utilizzare e, poiché è esente da royalty, potrebbe essere implementato su qualsiasi piattaforma o servizio che lo desideri. YouTube ha utilizzato il codec su qualsiasi dispositivo in grado di supportarlo (poiché ciò ha significato un grande risparmio per Google grazie alla larghezza di banda ridotta), ed è stato adottato anche da servizi di video on demand come Netflix, Twitch e Vimeo.

Tuttavia, poiché Google ha tutto l’interesse ad adottare algoritmi di compressione migliori per ridurre l’utilizzo della larghezza di banda dei suoi data center, ha iniziato a lavorare su VP10, il successore di VP9. Un piccolo aumento della compressione video per video può comportare enormi risparmi sui costi e un notevole miglioramento dell'esperienza utente quando si contano miliardi di minuti video. Google ha annunciato di voler rilasciare VP10 nel 2016 e poi di rilasciare un aggiornamento ogni 18 mesi per garantire una progressione costante. Si è arrivati ​​al punto in cui Google ha addirittura iniziato a rilasciare il codice per VP10, ma l'azienda ha annunciato la cancellazione di VP10 e ha invece formato l'Alliance for Open Media (AOMedia).

L'Alleanza per Open Media comprende tutti, dai progettisti di processori (AMD, Arm, Broadcom, Chips&Media, Intel, Nvidia) ai browser sviluppatori (Google, Microsoft e Mozilla), ai servizi di streaming e videoconferenza (Adobe, Amazon, BBC R&D, Cisco, Netflix, Youtube). Tutte queste aziende hanno offerto una qualche forma di supporto ad AV1, sia tramite decoder hardware introdotto nei chipset, l'implementazione dei decoder nei browser o l'uso del codec nello streaming Servizi.

AV1 rispetto a HEVC/H265

La più grande differenza tra AV1 e HEVC (High-Efficiency Video Coding), noto anche come H.265, sta nella licenza. Per spedire un prodotto con supporto HEVC, è necessario acquisire licenze da almeno quattro pool di brevetti (MPEG LA, HEVC Advance, Technicolor, e Velos Media) così come numerose altre società, molte delle quali non offrono termini di licenza standard, richiedendo invece di negoziare termini.

Queste royalties elevate erano già problematiche per prodotti come Google Chrome, Opera, Netflix, Amazon Video, Cisco WebEx Connect, Skype e altri ed escludono completamente HEVC come opzione per progetti come Mozilla Firefox. Questo perché va contro molteplici valori fondamentali del progetto Firefox: Firefox deve essere esente da royalty per poter essere distribuito in molti progetti FOSS, cosa che l'utilizzo di HEVC gli impedirebbe di esserlo; e Mozilla crede in un web libero e aperto, e questo non è possibile se si promuovono standard gravati da brevetti. Anche ignorando questi due problemi, Mozilla semplicemente non può permettersi di sprecare centinaia di milioni di dollari in royalties e tutto quel tempo a negoziare i necessari accordi di licenza.

Un fatto curioso è che questi stessi problemi sono ciò che ha impedito a Firefox (e Chromium) di includere anche la riproduzione nativa H.264 su molte piattaforme fino a un paio di anni fa... e richiede ancora un plugin su Linux. È improbabile che Firefox sia in grado di supportare HEVC prima che i suoi brevetti scadano negli anni '30 (o forse anche più tardi). Ancora oggi Firefox supporta nativamente solo H.264 grazie all'offerta di Cisco di farsi carico di tutti i costi di licenza Mozilla tramite OpenH264, per standardizzare H.264 per lo streaming sul mercato fino al codec di prossima generazione era pronto. Sul Guida ai codec video di Mozilla, la società afferma che "Mozilla non supporterà HEVC finché è gravato da brevetti". Solo fino ad oggi Edge e Internet Explorer supportano la riproduzione HEVC nativa e solo su hardware specifico che la supporta decodifica.

In termini di efficienza, entrambi i codec si scontrano l'uno con l'altro. La loro efficienza è generalmente alla pari tra loro (sebbene i test abbiano dimostrato che AV1 è leggermente in vantaggio), ma c'è un problema: AV1 in genere richiede molto più tempo per la codifica, grazie alla mancanza di codifica hardware capacità. L'Università di Waterloo ha scoperto nel 2020 che mentre AV1 offriva un risparmio di bitrate del 9,5% rispetto a HEVC nella codifica di un video 4K, la codifica dei video AV1 richiedeva anche 590 volte più tempo rispetto a AVC. Al contrario, HEVC ha impiegato solo 4,2 volte di più. Questi test sono stati ovviamente eseguiti abbastanza presto nel ciclo di vita di AV1, quando il supporto hardware non era realmente disponibile.

Il futuro dell'AV1

Sembra probabile che AV1 apra la strada alla riproduzione di video compressi di alta qualità poiché sempre più dispositivi supportano la decodifica hardware. Dato che HEVC è supportato solo da un browser su un desktop (ora che Internet Explorer è morto), AV1 è chiaramente il codec di riferimento per il futuro come successore del VP9. Con il supporto destinato a crescere, sempre più dispositivi finiranno per utilizzarlo. Ci sono già alcuni flag di esperimento riferendosi ad AV2 sul repository AOM e ad un "punto di partenza per la ricerca su AV2". impegnato al repository l'anno scorso, il che suggerisce che vedremo iterazioni anche in futuro.

Per quanto riguarda quelli di voi che stanno guardando uno smartphone con Androide 14 precaricato (quando verrà rilasciato), sarai felice di sapere che è probabile richiederà il supporto AV1 pronto all'uso. Sia lo Snapdragon 8 Gen 2 di Qualcomm che la serie MediaTek Dimensity 9000 supportano AV1, quindi non ci sono più limitazioni hardware in questo senso.

Perché AV1 è importante per i dispositivi di streaming come Google Chromecast HD?

Se stai cercando di acquistare Google Chromecast HD, c'è un grande motivo per cui potresti interessarti di AV1: queste sono le tue capacità di rete. Se stai acquistando la versione HD invece della versione 4K, probabilmente ci sono un paio di ragioni per cui lo faresti e uno di questi potrebbe essere che Internet non ha la larghezza di banda per 4K streaming. Se è così, probabilmente sarai comunque attento alla larghezza di banda e AV1 significa che puoi ottenere video con bitrate più elevato dal tuo Chromecast. Ciò porterà a una migliore qualità video complessiva alle stesse velocità dati già supportate da Internet.

Non solo, però, e questa è probabilmente una ragione ancora più grande, è la prima Veramentechiavetta TV tradizionale che supporta attivamente AV1. Roku è mainstream in una certa misura ma più difficile da ottenere in alcune regioni e Fire TV Stick 4K Max è l'unica altra opzione al momento. L'ecosistema di Google per i suoi dongle TV è di gran lunga il più articolato tra tutti, e anche per questo motivo l'inclusione di AV1 è un grosso problema. Lo legittima come opzione e potrebbe spingere altre aziende a supportare AV1 anche in altri modi.