מהו ה-Codec AV1? איך זה הופך קבצים לקטנים יותר?

אם אתה עוקב אחר סצנת הזרמת המדיה במשך מספר שנים, אולי ראית הרבה התרגשות סביב תמיכה לפי שמועות ב-Codec AV1. למרות שזה אכן צעד די גדול קדימה מקודקים כמו H264 ו-VP9, יש הרבה יותר בסיפור מזה. AV1, הידוע גם בשם AOMedia Video 1, שוחרר לראשונה במרץ 2018, וזה היה דרך איטית באימוץ שלו ברחבי התעשייה. זה כל הסיפור של AV1, איך הוא משתפר לעומת VP9 ו-H.264, ולמה זה עניין גדול.

מה זה AV1?

AV1 הוא Codec שפותח על ידי Alliance for Open Media, קונגלומרט של המון חברות שונות בתחום הטכנולוגיה. היתרונות העיקריים שלו הם שהוא נטול תמלוגים (כך שחברות יכולות ליישם אותו בתוכנה שלהם בחינם), ויש לו כמה חיסכון עצום לעומת VP9 ו-H264. פייסבוק הנדסה ערכה בדיקות ב-2018, והגיעה למסקנה שמקודד הייחוס AV1 השיג 34%, דחיסת נתונים גבוהה ב-46.2% וב-50.3% מאשר libvpx-vp9, x264 High profile ו-x264 Main profile, בהתאמה. משמעות הדבר היא שעבור אלה עם חיבורים איטיים יותר, ייתכן שתוכל ליהנות מאיכות גבוהה יותר ממה שאתה רגיל כדי, ועבור אלה עם חיבורים מהירים יותר, תוכל לקבל קצב סיביות גבוה עוד יותר באותו חיבור מְהִירוּת.

ערכת השבבים הראשונה לסמארטפון שתמכה בפענוח AV1 הייתה MediaTek Dimensity 1000, שתמכה בעד 4K 60 FPS. סדרת Nvidia Geforce 3000 תמכה בפענוח, ה סדרת Nvidia Geforce 4000 החדשה תומך גם בקידוד וגם בפענוח, וה-Exynos 2100/2200 של סמסונג תומכים גם בפענוח AV1. מאוחר יותר, ה Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2 הביא תמיכה בפענוח AV1, וזהו שמועות כי Tensor G3 הקרוב יתמוך ב-AV1 הַצפָּנָה גם כן. התמיכה גדלה לאט בתעשייה, וערכת השבבים ב-Chromecast HD תומכת גם בפענוח AV1. פנינו לגוגל להערה ונאמר לנו שה-Chromecast עם Google TV (HD) תומך ב-AV1.

לא רק זה, אלא שגם YouTube בשולחן העבודה תומך ב-AV1, ואתה יכול להפעיל אותו בהגדרות החשבון שלך כל עוד אתה משתמש בדפדפן תואם. למעשה, יש לחברה עיצב את הסיליקון שלו עבור הקידוד של וידאו AV1 שישמש במרכזי נתונים עבור YouTube. השבב, בשם הקוד "Argos", הוא יחידת קידוד וידאו (טרנס) מהדור השני (VCU) הממיר סרטונים מועלה לפלטפורמה לפורמטים שונים של דחיסה ומייעל אותם למסכים שונים גדלים. גוגל טוענת כי Argos VCU החדש שלה יכול להתמודד עם סרטונים ביעילות פי 20-33 משרתים רגילים.

ההיסטוריה של AV1

ההקשר מֵאָחוֹר AV1 ומדוע הוא נוצר חשוב גם כן. VP9 הוא codec ללא תמלוגים שפותח על ידי גוגל שכל אחד יכול להשתמש בו, ומכיוון שהוא ללא תמלוגים, ניתן היה ליישם אותו בכל פלטפורמה או שירות שרצו בכך. יוטיוב עשתה שימוש ב-codec בכל מכשיר שיכול לתמוך בו (כיוון שמשמעות הדבר הייתה חיסכון גדול עבור גוגל הודות ברוחב הפס המופחת), והוא אף אומץ על ידי שירותי וידאו על פי דרישה כגון נטפליקס, Twitch ו-Vimeo.

עם זאת, מכיוון שלגוגל יש אינטרס לאמץ אלגוריתמי דחיסה טובים יותר כדי להפחית את השימוש ברוחב הפס של מרכזי הנתונים שלה, היא החלה לעבוד על VP10 - היורש של VP9. עלייה זעירה בדחיסת וידאו לכל סרטון יכולה לגרום לחיסכון עצום בעלויות ולשיפור משמעותי בחוויית המשתמש כאשר אתה אחראי על מיליארדי דקות וידאו. גוגל הודיעה שהיא מתכננת לשחרר את VP10 ב-2016 ולאחר מכן תשחרר עדכון כל 18 חודשים כדי להבטיח התקדמות קבועה. זה הגיע לנקודה שבה גוגל אפילו התחילה לשחרר קוד עבור VP10, אבל החברה הודיעה על ביטול VP10 והקימה במקום את הברית למדיה פתוחה (AOMedia).

הברית למדיה פתוחה כוללת את כולם ממעצבי מעבדים (AMD, Arm, Broadcom, Chips&Media, Intel, Nvidia) ועד לדפדפן מפתחים (גוגל, מיקרוסופט ומוזילה), לשירותי סטרימינג ושיחות ועידה בווידאו (Adobe, Amazon, BBC R&D, Cisco, Netflix, יוטיוב). כל החברות הללו הציעו צורה כלשהי של תמיכה ל-AV1, בין אם זה באמצעות מפענחי חומרה הוצג בערכות שבבים, הטמעת מפענחים בדפדפנים, או שימוש ב-codec בסטרימינג שירותים.

AV1 מול HEVC/H265

ההבדל הגדול ביותר בין AV1 ל-HEVC (High-Efficiency Video Coding), הידוע גם בשם H.265, הוא ברישוי. על מנת לשלוח מוצר עם תמיכת HEVC, עליך לרכוש רישיונות מארבעה מאגרי פטנטים לפחות (MPEG LA, HEVC Advance, Technicolor, ו- Velos Media) כמו גם חברות רבות אחרות, שרבות מהן אינן מציעות תנאי רישוי סטנדרטיים - במקום זאת מחייבות אותך לנהל משא ומתן תנאים.

התמלוגים הגבוהים האלה כבר היו בעייתיים עבור מוצרים כמו Google Chrome, Opera, Netflix, Amazon Video, Cisco WebEx Connect, Skype ואחרים, והם אינם כוללים לחלוטין את HEVC כאופציה עבור פרויקטים כמו מוזילה פיירפוקס. הסיבה לכך היא שהוא נוגד ערכי ליבה מרובים של פרויקט Firefox: Firefox צריך להיות ללא תמלוגים כדי לשלוח בפרויקטים רבים של FOSS, ששימוש ב-HEVC ימנע ממנו להיות; ומוזילה מאמינה ברשת חופשית ופתוחה, וזה לא אפשרי אם אתה מקדם סטנדרטים משועבדים בפטנטים. אפילו בהתעלמות משתי הבעיות הללו, מוזילה פשוט לא יכולה להרשות לעצמה לבזבז מאות מיליוני דולרים על תמלוגים וכל הזמן הזה לנהל משא ומתן על הסכמי הרישוי הדרושים.

עובדה מהנה גם כן, אותן בעיות הן מה שמנעו מפיירפוקס (ו-Chromium) אפילו לכלול השמעה מקורית של H.264 בפלטפורמות רבות עד לפני מספר שנים... וזה עדיין דורש תוסף בלינוקס. לא סביר שפיירפוקס אפילו יוכל לתמוך ב-HEVC לפני שהפטנטים שלו יפוג בשנות ה-2030 (או אולי אפילו מאוחר יותר). אפילו עד היום, Firefox תומך רק ב-H.264 באופן מקורי הודות לסיסקו שמציעה לשלם את כל עלויות הרישוי עבור Mozilla דרך OpenH264, על מנת לתקן את H.264 לסטרימינג ברחבי השוק עד ל-Codec מהדור הבא היה מוכן. על מדריך Codec וידאו של Mozilla, החברה אומרת כי "Mozilla לא תתמוך ב-HEVC בזמן שהיא משועבדת בפטנטים". עד היום, רק Edge ו-Internet Explorer תומכים בהפעלת HEVC מקורית, ורק בחומרה ספציפית שתומכת פִּעַנוּחַ.

במונחי יעילות, שני הקודקים הולכים זה מול זה. היעילות שלהם בדרך כלל שווה זה לזה (אם כי בדיקות הראו ש-AV1 מתקדם מעט), אבל יש מלכוד - AV1 בדרך כלל לוקח הרבה יותר זמן לקידוד, הודות להיעדר קידוד חומרה יכולות. אוניברסיטת ווטרלו מצאה בשנת 2020 שבעוד ש-AV1 הציע חיסכון בקצב סיביות של 9.5% בהשוואה ל-HEVC בקידוד סרטון 4K, סרטוני AV1 לקח גם פי 590 יותר זמן לקידוד מ-AVC. לעומת זאת, HEVC לקח רק פי 4.2 זמן רב יותר. ברור שהבדיקות הללו בוצעו די מוקדם בתקופת החיים של AV1 כאשר תמיכת החומרה לא הייתה ממש זמינה.

העתיד של AV1

סביר להניח ש-AV1 יפתח את השביל להפעלת וידאו דחוס באיכות גבוהה מכיוון שיותר ויותר מכשירים תומכים בפענוח חומרה. בהתחשב בכך ש-HEVC נתמך רק על ידי דפדפן אחד בשולחן העבודה (עכשיו כשאינטרנט אקספלורר מת, בכל מקרה), AV1 הוא ללא ספק ה-Codec הרצוי לעתיד כיורש VP9. עם התמיכה שצפויה רק ​​לגדול, יותר ויותר מכשירים הולכים בסופו של דבר להשתמש בה. יש כבר כמה דגלי ניסוי הכוונה ל-AV2 במאגר AOM ול"עוגן התחלתי למחקר AV2" שהיה מְחוּיָב למאגר בשנה שעברה, מה שמרמז שנראה איטרציות גם בעתיד.

לגבי אלה מכם שמחפשים סמארטפון עם אנדרואיד 14 נטען מראש (כשזה ישוחרר), תשמח לדעת שזה סביר זה ידרוש תמיכת AV1 מהקופסה. Snapdragon 8 Gen 2 של קוואלקום וסדרת MediaTek Dimensity 9000 תומכים שניהם ב-AV1, כך שאין יותר מגבלות חומרה במובן הזה.

מדוע AV1 חשוב עבור מכשירי סטרימינג כמו Google Chromecast HD?

אם אתה מחפש להרים את Google Chromecast HD, יש סיבה אחת גדולה שבגללה אולי אכפת לך מ-AV1 - וזו יכולות הרשת שלך. אם אתה קונה את גרסת ה-HD במקום את גרסת 4K, סביר להניח שיש כמה סיבות לכך היית עושה את זה, ואחד מהם יכול להיות שלאינטרנט שלך אין רוחב פס עבור 4K נְהִירָה. אם זה המקרה, סביר להניח שאתה מודע לרוחב הפס בכל מקרה, ו-AV1 אומר שאתה יכול לקבל וידאו בקצב סיביות גבוה יותר מה-Chromecast שלך. זה יוביל לאיכות וידאו טובה יותר בסך הכל באותם קצבי נתונים שהאינטרנט שלך כבר תומך בהם.

עם זאת, לא רק זאת, וזו סיבה אפילו יותר גדולה, ללא ספק, זו הראשונה בֶּאֱמֶתדונגל טלוויזיה מיינסטרים שתומך באופן פעיל ב-AV1. Roku הוא מיינסטרים במידה מסוימת אבל קשה יותר להשיג באזורים מסוימים, וה-Fire TV Stick 4K Max הוא האפשרות האחרת היחידה כרגע. המערכת האקולוגית של גוגל עבור דונגלי הטלוויזיה שלה היא ללא ספק הבשרנית ביותר מבין כל אחד מהם, וההכללה של AV1 היא עניין די גדול מסיבה זו. זה נותן לו לגיטימציה כאופציה ועשויה לדחוף חברות אחרות לתמוך ב-AV1 גם בדרכים אחרות.