Wat is de AV1-codec? Hoe maakt het bestanden kleiner?

Als je de mediastreaming-scene al een aantal jaren volgt, heb je misschien veel opwinding gezien over geruchten over ondersteuning voor de AV1-codec. Hoewel het inderdaad een behoorlijk grote stap voorwaarts is ten opzichte van codecs als H264 en VP9, ​​is er veel meer aan de hand dan dat. AV1, ook bekend als AOMedia Video 1, werd voor het eerst uitgebracht in maart 2018 en de acceptatie ervan in de hele branche verliep traag. Dit is het hele verhaal van AV1, hoe het verbetert ten opzichte van VP9 en H.264, en waarom het zo belangrijk is.

Wat is AV1?

AV1 is een codec ontwikkeld door de Alliance for Open Media, een conglomeraat van een heleboel verschillende bedrijven in de technologieruimte. De belangrijkste voordelen zijn dat het royaltyvrij is (zodat bedrijven het gratis in hun software kunnen implementeren), en dat het enorme besparingen oplevert ten opzichte van bijvoorbeeld VP9 en H264. Facebook Engineering heeft in 2018 tests uitgevoerd en concludeerde dat de AV1-referentie-encoder 34% behaalde, 46,2% en 50,3% hogere datacompressie dan libvpx-vp9, x264 High profile en x264 Main profile, respectievelijk. Dit betekent dat degenen met tragere verbindingen mogelijk kunnen genieten van een hogere kwaliteit dan u gewend bent naar, en voor degenen met snellere verbindingen, kunt u een nog hogere bitsnelheid krijgen op dezelfde verbinding snelheid.

De eerste smartphone-chipset die AV1-decodering ondersteunde, was de MediaTek Dimensity 1000, die tot 4K 60 FPS ondersteunde. De Nvidia Geforce 3000-serie ondersteunde decodering, de nieuwe Nvidia Geforce 4000-serie ondersteunt zowel codering als decodering, en de Exynos 2100/2200 van Samsung ondersteunen beide ook AV1-decodering. Daarna, de Qualcomm Leeuwenbek 8 Gen 2 bracht ondersteuning voor AV1-decodering, en dat is het ook geruchten dat de aankomende Tensor G3 ondersteunt AV1 codering ook. Ondersteuning groeit langzaam in de branche en de chipset in de Chromecast HD ondersteunt ook AV1-decodering. We hebben contact opgenomen met Google voor commentaar en kregen te horen dat de Chromecast met Google TV (HD) AV1 ondersteunt.

Niet alleen dat, maar YouTube op desktop ondersteunt ook AV1, en je kunt het inschakelen in je accountinstellingen zolang u een compatibele browser gebruikt. Sterker nog, het bedrijf heeft ontwierp zijn eigen silicium voor de codering van AV1-video die in datacenters voor YouTube zal worden gebruikt. De chip, codenaam "Argos", is een Video (trans) Coding Unit (VCU) van de tweede generatie die video's converteert geüpload naar het platform naar verschillende compressieformaten en optimaliseert ze voor verschillende schermen maten. Google beweert dat zijn nieuwe Argos VCU video's 20-33 keer efficiënter kan verwerken dan conventionele servers.

De geschiedenis van AV1

De context achter AV1 en waarom het is gemaakt, is ook belangrijk. VP9 is een royaltyvrije codec ontwikkeld door Google die iedereen kan gebruiken, en omdat het royaltyvrij is, kan het worden geïmplementeerd op elk platform of elke service die het wil. YouTube maakte gebruik van de codec op elk apparaat dat dit kon ondersteunen (want dat betekende grote besparingen voor Google dankzij de verminderde bandbreedte), en het is zelfs overgenomen door video-on-demand-services zoals Netflixen, Twitch en Vimeo.

Omdat Google echter een gevestigd belang heeft bij het toepassen van betere compressie-algoritmen om het bandbreedtegebruik van zijn datacenters te verminderen, begon het te werken aan VP10 - de opvolger van VP9. Een kleine verhoging van de videocompressie per video kan resulteren in enorme kostenbesparingen en een grote verbetering van de gebruikerservaring wanneer u rekening houdt met miljarden videominuten. Google kondigde aan dat ze van plan waren om VP10 in 2016 uit te brengen en vervolgens elke 18 maanden een update zouden uitbrengen om een ​​gestage voortgang te garanderen. Het kwam op het punt waarop Google zelfs begon met het vrijgeven van code voor VP10, maar het bedrijf kondigde de annulering van VP10 aan en richtte in plaats daarvan de Alliance for Open Media (AOMedia) op.

De Alliantie voor Open Media omvat iedereen, van processorontwerpers (AMD, Arm, Broadcom, Chips&Media, Intel, Nvidia) tot browser ontwikkelaars (Google, Microsoft en Mozilla), tot streaming- en videoconferentiediensten (Adobe, Amazon, BBC R&D, Cisco, Netflix, Youtube). Al deze bedrijven bieden enige vorm van ondersteuning aan AV1, zij het via hardwaredecoders geïntroduceerd in chipsets, de implementatie van decoders in browsers of het gebruik van de codec bij streaming Diensten.

AV1 versus HEVC/H265

Het grootste verschil tussen AV1 en HEVC (High-Efficiency Video Coding), ook wel H.265 genoemd, zit in de licentieverlening. Om een ​​product met HEVC-ondersteuning te verzenden, moet u licenties verkrijgen van ten minste vier patentpools (MPEG LA, HEVC Advance, Technicolor, en Velos Media) evenals tal van andere bedrijven, waarvan vele geen standaard licentievoorwaarden bieden, maar in plaats daarvan vereisen dat u onderhandelt voorwaarden.

Deze hoge royalty's waren al problematisch voor producten als Google Chrome, Opera, Netflix, Amazon Video, Cisco WebEx Connect, Skype en anderen, en ze sluiten HEVC volledig uit als optie voor projecten zoals Mozilla Firefox. Dit komt omdat het indruist tegen meerdere kernwaarden van het Firefox-project: Firefox moet royalty-vrij zijn om in veel FOSS-projecten te kunnen worden geleverd, wat door HEVC-gebruik zou voorkomen; en Mozilla gelooft in een vrij en open web, en dat is niet mogelijk als je patentbelaste standaarden promoot. Zelfs als we deze twee problemen negeren, kan Mozilla het zich eenvoudigweg niet veroorloven om honderden miljoenen dollars te verspillen aan royalty's en al die tijd te onderhandelen over de noodzakelijke licentieovereenkomsten.

Een leuk feit ook, deze zelfde problemen zorgden ervoor dat Firefox (en Chromium) tot een paar jaar geleden zelfs geen native H.264-weergave op veel platforms konden opnemen... en het vereist nog steeds een plug-in op Linux. Het is onwaarschijnlijk dat Firefox HEVC zelfs maar kan ondersteunen voordat de patenten in de jaren 2030 (of mogelijk zelfs later) aflopen. Zelfs tot op de dag van vandaag ondersteunt Firefox alleen native H.264 dankzij het aanbod van Cisco om alle licentiekosten te betalen Mozilla via OpenH264, om H.264 te standaardiseren voor streaming over de markt tot de volgende generatie codec was klaar. Op de Mozilla-videocodecgids, zegt het bedrijf dat "Mozilla HEVC niet zal ondersteunen terwijl het gehinderd wordt door patenten." Tot op de dag van vandaag alleen Edge en Internet Explorer ondersteunen native HEVC-weergave, en alleen op specifieke hardware die dit ondersteunt decoderen.

In termen van efficiëntie gaan beide codecs van teen tot teen tegen elkaar. Hun efficiëntie is over het algemeen vergelijkbaar met elkaar (hoewel uit tests is gebleken dat AV1 iets vooruit loopt), maar er zit een addertje onder het gras: AV1 duurt doorgaans aanzienlijk langer om te coderen, dankzij het ontbreken van hardwarecodering mogelijkheden. De Universiteit van Waterloo ontdekte in 2020 dat hoewel AV1 een bitrate-besparing van 9,5% opleverde in vergelijking met HEVC bij het coderen van een 4K-video, AV1-video's ook 590 keer langer nodig hadden om te coderen dan AVC. HEVC daarentegen duurde slechts 4,2 keer langer. Deze tests werden duidelijk vrij vroeg in de levensduur van AV1 uitgevoerd, toen hardware-ondersteuning nog niet echt beschikbaar was.

De toekomst van AV1

Het lijkt waarschijnlijk dat AV1 het pad zal effenen voor het afspelen van gecomprimeerde video van hoge kwaliteit, aangezien steeds meer apparaten hardwaredecodering ondersteunen. Aangezien HEVC slechts door één browser op een desktop wordt ondersteund (nu Internet Explorer dood is, hoe dan ook), is AV1 duidelijk de go-to codec voor de toekomst als opvolger van VP9. Aangezien de ondersteuning naar verwachting alleen maar zal groeien, zullen steeds meer apparaten er uiteindelijk gebruik van gaan maken. Die zijn er al enkele experimentvlaggen verwijzend naar AV2 op de AOM-repository en een "startanker voor AV2-onderzoek" dat was betrokken naar de repository vorig jaar, wat suggereert dat we in de toekomst ook iteraties zullen zien.

Wat betreft degenen onder u die naar een smartphone kijken met Android 14 voorgeladen (wanneer dat wordt vrijgegeven), zult u blij zijn te weten dat dit waarschijnlijk is het vereist AV1-ondersteuning uit de doos. Qualcomm's Snapdragon 8 Gen 2 en de MediaTek Dimensity 9000-serie ondersteunen beide AV1, dus er zijn in die zin niet echt hardwarebeperkingen meer.

Waarom is AV1 belangrijk voor streaming-apparaten zoals de Google Chromecast HD?

Als u op zoek bent naar de Google Chromecast HD, is er een belangrijke reden waarom u misschien om AV1 geeft - en dat zijn uw netwerkmogelijkheden. Als u de HD-versie koopt in plaats van de 4K-versie, zijn daar waarschijnlijk een aantal redenen voor je zou dat doen, en een daarvan kan zijn dat je internet niet de bandbreedte heeft voor 4K streamen. Als dat het geval is, bent u waarschijnlijk toch bandbreedtebewust en AV1 betekent dat u video met een hogere bitsnelheid uit uw Chromecast kunt halen. Dit zal over het algemeen leiden tot een betere videokwaliteit met dezelfde datasnelheden die uw internet al ondersteunt.

Maar niet alleen dat, en dit is misschien wel een nog grotere reden, het is de eerste Echtreguliere tv-dongle die AV1 actief ondersteunt. Roku is tot op zekere hoogte mainstream, maar in sommige regio's moeilijker verkrijgbaar, en de Fire TV Stick 4K Max is momenteel de enige andere optie. Het ecosysteem van Google voor zijn tv-dongles is verreweg het meest uitgewerkt van alle, en de opname van AV1 is om die reden ook een behoorlijk groot probleem. Het legitimeert het als een optie en kan andere bedrijven ertoe aanzetten om AV1 ook op andere manieren te ondersteunen.