Wat is de AV1-codec? Hoe worden bestanden kleiner gemaakt?

Als je de mediastreamingscene al een aantal jaren volgt, heb je misschien veel opwinding gezien rond 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 wel bekend als AOMedia Video 1, werd voor het eerst uitgebracht in maart 2018 en de adoptie ervan in de hele sector verloopt langzaam. 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 voerde in 2018 tests uit en concludeerde dat de AV1-referentie-encoder een score van 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 langzamere verbindingen mogelijk kunnen genieten van een kwaliteit die hoger is dan wat u gewend bent en voor degenen met een snellere verbinding: je kunt 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 Samsung's Exynos 2100/2200 ondersteunen beide ook AV1-decodering. Later, de Qualcomm Leeuwebek 8 Gen 2 bracht ondersteuning voor AV1-decodering, en dat is het ook het gerucht ging dat de aankomende Tensor G3 ondersteunt AV1 codering ook. De 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 u kunt het inschakelen in uw accountinstellingen zolang u een compatibele browser gebruikt. Sterker nog, het bedrijf heeft dat gedaan ontwierp zijn eigen silicium voor de codering van AV1-video die zal worden gebruikt in datacenters voor YouTube. De chip, met de codenaam "Argos", is een tweede generatie Video (trans) Coding Unit (VCU) die video's converteert geüpload naar het platform in verschillende compressieformaten en optimaliseert deze 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 hij royalty-vrij is, kan hij worden geïmplementeerd op elk platform of elke dienst die dat wil. YouTube maakte gebruik van de codec op elk apparaat dat dit kon ondersteunen (aangezien dat grote besparingen voor Google betekende dankzij de verminderde bandbreedte), en de codec is zelfs overgenomen door video-on-demand-diensten zoals Netflix, Twitch en Vimeo.

Omdat Google er echter belang bij heeft betere compressie-algoritmen toe te passen om het bandbreedtegebruik van zijn datacenters te verminderen, begon het te werken aan VP10 – de opvolger van VP9. Een kleine toename van de videocompressie per video kan resulteren in enorme kostenbesparingen en een grote verbetering van de gebruikerservaring als je miljarden videominuten voor je rekening neemt. Google kondigde aan dat ze van plan waren VP10 in 2016 uit te brengen en vervolgens elke 18 maanden een update uit te brengen om een ​​gestage vooruitgang te garanderen. Het kwam op het punt waarop Google zelfs code voor VP10 begon vrij te geven, maar het bedrijf kondigde de annulering van VP10 aan en vormde in plaats daarvan de Alliance for Open Media (AOMedia).

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 een 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 bekend als H.265, zit in de licentieverlening. Om een ​​product met HEVC-ondersteuning te kunnen verzenden, moet u licenties aanschaffen van ten minste vier patentpools (MPEG LA, HEVC Advance, Technicolor, en Velos Media) evenals tal van andere bedrijven, waarvan er vele geen standaard licentievoorwaarden bieden, maar 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 als Mozilla Firefox. Dit komt omdat het in strijd is met meerdere kernwaarden van het Firefox-project: Firefox moet royalty-vrij zijn om in veel FOSS-projecten te kunnen worden opgenomen, wat door HEVC-gebruik zou worden voorkomen; en Mozilla gelooft in een vrij en open web, en dat is niet mogelijk als je door patenten bezwaarde standaarden promoot. Zelfs als we deze twee problemen negeren, kan Mozilla het zich eenvoudigweg niet veroorloven honderden miljoenen dollars te verspillen aan royalty's en al die tijd aan het onderhandelen over de noodzakelijke licentieovereenkomsten.

Het is ook een leuk feit dat dezelfde problemen ervoor zorgden dat Firefox (en Chromium) tot een paar jaar geleden zelfs maar native H.264-weergave op veel platforms kon 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 hele markt tot de volgende generatie codec was klaar. Op de Mozilla-videocodecgidszegt het bedrijf dat "Mozilla HEVC niet zal ondersteunen zolang het wordt gehinderd 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 het tegen elkaar opnemen. Hun efficiëntie is over het algemeen vergelijkbaar met elkaar (hoewel tests hebben aangetoond dat AV1 iets voorsprong heeft), maar er zit een addertje onder het gras: het coderen van AV1 duurt doorgaans aanzienlijk langer, dankzij het ontbreken van hardwarecodering mogelijkheden. De Universiteit van Waterloo ontdekte in 2020 dat hoewel AV1 een bitratebesparing van 9,5% bood in vergelijking met HEVC bij het coderen van een 4K-video, het coderen van AV1-video's ook 590 keer langer duurde dan AVC. Daarentegen duurde HEVC slechts 4,2 keer langer. Deze tests werden duidelijk al vrij vroeg in de levensduur van AV1 uitgevoerd, toen hardwareondersteuning nog niet echt beschikbaar was.

De toekomst van AV1

Het lijkt erop dat AV1 de weg zal banen 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 isHoe dan ook), AV1 is duidelijk de go-to codec voor de toekomst als VP9-opvolger. Omdat de ondersteuning naar verwachting alleen maar zal toenemen, zullen steeds meer apparaten er uiteindelijk gebruik van gaan maken. Er zijn er al enkele experimentvlaggen verwijzend naar AV2 op de AOM-repository en een "startanker voor AV2-onderzoek" dat was betrokken vorig jaar naar de repository, wat erop wijst dat we in de toekomst ook iteraties zullen zien.

Wat betreft degenen onder u die naar een smartphone kijken Androïde 14 vooraf geladen (wanneer dat wordt uitgebracht), zult u blij zijn te weten dat dit waarschijnlijk is het vereist standaard AV1-ondersteuning. 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 streamingapparaten zoals de Google Chromecast HD?

Als u de Google Chromecast HD wilt aanschaffen, is er één belangrijke reden waarom u wellicht geïnteresseerd bent in AV1: uw netwerkmogelijkheden. Als u de HD-versie koopt in plaats van de 4K-versie, zijn daar waarschijnlijk een aantal redenen voor dat zou je doen, en een daarvan kan zijn dat je internet niet de bandbreedte heeft voor 4K streamen. Als dat het geval is, bent u waarschijnlijk sowieso bandbreedtebewust, en AV1 betekent dat u video met een hogere bitsnelheid uit uw Chromecast kunt halen. Dit zal leiden tot een algehele betere videokwaliteit met dezelfde datasnelheden die uw internet al ondersteunt.

Maar niet alleen dat, en dit is een misschien wel 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 te krijgen, en de Fire TV Stick 4K Max is momenteel de enige andere optie. Het ecosysteem van Google voor zijn tv-dongles is veruit het meest uitgewerkte van allemaal, en de opname van AV1 is ook om die reden een behoorlijk groot probleem. Het legitimeert het als een optie en kan andere bedrijven ertoe aanzetten AV1 ook op andere manieren te ondersteunen.