Hva er AV1-kodeken? Hvordan gjør det filer mindre?

Hvis du har fulgt mediestrømmescenen i flere år, har du kanskje sett mye spenning rundt ryktet støtte for AV1-kodeken. Selv om det faktisk er et ganske stort skritt fremover fra kodeker som H264 og VP9, ​​er det mye mer i historien enn det. AV1, også kjent som AOMedia Video 1, ble først utgitt i mars 2018, og det har vært en langsom vei i bruken på tvers av bransjen. Dette er hele historien til AV1, hvordan den forbedres i forhold til VP9 og H.264, og hvorfor det er en stor sak.

Hva er AV1?

AV1 er en kodek utviklet av Alliance for Open Media, et konglomerat av mange forskjellige selskaper innen teknologiområdet. Hovedfordelene er at det er royaltyfritt (slik at selskaper kan implementere det i programvaren deres gratis), og det har noen enorme besparelser i forhold til slike som VP9 og H264. Facebook Engineering gjennomførte tester i 2018, og konkluderte med at AV1-referansekoderen oppnådde 34 %, 46,2 % og 50,3 % høyere datakomprimering enn libvpx-vp9, x264 High profile og x264 Main profile, hhv. Dette betyr at for de som har langsommere tilkoblinger, kan du kanskje nyte en kvalitet som er høyere enn det du er vant til til, og for de som har raskere tilkoblinger, vil du kunne få en enda høyere bitrate på samme tilkobling hastighet.

Det første smarttelefonbrikkesettet som støttet AV1-dekoding var MediaTek Dimensity 1000, som støttet opptil 4K 60 FPS. Nvidia Geforce 3000-serien støttet dekoding, den nye Nvidia Geforce 4000-serien støtter både koding og dekoding, og Samsungs Exynos 2100/2200 støtter også AV1-dekoding. Senere, den Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2 brakte støtte for AV1-dekoding, og det er det ryktes at den kommende Tensor G3 vil støtte AV1 koding også. Støtten vokser sakte i bransjen, og brikkesettet i Chromecast HD støtter også AV1-dekoding. Vi tok kontakt med Google for kommentarer og ble fortalt at Chromecast med Google TV (HD) støtter AV1.

Ikke bare det, men YouTube på skrivebordet støtter også AV1, og du kan aktivere det i kontoinnstillingene så lenge du bruker en kompatibel nettleser. Det har faktisk selskapet designet sitt eget silisium for koding av AV1-video som skal brukes i datasentre for YouTube. Brikken, med kodenavnet "Argos", er en andre generasjons Video (trans) Coding Unit (VCU) som konverterer videoer lastet opp til plattformen til forskjellige komprimeringsformater og optimerer dem for forskjellige skjermer størrelser. Google hevder at den nye Argos VCU kan håndtere videoer 20-33 ganger mer effektivt enn konvensjonelle servere.

Historien til AV1

Sammenhengen bak AV1 og hvorfor den ble opprettet er også viktig. VP9 er en royaltyfri kodek utviklet av Google som alle kan bruke, og fordi den er royaltyfri, kunne den implementeres på hvilken som helst plattform eller tjeneste som ønsket det. YouTube brukte kodeken på alle enheter som kunne støtte den (da det betydde store besparelser for Google takket være redusert båndbredde), og den har til og med blitt tatt i bruk av video-on-demand-tjenester som f.eks. Netflix, Twitch og Vimeo.

Fordi Google har en egeninteresse i å ta i bruk bedre komprimeringsalgoritmer for å redusere båndbreddebruken til datasentrene, begynte de å jobbe med VP10 – etterfølgeren til VP9. En liten økning i videokomprimering per video kan resultere i enorme kostnadsbesparelser og en betydelig forbedring i brukeropplevelsen når du står for milliarder av videominutter. Google kunngjorde at de planla å gi ut VP10 i 2016 og deretter ville gi ut en oppdatering hver 18. måned for å sikre en jevn progresjon. Det kom til et punkt hvor Google til og med begynte å gi ut kode for VP10, men selskapet kunngjorde kanselleringen av VP10 og dannet Alliance for Open Media (AOMedia) i stedet.

Alliance for Open Media inkluderer alle fra prosessordesignere (AMD, Arm, Broadcom, Chips&Media, Intel, Nvidia) til nettleser utviklere (Google, Microsoft og Mozilla), til strømme- og videokonferansetjenester (Adobe, Amazon, BBC R&D, Cisco, Netflix, YouTube). Alle disse selskapene har tilbudt en eller annen form for støtte til AV1, det være seg gjennom maskinvaredekodere introdusert i brikkesett, implementering av dekodere i nettlesere, eller bruk av kodeken på streaming tjenester.

AV1 versus HEVC/H265

Den største forskjellen mellom AV1 og HEVC (High-Efficiency Video Coding), også kjent som H.265, ligger i lisensieringen. For å sende et produkt med HEVC-støtte, må du anskaffe lisenser fra minst fire patentpooler (MPEG LA, HEVC Advance, Technicolor, og Velos Media) så vel som en rekke andre selskaper, hvorav mange ikke tilbyr standard lisensvilkår - i stedet krever at du forhandler vilkår.

Disse høye royaltyene var allerede problematiske for produkter som Google Chrome, Opera, Netflix, Amazon Video, Cisco WebEx Connect, Skype og andre, og de utelukker fullstendig HEVC som et alternativ for prosjekter som Mozilla Firefox. Dette er fordi det strider mot flere kjerneverdier i Firefox-prosjektet: Firefox må være royalty-fri for å kunne sendes inn i mange FOSS-prosjekter, noe HEVC-bruk ville hindre det i å være; og Mozilla tror på en gratis og åpen nett, og det er ikke mulig hvis du fremmer patentbeheftet standarder. Selv om man ignorerer disse to problemene, har Mozilla rett og slett ikke råd til å kaste bort hundrevis av millioner dollar på royalties og all den tiden på å forhandle de nødvendige lisensavtalene.

Et morsomt faktum også, de samme problemene er det som hindret Firefox (og Chromium) fra å inkludere naturlig H.264-avspilling på mange plattformer inntil for et par år siden... og det krever fortsatt en plugin på Linux. Det er usannsynlig at Firefox til og med vil kunne støtte HEVC før patentene utløper på 2030-tallet (eller muligens enda senere). Selv den dag i dag støtter Firefox kun H.264, takket være Cisco som tilbyr å betale alle lisenskostnadene for Mozilla gjennom OpenH264, for å standardisere H.264 for strømming på tvers av markedet frem til neste generasjons kodek var klar. På Mozilla videokodek guide, sier selskapet at "Mozilla vil ikke støtte HEVC mens den er beheftet med patenter." Bare den dag i dag Edge og Internet Explorer støtter innfødt HEVC-avspilling, og kun på spesifikk maskinvare som støtter dekoding.

Når det gjelder effektivitet, går begge kodekene tå-til-tå mot hverandre. Effektiviteten deres er generelt på nivå med hverandre (selv om tester har vist at AV1 går litt foran), men det er en hake – AV1 tar vanligvis betydelig lengre tid å kode, takket være mangelen på maskinvarekoding evner. University of Waterloo fant i 2020 at mens AV1 ga en bitrate-besparelse på 9,5 % sammenlignet med HEVC ved koding av en 4K-video, tok AV1-videoer også 590 ganger lengre tid å kode enn AVC. Derimot tok HEVC bare 4,2 ganger lengre tid. Disse testene ble åpenbart kjørt ganske tidlig i AV1s levetid da maskinvarestøtte egentlig ikke var tilgjengelig.

Fremtiden til AV1

Det ser sannsynlig ut for at AV1 vil gå veien for høykvalitets komprimert videoavspilling ettersom flere og flere enheter støtter maskinvaredekoding. Gitt at HEVC kun støttes av én nettleser på et skrivebord (nå som Internet Explorer er død, uansett), er AV1 helt klart den beste kodeken for fremtiden som en VP9-etterfølger. Med støtte som bare forventes å vokse, kommer flere og flere enheter til å ende opp med å bruke den. Det finnes allerede noen eksperimentflagg refererer til AV2 på AOM-depotet og et "startanker for AV2-forskning" som var engasjert til depotet i fjor, noe som tyder på at vi vil se iterasjoner i fremtiden også.

Når det gjelder de av dere som ser på en smarttelefon med Android 14 forhåndslastet (når den utgis), vil du være glad for å vite at det er sannsynlig det vil kreve AV1-støtte ut av esken. Qualcomms Snapdragon 8 Gen 2 og MediaTek Dimensity 9000-serien støtter begge AV1, så det er egentlig ingen maskinvarebegrensninger lenger i den forstand.

Hvorfor er AV1 viktig for strømmeenheter som Google Chromecast HD?

Hvis du ønsker å kjøpe Google Chromecast HD, er det én stor grunn til at du kanskje bryr deg om AV1 – og det er nettverksmulighetene dine. Hvis du kjøper HD-versjonen i stedet for 4K-versjonen, er det sannsynligvis et par grunner til hvorfor du ville gjort det, og en av dem kan være at internett ditt ikke har båndbredde for 4K streaming. Hvis det er tilfelle, vil du sannsynligvis være båndbreddebevisst uansett, og AV1 betyr at du kan få høyere bithastighetsvideo ut av Chromecasten din. Dette vil føre til bedre videokvalitet totalt sett med de samme datahastighetene som Internett allerede støtter.

Ikke bare det, skjønt, og dette er en uten tvil enda større grunn, det er den første egentligmainstream TV-dongle som aktivt støtter AV1. Roku er mainstream til en viss grad, men vanskeligere å få tak i i noen regioner, og Fire TV Stick 4K Max er det eneste andre alternativet for øyeblikket. Googles økosystem for TV-donglene er desidert best ut av noen av dem, og inkluderingen av AV1 er en ganske stor sak av den grunn også. Det legitimerer det som et alternativ og kan presse andre selskaper til å støtte AV1 på andre måter også.