O que é o codec AV1? Como isso torna os arquivos menores?

Se você acompanha a cena de streaming de mídia há vários anos, pode ter visto muita empolgação com os rumores de suporte ao codec AV1. Embora seja realmente um grande avanço em relação a codecs como H264 e VP9, ​​há muito mais na história do que isso. O AV1, também conhecido como AOMedia Video 1, foi lançado pela primeira vez em março de 2018 e tem sido um caminho lento em sua adoção em todo o setor. Esta é toda a história do AV1, como ele melhora em relação ao VP9 e H.264 e por que é importante.

O que é AV1?

AV1 é um codec desenvolvido pela Alliance for Open Media, um conglomerado de várias empresas diferentes no espaço de tecnologia. Seus principais benefícios são que é isento de royalties (para que as empresas possam implementá-lo em seus softwares gratuitamente) e tem algumas economias imensas em relação a produtos como VP9 e H264. A Engenharia do Facebook realizou testes em 2018, concluindo que o codificador de referência AV1 alcançou 34%, compressão de dados 46,2% e 50,3% maior do que libvpx-vp9, perfil alto x264 e perfil principal x264, respectivamente. Isso significa que para aqueles em conexões mais lentas, você poderá desfrutar de uma qualidade superior ao que está acostumado para, e para aqueles em conexões mais rápidas, você poderá obter uma taxa de bits ainda maior na mesma conexão velocidade.

O primeiro chipset de smartphone a suportar a decodificação AV1 foi o MediaTek Dimensity 1000, que suportava até 4K 60 FPS. A série Nvidia Geforce 3000 suportava decodificação, o nova série Nvidia Geforce 4000 suporta codificação e decodificação, e os Exynos 2100/2200 da Samsung também suportam a decodificação AV1. Mais tarde, o Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2 trouxe suporte para decodificação AV1, e é rumores de que o próximo Tensor G3 suportará AV1 codificação também. O suporte está crescendo lentamente no setor, e o chipset no Chromecast HD também oferece suporte à decodificação AV1. Entramos em contato com o Google para comentar e fomos informados de que o Chromecast com Google TV (HD) suporta AV1.

Além disso, o YouTube no computador também suporta AV1, e você pode ativá-lo nas configurações da sua conta desde que você esteja usando um navegador compatível. Na verdade, a empresa tem projetou seu próprio silício para a codificação do vídeo AV1 que será usado em data centers para o YouTube. O chip, de codinome "Argos", é uma unidade de codificação de vídeo (trans) de segunda geração (VCU) que converte vídeos carregado na plataforma para vários formatos de compactação e os otimiza para diferentes telas tamanhos. O Google afirma que seu novo Argos VCU pode lidar com vídeos de 20 a 33 vezes mais eficientemente do que os servidores convencionais.

A história da AV1

O contexto atrás AV1 e por que foi criado também é importante. O VP9 é um codec isento de royalties desenvolvido pelo Google que qualquer pessoa pode usar e, por ser isento de royalties, pode ser implementado em qualquer plataforma ou serviço que o deseje. O YouTube fez uso do codec em qualquer dispositivo que pudesse suportá-lo (pois isso significou uma grande economia para o Google graças à largura de banda reduzida) e foi até adotado por serviços de vídeo sob demanda, como Netflix, Twitch e Vimeo.

No entanto, como o Google tem interesse em adotar melhores algoritmos de compactação para reduzir o uso de largura de banda de seus data centers, ele começou a trabalhar no VP10 - o sucessor do VP9. Um pequeno aumento na compactação de vídeo por vídeo pode resultar em uma enorme economia de custos e uma grande melhoria na experiência do usuário quando você contabiliza bilhões de minutos de vídeo. O Google anunciou que planejava lançar o VP10 em 2016 e, em seguida, lançaria uma atualização a cada 18 meses para garantir uma progressão constante. Chegou ao ponto em que o Google até começou a liberar o código para o VP10, mas a empresa anunciou o cancelamento do VP10 e formou a Alliance for Open Media (AOMedia).

A Alliance for Open Media inclui todos, desde designers de processadores (AMD, Arm, Broadcom, Chips&Media, Intel, Nvidia) até navegadores desenvolvedores (Google, Microsoft e Mozilla), a serviços de streaming e videoconferência (Adobe, Amazon, BBC R&D, Cisco, Netflix, YouTube). Todas essas empresas têm oferecido alguma forma de suporte ao AV1, seja por meio de decodificadores de hardware introduzido em chipsets, a implementação de decodificadores em navegadores ou o uso do codec em streaming Serviços.

AV1 versus HEVC/H265

A maior diferença entre o AV1 e o HEVC (High-Efficiency Video Coding), também conhecido como H.265, está no licenciamento. Para enviar um produto com suporte HEVC, você precisa adquirir licenças de pelo menos quatro pools de patentes (MPEG LA, HEVC Advance, Technicolor, e Velos Media), bem como várias outras empresas, muitas das quais não oferecem termos de licenciamento padrão - em vez disso, exigem que você negocie termos.

Esses altos royalties já eram problemáticos para produtos como Google Chrome, Opera, Netflix, Amazon Video, Cisco WebEx Connect, Skype e outros, e excluem completamente o HEVC como uma opção para projetos como o Mozilla Raposa de fogo. Isso ocorre porque vai contra vários valores centrais do projeto Firefox: o Firefox precisa ser isento de royalties para ser distribuído em muitos projetos FOSS, o que o uso do HEVC impediria que fosse; e a Mozilla acredita em uma web livre e aberta, e isso não é possível se você promover padrões obstruídos por patentes. Mesmo ignorando esses dois problemas, a Mozilla simplesmente não pode se dar ao luxo de desperdiçar centenas de milhões de dólares em royalties e todo esse tempo negociando os acordos de licenciamento necessários.

Um fato engraçado também, esses mesmos problemas são o que impediu o Firefox (e o Chromium) de incluir a reprodução nativa do H.264 em muitas plataformas até alguns anos atrás... e ainda requer um plugin no Linux. É improvável que o Firefox seja capaz de oferecer suporte ao HEVC antes que suas patentes expirem na década de 2030 (ou possivelmente até mais tarde). Até hoje, o Firefox suporta apenas H.264 nativamente graças à oferta da Cisco de pagar todos os custos de licenciamento para Mozilla através do OpenH264, a fim de padronizar o H.264 para streaming em todo o mercado até o codec de próxima geração estava pronto. No Guia de codecs de vídeo Mozilla, a empresa diz que "a Mozilla não oferecerá suporte ao HEVC enquanto estiver sobrecarregado por patentes". Até hoje, apenas O Edge e o Internet Explorer oferecem suporte à reprodução HEVC nativa e apenas em hardware específico compatível decodificação.

Em termos de eficiência, ambos os codecs competem entre si. Sua eficiência é geralmente comparável entre si (embora os testes tenham mostrado que o AV1 está um pouco à frente), mas há um problema - AV1 normalmente leva muito mais tempo para codificar, graças à falta de codificação de hardware capacidades. A Universidade de Waterloo descobriu em 2020 que, embora o AV1 oferecesse uma economia de taxa de bits de 9,5% quando comparado ao HEVC na codificação de um vídeo 4K, os vídeos AV1 também demoravam 590 vezes mais para codificar do que o AVC. Em contraste, o HEVC demorou apenas 4,2 vezes mais. Obviamente, esses testes foram executados bem no início da vida útil do AV1, quando o suporte de hardware não estava realmente disponível.

O futuro do AV1

Parece provável que o AV1 abrirá caminho para a reprodução de vídeo compactado de alta qualidade, à medida que mais e mais dispositivos suportam a decodificação de hardware. Dado que o HEVC é suportado apenas por um navegador em uma área de trabalho (agora que o Internet Explorer está morto, de qualquer maneira), o AV1 é claramente o codec ideal para o futuro como sucessor do VP9. Com a expectativa de crescimento do suporte, mais e mais dispositivos acabarão usando-o. já existem alguns sinalizadores de experimento referindo-se a AV2 no repositório AOM e uma "âncora inicial para pesquisa AV2" que foi empenhado ao repositório no ano passado, o que sugere que veremos iterações no futuro também.

Quanto a vocês que estão de olho em um smartphone com Androide 14 pré-carregado (quando for lançado), você ficará feliz em saber que provavelmente exigirá suporte AV1 pronto para uso. O Snapdragon 8 Gen 2 da Qualcomm e a série MediaTek Dimensity 9000 suportam AV1, portanto, não há mais limitações de hardware nesse sentido.

Por que o AV1 é importante para dispositivos de streaming como o Google Chromecast HD?

Se você deseja adquirir o Google Chromecast HD, há um grande motivo pelo qual você pode se importar com o AV1 - seus recursos de rede. Se você está comprando a versão HD em vez da versão 4K, provavelmente há alguns motivos pelos quais você faria isso, e uma delas pode ser sua internet não ter banda para 4K transmissão. Se for esse o caso, é provável que você esteja preocupado com a largura de banda de qualquer maneira, e AV1 significa que você pode obter vídeo com taxa de bits mais alta do seu Chromecast. Isso levará a uma melhor qualidade geral de vídeo com as mesmas taxas de dados que sua internet já suporta.

Não apenas isso, porém, e este é um motivo sem dúvida ainda maior, é o primeiro realmentedongle de TV convencional que suporta ativamente AV1. O Roku é popular até certo ponto, mas é mais difícil de obter em algumas regiões, e o Fire TV Stick 4K Max é a única outra opção atualmente. O ecossistema do Google para seus dongles de TV é de longe o mais desenvolvido de todos eles, e a inclusão do AV1 também é um grande negócio por esse motivo. Ele o legitima como uma opção e pode levar outras empresas a oferecer suporte ao AV1 de outras maneiras também.