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

Se você acompanha o cenário de streaming de mídia há vários anos, deve ter visto muito entusiasmo em torno dos rumores de suporte para o codec AV1. Embora seja realmente um grande avanço em relação a codecs como H264 e VP9, ​​há muito mais nesta história do que isso. AV1, também conhecido como AOMedia Video 1, foi lançado pela primeira vez em março de 2018 e tem sido um caminho lento para sua adoção em todo o setor. Esta é toda a história do AV1, como ele melhorou em relação ao VP9 e ao 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 tecnológico. Seus principais benefícios são o fato de ser isento de royalties (para que as empresas possam implementá-lo em seus softwares gratuitamente) e de economizar imensamente em relação a produtos como VP9 e H264. A Engenharia do Facebook realizou testes em 2018, concluindo que o codificador de referência AV1 atingiu 34%, Compressão de dados 46,2% e 50,3% maior do que libvpx-vp9, x264 High profile e x264 Main profile, respectivamente. Isso significa que para quem tem conexões mais lentas, você poderá desfrutar de uma qualidade superior à 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 o Exynos 2100/2200 da Samsung também suporta decodificação AV1. Mais tarde, o Qualcomm Snapdragon 8 geração 2 trouxe suporte para decodificação AV1, e é rumores de que o próximo Tensor G3 suportará AV1 codificação também. O suporte está crescendo lentamente na indústria, e o chipset do Chromecast HD também suporta decodificação AV1. Entramos em contato com o Google para comentar e fomos informados de que o Chromecast com Google TV (HD) oferece suporte a AV1.

Além disso, o YouTube no desktop também oferece suporte a AV1, e você pode habilitá-lo nas configurações da sua conta contanto que você esteja usando um navegador compatível. Na verdade, a empresa tem projetou seu próprio silício para a codificação de vídeo AV1 que será utilizado em data centers do YouTube. O chip, de codinome "Argos", é uma unidade de codificação de vídeo (trans) (VCU) de segunda geração que converte vídeos carregado na plataforma em 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 do AV1

O contexto atrás AV1 e por que foi criado também são importantes. 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 utilizou o codec em qualquer dispositivo que pudesse suportá-lo (pois isso significou uma grande economia para o Google graças à largura de banda reduzida), e até foi adotado por serviços de vídeo sob demanda, como Netflix, Twitch e Vimeo.

No entanto, como o Google tem interesse em adotar algoritmos de compressão melhores 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 enormes economias de custos e em 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 depois lançaria uma atualização a cada 18 meses para garantir uma progressão constante. Chegou ao ponto em que o Google começou a lançar o código do 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), até 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 através 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 AV1 e 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 conjuntos de patentes (MPEG LA, HEVC Advance, Technicolor, e Velos Media), bem como inúmeras outras empresas, muitas das quais não oferecem termos de licenciamento padrão - em vez disso, exigem que você negocie termos.

Esses royalties exorbitantes já eram problemáticos para produtos como Google Chrome, Opera, Netflix, Amazon Video, Cisco WebEx Connect, Skype e outros, e excluem completamente HEVC como uma opção para projetos como Mozilla Raposa de fogo. Isso ocorre porque vai contra vários valores fundamentais do projeto Firefox: o Firefox precisa ser isento de royalties para poder ser fornecido em muitos projetos FOSS, o que o uso de HEVC impediria que fosse; e a Mozilla acredita em uma web livre e aberta, e isso não será possível se você promover padrões sobrecarregados de 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 curioso também é que esses mesmos problemas impediram o Firefox (e o Chromium) de incluir a reprodução nativa de H.264 em muitas plataformas até alguns anos atrás... e ainda requer um plugin no Linux. É improvável que o Firefox consiga suportar HEVC antes que suas patentes expirem na década de 2030 (ou possivelmente até mais tarde). Até hoje, o Firefox só suporta H.264 nativamente graças à oferta da Cisco de pagar todos os custos de licenciamento de Mozilla através do OpenH264, a fim de padronizar o H.264 para streaming em todo o mercado até o codec da próxima geração estava pronto. No Guia de codecs de vídeo Mozilla, a empresa afirma que “a Mozilla não apoiará HEVC enquanto estiver sobrecarregada de patentes”. Até hoje, apenas Edge e Internet Explorer suportam reprodução HEVC nativa e apenas em hardware específico que suporta decodificação.

Em termos de eficiência, ambos os codecs se enfrentam. Sua eficiência geralmente está no mesmo nível (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 serem codificados 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 decodificação de hardware. Dado que HEVC é suportado apenas por um navegador em um desktop (agora que o Internet Explorer está morto, de qualquer maneira), AV1 é claramente o codec ideal para o futuro como sucessor do VP9. Com a expectativa de que o suporte cresça, mais e mais dispositivos acabarão usando-o. Já existem alguns sinalizadores de experimento referindo-se ao AV2 no repositório AOM e uma "âncora inicial para a 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 Andróide 14 pré-carregado (quando for lançado), você ficará feliz em saber que é provável exigirá suporte AV1 pronto para uso. O Snapdragon 8 Gen 2 da Qualcomm e a série MediaTek Dimensity 9000 suportam AV1, então 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 preocupar com o AV1: seus recursos de rede. Se você estiver comprando a versão HD em vez da versão 4K, provavelmente há alguns motivos pelos quais você faria isso, e um deles pode ser que sua internet não tenha largura de banda para 4K transmissão. Se for esse o caso, é provável que você se preocupe 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 só isso, porém, e esta é uma razão possivelmente ainda maior, é o primeiro realmentedongle de TV convencional que suporta ativamente AV1. 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. Isso o legitima como uma opção e pode levar outras empresas a apoiar o AV1 também de outras maneiras.