Что такое кодек AV1? Как он делает файлы меньше?

Если вы следили за сценой потоковой передачи мультимедиа в течение нескольких лет, вы, возможно, видели много ажиотажа вокруг слухов о поддержке кодека AV1. Хотя это действительно большой шаг вперед по сравнению с такими кодеками, как H264 и VP9, ​​в этой истории есть нечто большее. AV1, также известный как AOMedia Video 1, был впервые выпущен в марте 2018 года, и его внедрение в отрасли было медленным. Это вся история AV1, его преимущества по сравнению с VP9 и H.264 и почему это так важно.

Что такое АВ1?

AV1 — это кодек, разработанный Alliance for Open Media, конгломератом множества различных компаний в технологической сфере. Его основные преимущества заключаются в том, что он не требует авторских отчислений (поэтому компании могут бесплатно внедрять его в свое программное обеспечение) и дает огромную экономию по сравнению с подобными VP9 и H264. Facebook Engineering провела тесты в 2018 году и пришла к выводу, что эталонный кодировщик AV1 достиг 34%, Сжатие данных на 46,2 % и на 50,3 % выше, чем у libvpx-vp9, x264 High profile и x264 Main profile, соответственно. Это означает, что для тех, у кого более медленное соединение, вы можете наслаждаться более высоким качеством, чем то, которое вы используете. к, а для тех, кто использует более быстрое соединение, вы сможете получить еще более высокий битрейт на том же соединении. скорость.

Первым набором микросхем для смартфонов, поддерживающим декодирование AV1, был MediaTek Dimensity 1000, который поддерживал до 4K 60 FPS. Серия Nvidia Geforce 3000 поддерживает декодирование, новая серия Nvidia Geforce 4000 поддерживает как кодирование, так и декодирование, а Samsung Exynos 2100/2200 также поддерживает декодирование AV1. Позже, Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2 появилась поддержка декодирования AV1, и это Ходят слухи, что грядущий Tensor G3 будет поддерживать AV1 кодирование также. Поддержка медленно растет в отрасли, и чипсет в Chromecast HD также поддерживает декодирование AV1. Мы обратились в Google за комментариями, и нам сказали, что Chromecast с Google TV (HD) поддерживает AV1.

Мало того, YouTube на рабочем столе также поддерживает AV1, и вы можете включить его в настройках вашего аккаунта пока вы используете совместимый браузер. На самом деле компания имеет разработал собственный кремний для кодирования видео AV1, которое будет использоваться в центрах обработки данных для YouTube. Чип под кодовым названием «Argos» представляет собой блок кодирования видео (транс) второго поколения (VCU), который преобразует видео загружает на платформу различные форматы сжатия и оптимизирует их для разных экранов размеры. Google утверждает, что его новый VCU Argos может обрабатывать видео в 20-33 раза эффективнее, чем обычные серверы.

История АВ1

Контекст позади AV1 и то, почему он был создан, также важны. VP9 — это бесплатный кодек, разработанный Google, который может использовать каждый, и поскольку он не требует авторских отчислений, его можно реализовать на любой платформе или в любом сервисе, который захочет. YouTube использовал этот кодек на любом устройстве, которое могло его поддерживать (поскольку это означало большую экономию для Google благодаря уменьшенной пропускной способности), и он даже был принят сервисами видео по запросу, такими как Нетфликс, Twitch и Vimeo.

Однако, поскольку Google кровно заинтересован во внедрении лучших алгоритмов сжатия для уменьшения использования пропускной способности своих центров обработки данных, он начал работать над VP10 — преемником VP9. Небольшое увеличение сжатия видео для каждого видео может привести к огромной экономии средств и значительному улучшению пользовательского опыта, когда вы учитываете миллиарды минут видео. Google объявил, что они планируют выпустить VP10 в 2016 году, а затем будут выпускать обновление каждые 18 месяцев, чтобы обеспечить стабильный прогресс. Дошло до того, что Google даже начал выпускать код для VP10, но компания объявила об отмене VP10 и вместо этого сформировала Alliance for Open Media (AOMedia).

В Alliance for Open Media входят все: от разработчиков процессоров (AMD, Arm, Broadcom, Chips&Media, Intel, Nvidia) до разработчиков браузеров. разработчиков (Google, Microsoft и Mozilla), к службам потоковой передачи и видеоконференцсвязи (Adobe, Amazon, BBC R&D, Cisco, Netflix, YouTube). Все эти компании предлагают ту или иную форму поддержки AV1, будь то аппаратные декодеры. внедрение в чипсеты, реализация декодеров в браузерах или использование кодека при потоковой передаче услуги.

AV1 по сравнению с HEVC/H265

Самая большая разница между AV1 и HEVC (высокоэффективное кодирование видео), также известная как H.265, заключается в лицензировании. Чтобы поставлять продукт с поддержкой HEVC, вам необходимо приобрести лицензии как минимум из четырех патентных пулов (MPEG LA, HEVC Advance, Technicolor, и Velos Media), а также множество других компаний, многие из которых не предлагают стандартных условий лицензирования, вместо этого требуя от вас переговоров. условия.

Эти огромные гонорары уже были проблемой для таких продуктов, как Google Chrome, Opera, Netflix, Amazon Video, Cisco WebEx Connect, Skype и другие, и они полностью исключают HEVC как вариант для таких проектов, как Mozilla. Fire Fox. Это связано с тем, что это противоречит нескольким основным ценностям проекта Firefox: Firefox должен быть бесплатным, чтобы его можно было использовать во многих проектах FOSS, чему помешало бы использование HEVC; а Mozilla верит в свободный и открытый Интернет, а это невозможно, если вы продвигаете стандарты, обремененные патентами. Даже игнорируя эти две проблемы, Mozilla просто не может позволить себе тратить сотни миллионов долларов на лицензионные отчисления и все это время на переговоры по необходимым лицензионным соглашениям.

Забавный факт: эти же проблемы не позволяли Firefox (и Chromium) даже включить собственное воспроизведение H.264 на многих платформах еще пару лет назад... и для Linux по-прежнему требуется плагин. Маловероятно, что Firefox сможет поддерживать HEVC до истечения срока действия его патентов в 2030-х годах (или, возможно, даже позже). Даже по сей день Firefox изначально поддерживает только H.264 благодаря тому, что Cisco предлагает оплатить все лицензионные расходы на Mozilla через OpenH264, чтобы стандартизировать H.264 для потоковой передачи на рынке до кодека следующего поколения. был готов. На Руководство по видеокодеку Mozilla, компания заявляет, что «Mozilla не будет поддерживать HEVC, пока он обременен патентами». По сей день только Edge и Internet Explorer поддерживают собственное воспроизведение HEVC и только на определенном оборудовании, поддерживающем расшифровка.

С точки зрения эффективности оба кодека идут вровень друг с другом. Их эффективность, как правило, находится на одном уровне (хотя тесты показали, что AV1 немного опережает), но есть одна загвоздка — кодирование AV1 обычно занимает значительно больше времени из-за отсутствия аппаратного кодирования. возможности. В 2020 году Университет Ватерлоо обнаружил, что, хотя AV1 обеспечивает экономию битрейта на 9,5% по сравнению с HEVC при кодировании видео 4K, кодирование видео AV1 также занимает в 590 раз больше времени, чем AVC. Напротив, для HEVC потребовалось всего в 4,2 раза больше времени. Эти тесты, очевидно, проводились довольно рано в течение жизни AV1, когда аппаратная поддержка была недоступна.

Будущее AV1

Вполне вероятно, что AV1 проложит путь к высококачественному воспроизведению сжатого видео, поскольку все больше и больше устройств поддерживают аппаратное декодирование. Учитывая, что HEVC поддерживается только одним браузером на рабочем столе (теперь, когда Internet Explorer мертв, в любом случае), AV1 явно является кодеком будущего в качестве преемника VP9. Ожидается, что поддержка будет только расти, и все больше и больше устройств будут использовать ее. Уже есть некоторые флаги эксперимента ссылаясь на AV2 в репозитории AOM и на «стартовый якорь для исследования AV2», который был преданный идее в репозиторий в прошлом году, что говорит о том, что мы увидим итерации и в будущем.

Что касается тех из вас, кто присматривается к смартфону с Андроид 14 предварительно загружен (когда он выйдет), вы будете рады узнать, что, скорее всего, для этого потребуется поддержка AV1 из коробки. Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2 и серия MediaTek Dimensity 9000 поддерживают AV1, поэтому в этом смысле больше нет никаких аппаратных ограничений.

Почему AV1 важен для потоковых устройств, таких как Google Chromecast HD?

Если вы хотите приобрести Google Chromecast HD, есть одна важная причина, по которой вам может быть интересен AV1 — возможности вашей сети. Если вы покупаете версию HD вместо версии 4K, вероятно, есть несколько причин, почему вы бы сделали это, и одним из них может быть то, что ваш интернет не имеет пропускной способности для 4K потоковое. Если это так, то вы, вероятно, в любом случае будете заботиться о пропускной способности, а AV1 означает, что вы можете получить видео с более высоким битрейтом из своего Chromecast. Это приведет к лучшему качеству видео в целом при тех же скоростях передачи данных, которые уже поддерживает ваш Интернет.

Но не только это, и это, возможно, даже более важная причина, это первая Действительноосновной ТВ-ключ который активно поддерживает AV1. Roku в определенной степени является мейнстримом, но в некоторых регионах его труднее достать, и Fire TV Stick 4K Max в настоящее время является единственным другим вариантом. Экосистема Google для ее ТВ-ключей, безусловно, является наиболее развитой из всех, и по этой причине включение AV1 также имеет большое значение. Это узаконивает его как вариант и может подтолкнуть другие компании к поддержке AV1 и другими способами.