Čo je kodek AV1? Ako to zmenšuje súbory?

Ak sledujete mediálnu streamingovú scénu už niekoľko rokov, možno ste videli veľa vzrušenia v súvislosti s údajnou podporou kodeku AV1. Aj keď je to skutočne dosť veľký krok vpred od kodekov ako H264 a VP9, ​​v príbehu je toho oveľa viac. AV1, tiež známy ako AOMedia Video 1, bol prvýkrát vydaný v marci 2018 a jeho prijatie v celom odvetví je pomalá. Toto je celý príbeh AV1, ako sa zlepšuje oproti VP9 a H.264 a prečo je to veľký problém.

čo je AV1?

AV1 je kodek vyvinutý Alianciou pre otvorené médiá, konglomerátom množstva rôznych spoločností v technologickom priestore. Jeho hlavné výhody spočívajú v tom, že je bezplatný (takže ho spoločnosti môžu bezplatne implementovať do svojho softvéru) a oproti VP9 a H264 prináša obrovské úspory. Spoločnosť Facebook Engineering vykonala testy v roku 2018 a dospela k záveru, že referenčný kódovač AV1 dosiahol 34 %, o 46,2 % a o 50,3 % vyššia kompresia dát ako pri libvpx-vp9, x264 High profile a x264 Main profile, resp. To znamená, že používatelia s pomalším pripojením si môžu vychutnať vyššiu kvalitu, než akú používate a pre tých, ktorí majú rýchlejšie pripojenie, budete môcť získať ešte vyššiu bitovú rýchlosť na rovnakom pripojení rýchlosť.

Prvý čipset smartfónu s podporou dekódovania AV1 bol MediaTek Dimensity 1000, ktorý podporoval až 4K 60 FPS. Séria Nvidia Geforce 3000 podporovala dekódovanie nová séria Nvidia Geforce 4000 podporuje kódovanie aj dekódovanie a Samsung Exynos 2100/2200 podporuje aj dekódovanie AV1. Neskôr, Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2 priniesol podporu pre dekódovanie AV1 a je to hovorilo sa, že pripravovaný Tensor G3 bude podporovať AV1 kódovanie tiež. Podpora v tomto odvetví pomaly rastie a čipová súprava v Chromecaste HD tiež podporuje dekódovanie AV1. Požiadali sme spoločnosť Google o komentár a bolo nám povedané, že Chromecast s Google TV (HD) podporuje AV1.

Nielen to, ale YouTube na počítači podporuje aj AV1, a môžete ho povoliť v nastaveniach účtu pokiaľ používate kompatibilný prehliadač. V skutočnosti má spoločnosť navrhol vlastný kremík na kódovanie videa AV1, ktoré sa bude používať v dátových centrách pre YouTube. Čip s kódovým názvom „Argos“ je video (trans) kódovacia jednotka (VCU) druhej generácie, ktorá konvertuje videá. nahrať na platformu do rôznych kompresných formátov a optimalizovať ich pre rôzne obrazovky veľkosti. Google tvrdí, že jeho nový Argos VCU dokáže spracovať videá 20-33-krát efektívnejšie ako bežné servery.

História AV1

Kontext pozadu AV1 a prečo bol vytvorený je tiež dôležitý. VP9 je bezplatný kodek vyvinutý spoločnosťou Google, ktorý môže používať ktokoľvek, a keďže je bezplatný, mohol byť implementovaný na ľubovoľnú platformu alebo službu, ktorá si to želala. YouTube použil kodek na akomkoľvek zariadení, ktoré ho mohlo podporovať (pretože to pre Google znamenalo veľké úspory vďaka zníženej šírke pásma) a dokonca si ho osvojili aj služby videa na požiadanie, ako napr. Netflix, Twitch a Vimeo.

Pretože však spoločnosť Google má záujem o prijatie lepších kompresných algoritmov na zníženie využitia šírky pásma svojich dátových centier, začala pracovať na VP10 – nástupcovi VP9. Malé zvýšenie kompresie videa na video môže viesť k obrovským úsporám nákladov a výraznému zlepšeniu používateľského zážitku, keď počítate s miliardami minút videa. Spoločnosť Google oznámila, že plánuje vydať VP10 v roku 2016 a potom bude vydávať aktualizáciu každých 18 mesiacov, aby sa zabezpečil stabilný vývoj. Dostalo sa to do bodu, keď Google dokonca začal uvoľňovať kód pre VP10, ale spoločnosť oznámila zrušenie VP10 a namiesto toho vytvorila Alianciu pre otvorené médiá (AOMedia).

Aliancia pre otvorené médiá zahŕňa každého od dizajnérov procesorov (AMD, Arm, Broadcom, Chips&Media, Intel, Nvidia) až po prehliadače. vývojárov (Google, Microsoft a Mozilla), na streamingové a videokonferenčné služby (Adobe, Amazon, BBC R&D, Cisco, Netflix, YouTube). Všetky tieto spoločnosti ponúkajú nejakú formu podpory AV1, či už prostredníctvom hardvérových dekodérov zavedené v čipsetoch, implementácia dekodérov v prehliadačoch alebo použitie kodeku pri streamovaní služby.

AV1 verzus HEVC/H265

Najväčší rozdiel medzi AV1 a HEVC (High-Efficiency Video Coding), známym aj ako H.265, je v licencovaní. Ak chcete odoslať produkt s podporou HEVC, musíte získať licencie od najmenej štyroch patentových fondov (MPEG LA, HEVC Advance, Technicolor, a Velos Media), ako aj mnohé ďalšie spoločnosti, z ktorých mnohé neponúkajú štandardné licenčné podmienky – namiesto toho vyžadujú, aby ste rokovali podmienky.

Tieto vysoké licenčné poplatky už boli problematické pre produkty ako Google Chrome, Opera, Netflix, Amazon Video, Cisco WebEx Connect, Skype a ďalšie a úplne vylučujú HEVC ako možnosť pre projekty ako Mozilla Firefox. Je to preto, že je v rozpore s viacerými základnými hodnotami projektu Firefox: Firefox musí byť bezplatný, aby mohol byť dodávaný v mnohých projektoch FOSS, čomu by použitie HEVC zabránilo; a Mozilla verí v slobodný a otvorený web, a to nie je možné, ak propagujete patentmi zaťažené štandardy. Aj keď ignoruje tieto dva problémy, Mozilla si jednoducho nemôže dovoliť míňať stovky miliónov dolárov na licenčné poplatky a celý ten čas vyjednávať potrebné licenčné zmluvy.

Zaujímavosťou je, že tieto isté problémy ešte pred pár rokmi bránili Firefoxu (a Chromiu) dokonca zahrnúť natívne prehrávanie H.264 na mnohých platformách... a stále vyžaduje doplnok v systéme Linux. Je nepravdepodobné, že Firefox bude dokonca schopný podporovať HEVC skôr, ako vyprší platnosť jeho patentov v roku 2030 (alebo možno ešte neskôr). Dokonca až do dnešného dňa Firefox podporuje iba H.264 natívne vďaka tomu, že Cisco ponúka zaplatiť všetky licenčné náklady za Mozilla cez OpenH264, s cieľom štandardizovať H.264 pre streamovanie na celom trhu až do novej generácie kodeku bol pripravený. Na Sprievodca video kodekom Mozilla, spoločnosť hovorí, že "Mozilla nebude podporovať HEVC, kým je zaťažený patentmi." Dodnes len Edge a Internet Explorer podporujú natívne prehrávanie HEVC a iba na špecifickom hardvéri, ktorý podporuje dekódovanie.

Pokiaľ ide o efektivitu, oba kodeky idú proti sebe. Ich účinnosť je vo všeobecnosti na rovnakej úrovni (hoci testy ukázali, že AV1 je mierne vpredu), ale má to háčik – kódovanie AV1 zvyčajne trvá podstatne dlhšie, a to vďaka chýbajúcemu hardvérovému kódovaniu schopnosti. University of Waterloo v roku 2020 zistila, že zatiaľ čo AV1 ponúka úsporu bitovej rýchlosti 9,5 % v porovnaní s HEVC pri kódovaní 4K videa, video AV1 trvalo kódovanie 590-krát dlhšie ako AVC. Naproti tomu HEVC trvalo len 4,2-krát dlhšie. Tieto testy boli samozrejme spustené pomerne skoro počas životnosti AV1, keď hardvérová podpora nebola skutočne dostupná.

Budúcnosť AV1

Zdá sa pravdepodobné, že AV1 vyrazí cestu vysokokvalitnému prehrávaniu komprimovaného videa, keďže stále viac zariadení podporuje hardvérové ​​dekódovanie. Vzhľadom na to, že HEVC podporuje iba jeden prehliadač na pracovnej ploche (teraz, keď je Internet Explorer mŕtvy, každopádne), AV1 je jednoznačne najlepší kodek pre budúcnosť ako nástupca VP9. Očakáva sa, že podpora bude rásť, a preto ju bude používať čoraz viac zariadení. Už existujú niektoré príznaky experimentu s odkazom na AV2 na úložisku AOM a „štartovaciu kotvu pre výskum AV2“, ktorá bola spáchaný do úložiska minulý rok, čo naznačuje, že v budúcnosti sa dočkáme aj iterácií.

Pokiaľ ide o tých z vás, ktorí pokukujú po smartfóne Android 14 predinštalovaný (keď sa to uvoľní), budete radi, keď viete, že je to pravdepodobné bude vyžadovať podporu AV1 hneď po vybalení. Snapdragon 8 Gen 2 od Qualcommu a séria MediaTek Dimensity 9000 podporujú AV1, takže v tomto zmysle už neexistujú žiadne hardvérové ​​obmedzenia.

Prečo je AV1 dôležitý pre zariadenia na streamovanie, ako je Google Chromecast HD?

Ak si chcete vziať Google Chromecast HD, existuje jeden veľký dôvod, prečo by vás mohol zaujímať AV1 – a to sú možnosti vašej siete. Ak si namiesto verzie 4K kupujete HD verziu, existuje pravdepodobne niekoľko dôvodov urobili by ste to a jedným z nich môže byť, že váš internet nemá šírku pásma pre 4K streaming. Ak je to tak, je pravdepodobné, že aj tak budete dbať na šírku pásma a AV1 znamená, že zo svojho Chromecastu môžete získať video s vyššou bitovou rýchlosťou. To povedie k celkovej lepšej kvalite videa pri rovnakých prenosových rýchlostiach, aké už podporuje váš internet.

Nielen to, a to je pravdepodobne ešte väčší dôvod, je to prvý naozajmainstreamový televízny dongle ktorý aktívne podporuje AV1. Roku je do určitej miery mainstream, ale v niektorých regiónoch je ťažšie ho získať a Fire TV Stick 4K Max je v súčasnosti jedinou ďalšou možnosťou. Ekosystém spoločnosti Google pre jej televízne hardvérové ​​kľúče je zďaleka najdokonalejší zo všetkých a zahrnutie AV1 je aj z tohto dôvodu dosť veľký problém. Legitimizuje to ako možnosť a môže tlačiť iné spoločnosti, aby podporovali AV1 aj inými spôsobmi.