Kaj je kodek AV1? Kako pomanjša datoteke?

Če že vrsto let spremljate sceno pretakanja medijev, ste morda opazili veliko navdušenja okoli govoric o podpori za kodek AV1. Čeprav je res velik korak naprej od kodekov, kot sta H264 in VP9, ​​je zgodba veliko več kot to. AV1, znan tudi kot AOMedia Video 1, je bil prvič izdan marca 2018, njegova uporaba v industriji pa je bila počasna. To je celotna zgodba o AV1, kako se izboljšuje v primerjavi z VP9 in H.264 in zakaj je to velik posel.

Kaj je AV1?

AV1 je kodek, ki ga je razvila Alliance for Open Media, konglomerat tone različnih podjetij v tehnološkem prostoru. Njegove glavne prednosti so, da je brezplačen (zato ga lahko podjetja brezplačno implementirajo v svojo programsko opremo) in ima nekaj ogromnih prihrankov v primerjavi z VP9 in H264. Facebook Engineering je leta 2018 izvedel teste in ugotovil, da je referenčni kodirnik AV1 dosegel 34 %. 46,2 % in 50,3 % višje stiskanje podatkov kot libvpx-vp9, x264 High profile in x264 Main profile, oz. To pomeni, da boste za tiste s počasnejšimi povezavami morda lahko uživali v kakovosti, ki je višja od tiste, ki jo uporabljate in za tiste s hitrejšimi povezavami boste lahko dobili še višjo bitno hitrost na isti povezavi hitrost.

Prvi nabor čipov za pametni telefon, ki je podpiral dekodiranje AV1, je bil MediaTek Dimensity 1000, ki je podpiral do 4K 60 FPS. Serija Nvidia Geforce 3000 je podpirala dekodiranje nova serija Nvidia Geforce 4000 podpira tako kodiranje kot dekodiranje, Samsungov Exynos 2100/2200 pa podpirata tudi dekodiranje AV1. Kasneje, Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2 prinesel podporo za dekodiranje AV1 in je govorice, da prihajajoči Tensor G3 bo podpiral AV1 kodiranje prav tako. Podpora v panogi počasi raste in nabor čipov v Chromecast HD podpira tudi dekodiranje AV1. Za komentar smo se obrnili na Google in povedali so nam, da Chromecast z Google TV (HD) podpira AV1.

Ne samo to, YouTube na namizju podpira tudi AV1, in ga lahko omogočite v nastavitvah računa če uporabljate združljiv brskalnik. Pravzaprav ima podjetje zasnoval svoj silicij za kodiranje videa AV1, ki se bo uporabljal v podatkovnih centrih za YouTube. Čip s kodnim imenom "Argos" je druga generacija video (trans) kodirne enote (VCU), ki pretvarja videoposnetke prenese na platformo v različne formate stiskanja in jih optimizira za različne zaslone velikosti. Google trdi, da lahko njegov novi Argos VCU obravnava videoposnetke 20-33-krat bolj učinkovito kot običajni strežniki.

Zgodovina AV1

Kontekst zadaj Pomemben je tudi AV1 in zakaj je bil ustvarjen. VP9 je brezplačni kodek, ki ga je razvil Google in ga lahko uporablja vsak, in ker je brezplačen, ga je mogoče implementirati na kateri koli platformi ali storitvi, ki to želi. YouTube je uporabljal kodek na vseh napravah, ki so ga lahko podpirale (saj je to pomenilo velike prihranke za Google zaradi zmanjšane pasovne širine), sprejele pa so ga celo storitve videa na zahtevo, kot je Netflix, Twitch in Vimeo.

Ker pa ima Google velik interes za sprejetje boljših algoritmov stiskanja za zmanjšanje uporabe pasovne širine svojih podatkovnih centrov, je začel delati na VP10 - nasledniku VP9. Majhno povečanje kompresije videa na videoposnetek lahko povzroči velike prihranke pri stroških in znatno izboljšanje uporabniške izkušnje, ko računate na milijarde video minut. Google je napovedal, da namerava izdati VP10 leta 2016 in nato izdati posodobitev vsakih 18 mesecev, da bi zagotovil enakomerno napredovanje. Prišlo je do točke, ko je Google celo začel izdajati kodo za VP10, vendar je podjetje napovedalo preklic VP10 in namesto tega ustanovilo Alliance for Open Media (AOMedia).

Alliance for Open Media vključuje vse od oblikovalcev procesorjev (AMD, Arm, Broadcom, Chips&Media, Intel, Nvidia) do brskalnikov razvijalci (Google, Microsoft in Mozilla), do pretočnih in videokonferenčnih storitev (Adobe, Amazon, BBC R&D, Cisco, Netflix, YouTube). Vsa ta podjetja so ponujala neko obliko podpore za AV1, bodisi prek dekoderjev strojne opreme uveden v naborih čipov, implementacija dekoderjev v brskalnikih ali uporaba kodeka pri pretakanju storitve.

AV1 proti HEVC/H265

Največja razlika med AV1 in HEVC (High-Efficiency Video Coding), znano tudi kot H.265, je v licenciranju. Če želite poslati izdelek s podporo za HEVC, morate pridobiti licence iz vsaj štirih patentnih skupin (MPEG LA, HEVC Advance, Technicolor, in Velos Media) kot tudi številna druga podjetja, od katerih mnoga ne ponujajo standardnih licenčnih pogojev – namesto tega se morate pogajati pogoji.

Ti visoki licenčnini so že bili problematični za izdelke, kot so Google Chrome, Opera, Netflix, Amazon Video, Cisco WebEx Connect, Skype in drugi ter popolnoma izključujejo HEVC kot možnost za projekte, kot je Mozilla Firefox. To je zato, ker je v nasprotju z več temeljnimi vrednotami projekta Firefox: Firefox mora biti brezplačen, da bi lahko bil dobavljen v številnih projektih FOSS, kar bi mu uporaba HEVC preprečila; in Mozilla verjame v brezplačen in odprt splet, to pa ni mogoče, če spodbujate standarde, obremenjene s patenti. Tudi če ignorira ti dve težavi, si Mozilla preprosto ne more privoščiti zapravljanja na stotine milijonov dolarjev za licenčnine in ves ta čas pogajanja o potrebnih licenčnih pogodbah.

Zanimivo dejstvo je tudi, da so te iste težave tisto, kar je Firefoxu (in Chromiumu) do pred nekaj leti preprečilo celo vključitev izvornega predvajanja H.264 na številnih platformah... in še vedno zahteva vtičnik v Linuxu. Malo verjetno je, da bo Firefox sploh lahko podpiral HEVC, preden mu potečejo patenti leta 2030 (ali morda celo kasneje). Celo do danes Firefox izvorno podpira samo H.264, saj je Cisco ponudil plačilo vseh stroškov licenciranja za Mozilla prek OpenH264, da bi standardizirali H.264 za pretakanje po trgu do kodeka naslednje generacije je bil pripravljen. Na Vodnik za video kodek Mozilla, podjetje pravi, da "Mozilla ne bo podpirala HEVC, dokler je obremenjen s patenti." Do danes samo Edge in Internet Explorer podpirata izvorno predvajanje HEVC in samo na določeni strojni opremi, ki podpira dekodiranje.

V smislu učinkovitosti sta oba kodeka enaka. Njihova učinkovitost je na splošno med seboj enaka (čeprav so testi pokazali, da AV1 nekoliko prehiteva), vendar obstaja ulov - kodiranje AV1 običajno traja precej dlje, zahvaljujoč pomanjkanju strojnega kodiranja zmogljivosti. Univerza Waterloo je leta 2020 ugotovila, da čeprav je AV1 ponudil 9,5-odstotno prihranek bitne hitrosti v primerjavi s HEVC pri kodiranju videoposnetkov 4K, je bilo za kodiranje videoposnetkov AV1 potrebno 590-krat dlje kot kodiranje AVC. Nasprotno pa je HEVC trajal le 4,2-krat dlje. Ti testi so bili očitno izvedeni precej zgodaj v življenjski dobi AV1, ko strojna podpora še ni bila na voljo.

Prihodnost AV1

Videti je, da bo AV1 utrl pot visokokakovostnemu predvajanju stisnjenega videa, saj vse več naprav podpira strojno dekodiranje. Glede na to, da HEVC podpira samo en brskalnik na namizju (zdaj, ko je Internet Explorer mrtev, kakor koli že), AV1 je kot naslednik VP9 očitno glavni kodek za prihodnost. Pričakuje se, da bo podpora le še naraščala, zato jo bo na koncu uporabljalo vedno več naprav. Obstajajo že nekaj eksperimentalnih zastavic ki se nanaša na AV2 v repozitoriju AOM in "začetno sidro za raziskave AV2", ki je bil predan v repozitorij lani, kar nakazuje, da bomo ponovitve videli tudi v prihodnosti.

Kar zadeva tiste, ki si ogledujete pametni telefon Android 14 vnaprej naloženo (ko bo izdano), boste veseli, da je verjetno zahteval bo podporo AV1 takoj po namestitvi. Qualcommov Snapdragon 8 Gen 2 in serija MediaTek Dimensity 9000 podpirata AV1, tako da v tem smislu res ni več omejitev strojne opreme.

Zakaj je AV1 pomemben za pretočne naprave, kot je Google Chromecast HD?

Če iščete Google Chromecast HD, obstaja en velik razlog, zakaj vas morda zanima AV1 – in to so vaše omrežne zmogljivosti. Če namesto različice 4K kupujete različico HD, obstaja verjetno nekaj razlogov, zakaj storili bi to in eden od njih je morda ta, da vaš internet nima pasovne širine za 4K pretakanje. Če je temu tako, potem verjetno vseeno skrbite za pasovno širino, AV1 pa pomeni, da lahko iz Chromecasta pridobite video z višjo bitno hitrostjo. To bo vodilo do boljše kakovosti videa na splošno pri enakih hitrostih prenosa podatkov, ki jih vaš internet že podpira.

Ne samo to, ampak to je verjetno še večji razlog, je prvi resglavni TV ključ ki aktivno podpira AV1. Roku je do neke mere mainstream, vendar ga je v nekaterih regijah težje dobiti, Fire TV Stick 4K Max pa je trenutno edina druga možnost. Googlov ekosistem za njegove TV ključke je daleč najbolj izpopolnjen od katerega koli od njih in vključitev AV1 je tudi iz tega razloga precejšnja stvar. Legitimizira ga kot možnost in lahko spodbudi druga podjetja, da podpirajo AV1 tudi na druge načine.