Vad är AV1 codec? Hur gör det filerna mindre?

Om du har följt mediastreamingscenen i ett antal år, kanske du har sett en hel del spänning kring rykten om stöd för AV1-codec. Även om det verkligen är ett ganska stort steg framåt från codecs som H264 och VP9, ​​finns det mycket mer i historien än så. AV1, även känd som AOMedia Video 1, släpptes först i mars 2018, och det har varit en långsam väg i antagandet i branschen. Det här är hela historien om AV1, hur den förbättras jämfört med VP9 och H.264, och varför det är en stor sak.

Vad är AV1?

AV1 är en codec utvecklad av Alliance for Open Media, ett konglomerat av massor av olika företag inom teknikområdet. Dess främsta fördelar är att det är royaltyfritt (så att företag kan implementera det i sin programvara gratis), och det har några enorma besparingar jämfört med VP9 och H264. Facebook Engineering genomförde tester under 2018 och drog slutsatsen att AV1 referenskodaren uppnådde 34 %, 46,2 % och 50,3 % högre datakomprimering än libvpx-vp9, x264 High profile och x264 Main profile, respektive. Detta innebär att för de som har långsammare anslutningar kan du kanske njuta av en högre kvalitet än vad du använder till, och för de som har snabbare anslutningar, kommer du att kunna få en ännu högre bithastighet på samma anslutning fart.

Det första smarttelefonchipset som stödde AV1-avkodning var MediaTek Dimensity 1000, som stödde upp till 4K 60 FPS. Nvidia Geforce 3000-serien stödde avkodning, den nya Nvidia Geforce 4000-serien stöder både kodning och avkodning, och Samsungs Exynos 2100/2200 stöder båda AV1-avkodning också. Senare, den Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2 gav stöd för AV1-avkodning, och det är det ryktas att den kommande Tensor G3 kommer att stödja AV1 kodning också. Supporten växer långsamt i branschen, och chipset i Chromecast HD stöder även AV1-avkodning. Vi kontaktade Google för kommentarer och fick veta att Chromecast med Google TV (HD) stöder AV1.

Inte bara det, men YouTube på skrivbordet stöder även AV1, och du kan aktivera det i dina kontoinställningar så länge du använder en kompatibel webbläsare. Det har faktiskt företaget designat sitt eget kisel för kodning av AV1-video som kommer att användas i datacenter för YouTube. Chipet, med kodnamnet "Argos", är en andra generationens Video (trans) Coding Unit (VCU) som konverterar videor laddas upp till plattformen till olika komprimeringsformat och optimerar dem för olika skärmar storlekar. Google hävdar att dess nya Argos VCU kan hantera videor 20-33 gånger mer effektivt än konventionella servrar.

Historien om AV1

Sammanhanget Bakom AV1 och varför den skapades är också viktigt. VP9 är en royaltyfri codec utvecklad av Google som alla kan använda, och eftersom den är royaltyfri kunde den implementeras på vilken plattform eller tjänst som helst som ville ha det. YouTube använde sig av codec på vilken enhet som helst som kunde stödja den (eftersom det innebar stora besparingar för Google tack vare minskad bandbredd), och den har till och med använts av video-on-demand-tjänster som t.ex. Netflix, Twitch och Vimeo.

Men eftersom Google har ett egenintresse av att anta bättre komprimeringsalgoritmer för att minska bandbreddsanvändningen i sina datacenter, började man arbeta på VP10 – efterföljaren till VP9. En liten ökning av videokomprimering per video kan resultera i enorma kostnadsbesparingar och en stor förbättring av användarupplevelsen när du står för miljarder videominuter. Google meddelade att de planerade att släppa VP10 under 2016 och sedan skulle släppa en uppdatering var 18:e månad för att säkerställa en stadig utveckling. Det kom till en punkt där Google till och med började släppa kod för VP10, men företaget tillkännagav att VP10 avbröts och bildade Alliance for Open Media (AOMedia) istället.

Alliance for Open Media inkluderar alla från processordesigners (AMD, Arm, Broadcom, Chips&Media, Intel, Nvidia) till webbläsare utvecklare (Google, Microsoft och Mozilla), till streaming- och videokonferenstjänster (Adobe, Amazon, BBC R&D, Cisco, Netflix, Youtube). Alla dessa företag har erbjudit någon form av stöd till AV1, oavsett om det är genom hårdvaruavkodare introduceras i chipset, implementering av avkodare i webbläsare eller användning av codec på streaming tjänster.

AV1 kontra HEVC/H265

Den största skillnaden mellan AV1 och HEVC (High-Efficiency Video Coding), även känd som H.265, ligger i licensieringen. För att kunna skicka en produkt med HEVC-support måste du skaffa licenser från minst fyra patentpooler (MPEG LA, HEVC Advance, Technicolor, och Velos Media) samt många andra företag, av vilka många inte erbjuder standardlicensvillkor – istället kräver att du förhandlar villkor.

Dessa höga royalties var redan problematiska för produkter som Google Chrome, Opera, Netflix, Amazon Video, Cisco WebEx Connect, Skype och andra, och de utesluter helt HEVC som ett alternativ för projekt som Mozilla Firefox. Detta beror på att det strider mot flera kärnvärden i Firefox-projektet: Firefox måste vara royaltyfritt för att kunna levereras i många FOSS-projekt, vilket HEVC-användning skulle hindra det från att vara; och Mozilla tror på en fri och öppen webb, och det är inte möjligt om du främjar patentskyddade standarder. Även om man ignorerar dessa två problem har Mozilla helt enkelt inte råd att slösa bort hundratals miljoner dollar på royalties och all den tiden för att förhandla fram de nödvändiga licensavtalen.

Ett roligt faktum också, det är samma problem som hindrade Firefox (och Chromium) från att ens inkludera inbyggd H.264-uppspelning på många plattformar tills för ett par år sedan... och det kräver fortfarande ett plugin på Linux. Det är osannolikt att Firefox ens kommer att kunna stödja HEVC innan dess patent går ut på 2030-talet (eller möjligen till och med senare). Än i dag stöder Firefox endast H.264 inbyggt tack vare att Cisco erbjuder sig att betala alla licenskostnader för Mozilla genom OpenH264, för att standardisera H.264 för streaming över hela marknaden fram till nästa generations codec var redo. På Mozilla video codec guide, säger företaget att "Mozilla kommer inte att stödja HEVC medan det är behäftat med patent." Till denna dag, bara Edge och Internet Explorer stöder inbyggd HEVC-uppspelning och endast på specifik hårdvara som stöder avkodning.

I effektivitetstermer går båda codecs tå till tå mot varandra. Deras effektivitet är i allmänhet i nivå med varandra (även om tester har visat att AV1 går något framåt), men det finns en hake - AV1 tar vanligtvis betydligt längre tid att koda, tack vare bristen på hårdvarukodning Förmågor. University of Waterloo fann 2020 att även om AV1 erbjöd en bithastighetsbesparing på 9,5 % jämfört med HEVC vid kodning av en 4K-video, tog AV1-videor också 590 gånger längre tid att koda än AVC. Däremot tog HEVC bara 4,2 gånger längre tid. Dessa tester kördes uppenbarligen ganska tidigt i AV1:s livslängd när hårdvarustöd inte riktigt var tillgängligt.

Framtiden för AV1

Det ser troligt ut att AV1 kommer att bana väg för högkvalitativ komprimerad videouppspelning eftersom fler och fler enheter stöder hårdvaruavkodning. Med tanke på att HEVC endast stöds av en webbläsare på ett skrivbord (nu när Internet Explorer är död, i alla fall), är AV1 helt klart den bästa codecen för framtiden som en VP9-efterträdare. Med stödet som bara förväntas växa, kommer fler och fler enheter att sluta använda det. Det finns redan några experimentflaggor hänvisar till AV2 på AOM-förvaret och ett "startankare för AV2-forskning" som var engagerad till förvaret förra året, vilket tyder på att vi kommer att se iterationer i framtiden också.

När det gäller de av er som tittar på en smartphone med Android 14 förladdat (när det släpps), kommer du att vara glad att veta att det är troligt det kommer att kräva AV1-stöd direkt från förpackningen. Qualcomms Snapdragon 8 Gen 2 och MediaTek Dimensity 9000-serien stöder båda AV1, så det finns egentligen inga hårdvarubegränsningar längre i den meningen.

Varför spelar AV1 någon roll för streamingenheter som Google Chromecast HD?

Om du funderar på att köpa Google Chromecast HD finns det en stor anledning till varför du kanske bryr dig om AV1 – och det är dina nätverksmöjligheter. Om du köper HD-versionen istället för 4K-versionen, finns det förmodligen ett par anledningar till varför du skulle göra det, och en av dem kan vara att ditt internet inte har bandbredd för 4K strömning. Om så är fallet kommer du troligen att vara bandbreddsmedveten ändå, och AV1 betyder att du kan få högre bithastighetsvideo från din Chromecast. Detta kommer att leda till bättre videokvalitet totalt sett med samma datahastigheter som ditt internet redan stöder.

Men inte bara det, och detta är en förmodligen ännu större anledning, det är den första verkligenmainstream tv-dongel som aktivt stöder AV1. Roku är mainstream till en viss grad men svårare att få tag på i vissa regioner, och Fire TV Stick 4K Max är det enda andra alternativet för närvarande. Googles ekosystem för sina TV-donglar är i särklass det mest färdiga av någon av dem, och införandet av AV1 är en ganska stor sak av den anledningen också. Det legitimerar det som ett alternativ och kan pressa andra företag att stödja AV1 på andra sätt också.