ตัวแปลงสัญญาณ AV1 คืออะไร มันทำให้ไฟล์เล็กลงได้อย่างไร?

หากคุณติดตามการสตรีมสื่อมาเป็นเวลาหลายปี คุณอาจได้เห็นความตื่นเต้นมากมายเกี่ยวกับข่าวลือที่สนับสนุนตัวแปลงสัญญาณ AV1 ในขณะที่มันเป็นก้าวที่ค่อนข้างใหญ่จากตัวแปลงสัญญาณเช่น H264 และ VP9 เรื่องราวยังมีอีกมากมาย AV1 หรือที่รู้จักในชื่อ AOMedia Video 1 เปิดตัวครั้งแรกในเดือนมีนาคม 2018 และเป็นเส้นทางที่ช้าในการนำไปใช้ทั่วทั้งอุตสาหกรรม นี่คือเรื่องราวทั้งหมดของ AV1 วิธีการปรับปรุง VP9 และ H.264 และเหตุใดจึงเป็นเรื่องใหญ่

AV1 คืออะไร?

AV1 เป็นตัวแปลงสัญญาณที่พัฒนาโดย Alliance for Open Media ซึ่งเป็นกลุ่มบริษัทต่างๆ มากมายในแวดวงเทคโนโลยี ประโยชน์หลักของมันคือไม่มีค่าลิขสิทธิ์ (ดังนั้น บริษัทต่างๆ สามารถนำไปใช้ในซอฟต์แวร์ของตนได้ฟรี) และประหยัดได้มากเมื่อเทียบกับ VP9 และ H264 Facebook Engineering ทำการทดสอบในปี 2018 โดยสรุปว่าตัวเข้ารหัสอ้างอิง AV1 ทำได้ 34% การบีบอัดข้อมูลสูงกว่า libvpx-vp9, x264 High profile และ x264 Main profile ถึง 46.2% และ 50.3% ตามลำดับ ซึ่งหมายความว่าสำหรับผู้ที่ใช้การเชื่อมต่อที่ช้ากว่า คุณอาจเพลิดเพลินกับคุณภาพที่สูงกว่าที่คุณใช้อยู่ และสำหรับผู้ที่ใช้การเชื่อมต่อที่เร็วกว่า คุณจะสามารถรับบิตเรตที่สูงขึ้นในการเชื่อมต่อเดียวกัน ความเร็ว.

ชิปเซ็ตสมาร์ทโฟนตัวแรกที่รองรับการถอดรหัส AV1 คือ MediaTek Dimensity 1000 ซึ่งรองรับสูงสุด 4K 60 FPS Nvidia Geforce 3000 series รองรับการถอดรหัส, the ใหม่ Nvidia Geforce 4000 ซีรีส์ รองรับทั้งการเข้ารหัสและถอดรหัส และ Exynos 2100/2200 ของ Samsung ก็รองรับการถอดรหัส AV1 เช่นกัน ต่อมา ก วอลคอมม์ Snapdragon 8 Gen 2 นำการสนับสนุนสำหรับการถอดรหัส AV1 และมันก็คือ ลือกันว่า Tensor G3 จะสนับสนุน AV1 การเข้ารหัส เช่นกัน. การสนับสนุนกำลังเติบโตอย่างช้าๆ ในอุตสาหกรรม และชิปเซ็ตใน Chromecast HD ยังรองรับการถอดรหัส AV1 อีกด้วย เราติดต่อ Google เพื่อแสดงความคิดเห็นและได้รับแจ้งว่า Chromecast พร้อม Google TV (HD) รองรับ AV1

ไม่เพียงเท่านั้น YouTube บนเดสก์ท็อปยังรองรับ AV1 และคุณสามารถเปิดใช้งานได้ในการตั้งค่าบัญชีของคุณ ตราบใดที่คุณใช้เบราว์เซอร์ที่เข้ากันได้ อันที่จริงบริษัทมี ออกแบบซิลิกอนของตัวเอง สำหรับการเข้ารหัสวิดีโอ AV1 ที่จะใช้ในศูนย์ข้อมูลสำหรับ YouTube ชิปนี้มีชื่อรหัสว่า "Argos" เป็น Video (trans) Coding Unit (VCU) รุ่นที่สองที่แปลงวิดีโอ อัปโหลดไปยังแพลตฟอร์มในรูปแบบการบีบอัดต่างๆ และปรับให้เหมาะสมสำหรับหน้าจอต่างๆ ขนาด Google อ้างว่า Argos VCU ใหม่สามารถจัดการวิดีโอได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าเซิร์ฟเวอร์ทั่วไปถึง 20-33 เท่า

ประวัติของ AV1

บริบท ด้านหลัง AV1 และเหตุใดจึงถูกสร้างขึ้นก็มีความสำคัญเช่นกัน VP9 เป็นตัวแปลงสัญญาณที่ไม่มีค่าลิขสิทธิ์ที่พัฒนาโดย Google ซึ่งทุกคนสามารถใช้ได้ และเนื่องจากไม่มีค่าลิขสิทธิ์ จึงสามารถนำไปใช้กับแพลตฟอร์มหรือบริการใดก็ได้ที่ต้องการ YouTube ใช้ประโยชน์จากตัวแปลงสัญญาณบนอุปกรณ์ใดๆ ก็ตามที่สามารถรองรับได้ (ซึ่งหมายถึงการประหยัดขนาดใหญ่สำหรับ Google เนื่องจากแบนด์วิธที่ลดลง) และยังถูกนำไปใช้กับบริการวิดีโอตามความต้องการ เช่น เน็ตฟลิกซ์, Twitch และ Vimeo

อย่างไรก็ตาม เนื่องจาก Google มีส่วนได้เสียในการนำอัลกอริทึมการบีบอัดที่ดีกว่ามาใช้เพื่อลดการใช้แบนด์วิธของศูนย์ข้อมูล จึงเริ่มทำงานกับ VP10 ซึ่งเป็นรุ่นต่อจาก VP9 การบีบอัดวิดีโอที่เพิ่มขึ้นเล็กน้อยต่อวิดีโอสามารถส่งผลให้ประหยัดค่าใช้จ่ายได้มาก และปรับปรุงประสบการณ์ผู้ใช้ครั้งใหญ่เมื่อคุณคิดเป็นวิดีโอหลายพันล้านนาที Google ประกาศว่าพวกเขาวางแผนที่จะเปิดตัว VP10 ในปี 2559 จากนั้นจะออกการอัปเดตทุก ๆ 18 เดือนเพื่อให้แน่ใจว่ามีความก้าวหน้าอย่างมั่นคง ถึงจุดที่ Google เริ่มปล่อยโค้ดสำหรับ VP10 แต่บริษัทได้ประกาศยกเลิก VP10 และก่อตั้ง Alliance for Open Media (AOMedia) แทน

Alliance for Open Media ประกอบด้วยทุกคนตั้งแต่นักออกแบบโปรเซสเซอร์ (AMD, Arm, Broadcom, Chips&Media, Intel, Nvidia) ไปจนถึงเบราว์เซอร์ นักพัฒนาซอฟต์แวร์ (Google, Microsoft และ Mozilla) ไปจนถึงบริการสตรีมมิ่งและการประชุมผ่านวิดีโอ (Adobe, Amazon, BBC R&D, Cisco, Netflix, ยูทูบ). บริษัทเหล่านี้ทั้งหมดได้เสนอรูปแบบการสนับสนุนบางอย่างให้กับ AV1 ไม่ว่าจะเป็นผ่านตัวถอดรหัสฮาร์ดแวร์ นำมาใช้ในชิปเซ็ต การใช้งานตัวถอดรหัสในเบราว์เซอร์ หรือการใช้ตัวแปลงสัญญาณในการสตรีม บริการ.

AV1 กับ HEVC/H265

ความแตกต่างที่ใหญ่ที่สุดระหว่าง AV1 และ HEVC (การเข้ารหัสวิดีโอประสิทธิภาพสูง) หรือที่เรียกว่า H.265 อยู่ที่การให้สิทธิ์ใช้งาน ในการจัดส่งผลิตภัณฑ์ที่รองรับ HEVC คุณต้องได้รับใบอนุญาตจากกลุ่มสิทธิบัตรอย่างน้อยสี่กลุ่ม (MPEG LA, HEVC Advance, Technicolor, และ Velos Media) รวมถึงบริษัทอื่นๆ อีกหลายแห่ง ซึ่งหลายแห่งไม่ได้เสนอข้อกำหนดสิทธิ์การใช้งานมาตรฐาน — คุณจะต้องเจรจาต่อรองแทน ข้อกำหนด

ค่าลิขสิทธิ์ที่สูงลิ่วเหล่านี้เป็นปัญหาสำหรับผลิตภัณฑ์อย่าง Google Chrome, Opera, Netflix, Amazon Video, Cisco WebEx Connect, Skype และอื่นๆ และไม่รวม HEVC เป็นตัวเลือกสำหรับโครงการอย่าง Mozilla โดยสิ้นเชิง ไฟร์ฟอกซ์. นี่เป็นเพราะมันขัดแย้งกับค่านิยมหลักหลายประการของโครงการ Firefox: Firefox จำเป็นต้องไม่มีค่าลิขสิทธิ์เพื่อจัดส่งในโครงการ FOSS จำนวนมาก ซึ่งการใช้ HEVC จะป้องกันไม่ให้เป็นเช่นนั้น และ Mozilla เชื่อในเว็บที่เสรีและเปิดกว้าง ซึ่งนั่นเป็นไปไม่ได้หากคุณส่งเสริมมาตรฐานที่มีข้อจำกัดด้านสิทธิบัตร แม้จะเพิกเฉยต่อปัญหาทั้งสองนี้ Mozilla ก็ไม่สามารถยอมเสียเงินหลายร้อยล้านดอลลาร์ไปกับค่าลิขสิทธิ์และตลอดเวลาที่ต้องเจรจาข้อตกลงสิทธิ์การใช้งานที่จำเป็น

ความจริงที่น่าสนุกเช่นกัน ปัญหาเดียวกันนี้คือสิ่งที่ขัดขวางไม่ให้ Firefox (และ Chromium) รวมถึงการเล่น H.264 แบบเนทีฟบนหลาย ๆ แพลตฟอร์ม จนกระทั่งสองสามปีที่แล้ว... และยังต้องใช้ปลั๊กอินบน Linux ไม่น่าเป็นไปได้ที่ Firefox จะสามารถรองรับ HEVC ได้ก่อนที่สิทธิบัตรจะหมดอายุในปี 2030 (หรืออาจจะช้ากว่านั้น) จนถึงทุกวันนี้ Firefox รองรับเฉพาะ H.264 เท่านั้น เนื่องจาก Cisco เสนอให้จ่ายค่าลิขสิทธิ์ทั้งหมดสำหรับ Mozilla ผ่าน OpenH264 เพื่อสร้างมาตรฐาน H.264 สำหรับการสตรีมทั่วทั้งตลาดจนถึงตัวแปลงสัญญาณรุ่นต่อไป พร้อมแล้ว บน คู่มือตัวแปลงสัญญาณวิดีโอ Mozillaบริษัทกล่าวว่า "Mozilla จะไม่สนับสนุน HEVC ในขณะที่สิทธิบัตรเป็นอุปสรรค" ถึงวันนี้เท่านั้น Edge และ Internet Explorer รองรับการเล่น HEVC แบบเนทีฟ และเฉพาะบนฮาร์ดแวร์ที่รองรับเท่านั้น ถอดรหัส

ในแง่ของประสิทธิภาพ ตัวแปลงสัญญาณทั้งสองจะสู้กันแบบตัวต่อตัว โดยทั่วไปแล้วประสิทธิภาพของพวกมันจะไล่เลี่ยกัน (แม้ว่าการทดสอบจะแสดงให้เห็นว่า AV1 ล้ำหน้าไปเล็กน้อย) แต่ มีข้อผิดพลาด - โดยทั่วไปแล้ว AV1 จะใช้เวลาเข้ารหัสนานกว่ามาก เนื่องจากไม่มีการเข้ารหัสฮาร์ดแวร์ ความสามารถ University of Waterloo พบในปี 2020 ว่าในขณะที่ AV1 ช่วยประหยัดบิตเรตได้ 9.5% เมื่อเทียบกับ HEVC ในการเข้ารหัสวิดีโอ 4K วิดีโอ AV1 ใช้เวลาในการเข้ารหัสนานกว่า AVC ถึง 590 เท่า ในทางตรงกันข้าม HEVC ใช้เวลานานกว่าเพียง 4.2 เท่า เห็นได้ชัดว่าการทดสอบเหล่านี้ดำเนินการค่อนข้างเร็วในช่วงอายุขัยของ AV1 เมื่อไม่มีการสนับสนุนฮาร์ดแวร์จริงๆ

อนาคตของ AV1

มีแนวโน้มว่า AV1 จะเป็นจุดเริ่มต้นของการเล่นวิดีโอแบบบีบอัดคุณภาพสูง เนื่องจากอุปกรณ์รองรับการถอดรหัสฮาร์ดแวร์มากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจาก HEVC ได้รับการสนับสนุนโดยเบราว์เซอร์เดียวเท่านั้นบนเดสก์ท็อป (ตอนนี้ Internet Explorer นั้นตายแล้วยังไงก็ตาม) AV1 เป็นตัวแปลงสัญญาณไปสู่อนาคตอย่างชัดเจนในฐานะผู้สืบทอด VP9 ด้วยการสนับสนุนที่คาดว่าจะเพิ่มขึ้นเท่านั้น อุปกรณ์จำนวนมากขึ้นจะต้องใช้งานมัน มีอยู่แล้ว แฟล็กการทดสอบบางอย่าง อ้างถึง AV2 บนที่เก็บ AOM และ "จุดยึดเริ่มต้นสำหรับการวิจัย AV2" นั่นคือ มุ่งมั่น ไปยังที่เก็บเมื่อปีที่แล้ว ซึ่งแสดงว่าเราจะเห็นการวนซ้ำในอนาคตเช่นกัน

สำหรับผู้ที่มองหาสมาร์ทโฟนด้วย แอนดรอยด์ 14 โหลดไว้ล่วงหน้า (เมื่อเผยแพร่) คุณจะดีใจที่รู้ว่ามีแนวโน้ม มันจะต้องมีการสนับสนุน AV1 ทันที. Snapdragon 8 Gen 2 ของ Qualcomm และ MediaTek Dimensity 9000 ซีรีส์ต่างก็รองรับ AV1 ดังนั้นจึงไม่มีข้อจำกัดด้านฮาร์ดแวร์อีกต่อไปในแง่นั้น

เหตุใด AV1 จึงมีความสำคัญสำหรับอุปกรณ์สตรีม เช่น Google Chromecast HD

หากคุณต้องการใช้ Google Chromecast HD มีเหตุผลสำคัญข้อหนึ่งที่ทำให้คุณสนใจ AV1 นั่นคือความสามารถด้านเครือข่ายของคุณ หากคุณซื้อเวอร์ชัน HD แทนที่จะเป็นเวอร์ชัน 4K อาจมีเหตุผลสองสามประการ คุณจะทำเช่นนั้น และหนึ่งในนั้นอาจเป็นได้ว่าอินเทอร์เน็ตของคุณไม่มีแบนด์วิธสำหรับ 4K สตรีมมิ่ง หากเป็นกรณีนี้ แสดงว่าคุณน่าจะคำนึงถึงแบนด์วิดท์อยู่แล้ว และ AV1 หมายความว่าคุณสามารถรับวิดีโอที่มีบิตเรตสูงขึ้นจาก Chromecast ได้ สิ่งนี้จะนำไปสู่คุณภาพวิดีโอโดยรวมที่ดีขึ้นในอัตราข้อมูลเดียวกันกับที่อินเทอร์เน็ตของคุณรองรับอยู่แล้ว

ไม่เพียงแค่นั้น และนี่คือเหตุผลที่ยิ่งใหญ่กว่านั้นคือเหตุผลข้อแรก จริงหรือดองเกิลทีวีกระแสหลัก ที่รองรับ AV1 อย่างแข็งขัน Roku เป็นกระแสหลักในระดับหนึ่ง แต่ยากที่จะได้รับในบางภูมิภาค และ Fire TV Stick 4K Max เป็นเพียงตัวเลือกอื่นในปัจจุบัน ระบบนิเวศของ Google สำหรับดองเกิลทีวีนั้นมีความสมบูรณ์มากที่สุด และการรวม AV1 ก็เป็นเรื่องใหญ่สำหรับเหตุผลนั้นเช่นกัน มันทำให้ถูกต้องตามกฎหมายเป็นตัวเลือกและอาจผลักดันให้บริษัทอื่นสนับสนุน AV1 ด้วยวิธีอื่นด้วย