Поиск

Следующим за H.264, H.265 (HEVC) и VP9 форматом сжатия видео должен стать AV1, который базируется на наработках Mozilla Daala, Cisco Thor Project, Google VP9 и VP10. Разработкой стандарта занимается ассоциация Alliance for Open Media (AOMedia), в которую входят такие гиганты, как Amazon, Google, Facebook, Microsoft, Netflix, Hulu, а с января — и Apple. AOMedia также присматривается к созданию собственного стандарта для фотографий на замену JPEG, GIF и PNG, который может оформиться во что-то реальное в отдалённой перспективе. Тем не менее, пока главная и единственная задача ассоциации — продвижение видеокодека AV1 (вначале для онлайн-служб, а впоследствии — и для других задач). В рамках этой деятельности 28 марта AOMedia опубликовала первую полную версию спецификации потокового вещания и декодирования открытого и бесплатного формата AV1. Можно сказать, начало экспансии видеоформата положено: стабильность кодирования находится на хорошем уровне, а дальнейшие усилия по разработке AV1 будут направлены на оптимизацию скорости, чтобы кодек стал более практичным для реального использования. Но как же AV1 показывает себя по сравнению x264 и VP9 в деле? Перспективно, если судить по первым всесторонним тестам Facebook, которая постаралась проверить как формат ведёт себя в самых разных и наиболее приближенных распространённых условиях. В целом, тестирование Facebook показывает, что AV1 превосходит поставленную изначально цель обойти VP9 на 30 % по эффективности сжатия. Тесты Facebook проводила на 400 самых популярных в крупнейшей социальной сети роликах. В подавляющем большинстве речь идёт о предварительно сжатых клиентом файлах стандартной (SD) и высокой чёткости (HD), снятых, как правило, на смартфон. В реальности удалось достичь при сходном итоговом качестве уровня компрессии на 50,3 %, 46,2 % и 34 % выше по сравнению с x264 main profile, x264 high profile и libvpx-vp9, соответственно. Но, поскольку эффективность AV1 увеличивается по мере роста разрешения видео, Facebook пришла к выводу, что новый кодек, скорее всего, принесёт ещё больший выигрыш в случае сжатия UHD/4K или 8K-материалов. Действительно, если в режиме CRF (постоянное значение оценки) AV1 на 27,4–36 % обходит VP9 по уровню сжатия для файлов с вертикальным разрешением 360p, то для роликов 1080p превосходство возрастает уже до более весомых 37,9–44,8 %: Но, разумеется, достигается такое преимущество небесплатно: новый кодек требует более длительного времени кодирования по сравнению с существующими альтернативами из-за повышенной сложности. Разумеется, пока речь идёт о первой неоптимизированной версии, но всё же вычислительные ресурсы требуются не в разы, а в сотни и даже тысячи раз большие. AV1 по времени кодирования уступает x264 main, x264 high и libvpx-vp9 в среднем соответственно в 5721,5, 5869,9 и 658,5 раз: В аналогичных тестах для режима кодирования ABR (усреднённый битрейт) AV1 демонстрирует уровень сжатия против libvpx-vp9 уже 27–29,5 % для 360p и 33,1–35,9% для 1080p: При этом сложность сжатия дополнительно возрастает и AV1 по сравнению x264 main, x264 high и libvpx-vp9 требует в среднем в 9226,4, 8139,2 и 667,1 раза больше времени, соответственно: Эти результаты в целом обнадёживают специалистов Facebook: степень сжатия при сопоставимом со старыми кодеками качестве превосходит целевую, а производительность ещё будет оптимизироваться. Facebook обещает продолжить продвижение AV1 в своих платформах. Видео в формате AV1 постепенно начнёт появляться в Интернете для популярных роликов в Facebook, как только поддержка AV1 появится в популярных браузерах вроде Chrome и Firefox.

На прошлой неделе Alliance for Open Media (AOMedia) опубликовал первую полную версию спецификации битстриминга и декодирования видеокодека AV1. Выпуск стандарта AV1 версии 1.0 позволит членам AOMedia и другим заинтересованным сторонам добавить его поддержку в свои продукты или услуги. Так, разработчики микросхем смогут завершить разработку энергоэффективных аппаратных декодеров потоков AV1, что станет критически важной вехой в развитии стандарта. По крайней мере первоначально AV1 будет использоваться в основном для потоковой передачи видео и пользовательского контента в качестве альтернативы HEVC (соответственно, без споров о лицензионных отчислениях), но впоследствии внедрение AV1 может расшириться и на другие приложения. Видеокодек AV1 с открытым исходным кодом разрабатывался с 2015 года специалистами из целого ряда компаний. Технология предназначена в первую очередь для потокового видео в сверхвысоких разрешениях (4K и выше), с расширенной цветовой палитрой и различными технологиями HDR. Среди ключевых особенностей нового кодека AOMedia указывает на 30 % более эффективный алгоритм сжатия по сравнению с существующими методами, предсказуемые требования к вычислительным возможностям аппаратного обеспечения, а также максимальную гибкость и масштабируемость. Создатели AV1 рассчитывают на его повсеместную распространённость на всех платформах, потому следует ожидать, что он будет поддерживаться не только крупными разработчиками микросхем, создателями программного обеспечения и поставщиками услуг, но и ведущими производителями бытовой электроники. AOMedia не раскрывает ключевые технологические особенности видеокодека AV1 в сколько-то компактной форме, при этом разбор 600-страничной спецификации битстриминга и декодирования для разработчиков не обязательно даёт хорошее представление о технологии в целом. В этой связи в рамках новостной заметки придётся ограничить технические подробности об AV1 до необходимого минимума. В общем виде AV1 концептуально похож на существующие кодеки, такие как H.264 или H.265. AV1 использует те же базовые элементы, что и многие кодеки, которые использовались последние 10 или более лет: блочное кодирование, динамические размеры блоков (до 128 × 128 пикселей в случае AV1), компенсация движения, внутрикадровое сжатие, преобразование с прямым целым и так далее. Между тем, поскольку мы говорим об алгоритмах сжатия, более эффективных, чем существующие, очевидно, что AV1 имеет ряд преимуществ перед современными кодеками. Инновации в области алгоритмов сжатия и эффективных методов декодирования пригодятся как для массового распространения видео в разрешении 4K, так и для начала распространения видео в разрешении 8K. Видеокодек AV1 поддерживает 8-, 10- и 12-разрядные форматы представления и обработки данных, все три распространённых типа цветовой субдискретизации (4:2:0, 4:2:2, 4:4:4) и практически все основные цветовые палитры и форматы (sRGB, BT.2020 (как 10-разрядный, так и 12-разрядный), BT.2100 и другие). Рекомендации BT.2020 и BT.2100 включают поддержку как популярного разрешения 3840 × 2160, так и пока экзотического 7680 × 4320 (8K). Кроме того, они же регламентируют применение различных технологий высокого динамического охвата (вроде HDR10). Стоит отметить, что AV1 1.0 не поддерживает спецификацию SMPTE ST 2094-40 для передачи динамических метаданных, которая используется HDR10+. Поскольку AV1 — это кодек с открытым исходным кодом и не предполагающий лицензионных отчислений (это не значит, что процесс лицензирования отменён вообще), он также не предполагает поддержки фирменной технологии Dolby Vision. Иными словами, для поддержки HDR с динамическими метаданным AOMedia придётся создавать собственную технологию. Таким образом, AV1 технически готов для мониторов и телевизоров следующего поколения, но при этом кодеку потребуются некоторые дополнительные стандарты для реализации специфических возможностей. Что касается дисплеев и ТВ, необходимо отметить, что AV1 совместим с существующими технологиями подключения приёмников к источнику сигнала, такими как DisplayPort, eDP, HDMI и другими. При этом технология также совместима с современными методами защиты контента. Публикация спецификации AV1 версии 1.0 — это лишь первый шаг к массовому внедрению технологии. AOMedia ожидает, что инструменты для создания контента и браузеры для ПК начнут поддерживать AV1 в конце этого года. Чтобы обеспечить это, AOMedia выпустила неоптимизированные/экспериментальные программные декодер и энкодер AV1 для применения в различных программах. В 2019 году консорциум ожидает появление первых микросхем с аппаратной поддержкой AV1, а также более широкой поддержки со стороны ПО. Повсеместное распространение AV1 начнётся 2020 году, когда появится обширный набор программ и микросхем, поддерживающих технологию. Говоря о распространении и поддержке AV1, стоит упомянуть, что список членов AOMedia включает в себя множество влиятельных компаний, таких как Apple, Amazon, AMD, Arm, Broadcom, Facebook, Google, Hulu, Intel, IBM, Microsoft, Netflix, NVIDIA, Realtek, Sigma и многих других. Эти компании либо сами контролируют огромные экосистемы, либо разрабатывают микросхемы, которые используются сотнями миллионов пользователей по всему миру. Их поддержка обеспечит широкое распространение AV1 в следующем десятилетии. В то же время AOMedia уже начала исследования и разработку технологий для AV2, который должен стать наследником AV1 через несколько лет.

Крупные технологические компании совместными усилиями запускают видеокодек для 4K/UHD, не предусматривающий уплаты роялти. В среду коалиция технологических компаний, среди которых – Microsoft, Google, Facebook, Apple, Netflix и Amazon, представила новую технологию, которая, по мнению участников совместного проекта, даст потребителям инновационный формат высококачественного потокового видео для трансляции программ, фильмов и игр в разрешении сверхвысокой чёткости 4K. В созданном три года назад Альянсе открытых медиа (Alliance for Open Media) заявляют, что новый открытый формат, не предусматривающий уплаты роялти, получивший название AV1, был разработан для того, чтобы заложить основы нового качества потоковой трансляции видео в сети. В прошлом процесс принятия видео-форматов – начиная от «борьбы» между VHS и Betamax и до борьбы между Blu-Ray и HD-DVD – тормозился в силу дорогостоящих маркетинговых, лицензионных битв и вопросов, связанных с интеллектуальной собственностью. Члены Альянса заявляют, что принятие AV1 должно будет пройти быстрее благодаря вкладу в развитие технологии со стороны множества стран. «Даже самые маленькие компании активно участвовали в наших еженедельных конференциях, внося свой вклад в данный процесс», – заявил глава отдела стратегий и партнёрства компании Google Мэтт Фрост. Мэтт Фрост помог основать альянс при участии Гэйба Фроста (они не являются родственниками) – ведущего инженера-менеджера группы операционных систем при Microsoft. Альянс, расположивший свою штаб-квартиру в Вейкфилде, штат Массачусетс, известен также под сокращённым названием AOMedia. Кодек AV1, название которого расшифровывается как AOMedia Video Codec 1.0, должен прийти на смену ныне используемым форматам потокового видео VP9, который был разработан компанией Google, и HEVC (высокоэффективное кодирование видео), разработанному Moving Picture Experts Group (MPEG). Кодек AV1 может компрессировать данные в 4K UHD видео, что даёт возможность более эффективной потоковой трансляции для зрителей. Он разработан с учётом поддержки браузеров Chrome, Firefox и Edge и может быть использован для видео в сети уже в этом году, уверяют Мэтт Фрост и Гейб Фрост. «Тот факт, что в разработке кодека принимали участие многие крупнейшие технологические компании, возможно, не будет препятствовать новой войне стандартов, однако, сможет сократить её длительность и снизить негативное воздействие на потребителей», – заявил Джон Педди, президент Jon Peddie Research из Тибурона. Впрочем, альянсу всё равно придётся убеждать производителей оборудования в необходимости включать в свои устройства возможность поддержки кодека AV1. «Это не происходит настолько быстро, как того бы хотелось, но когда это случится, это станет частью наших систем и их использования, – заявил Педди. Открытые стандарты всегда побеждают».