AV1 на практике качественно превосходит x264 и VP9 по уровню сжатия

[Ippolitovich]

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.