Теги → aomedia

AV1 на практике качественно превосходит H264 и VP9 по уровню сжатия

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.

AOMedia опубликовала спецификацию AV1 1.0: кодек будущего

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.

 

Логотип AV1

Логотип AV1

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.

Преимущества AV1

Ключевые преимущества AV1

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.

Альянс AOMedia

Альянс AOMedia

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.

Некоторые возможности AV1

Ключевые возможности AV1

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 метаданными 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.

Ожидаемое расширение поддержки AV1 со стороны различных игроков на рынке

Ожидаемое расширение поддержки AV1 со стороны различных игроков на рынке

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 в 2020 году, когда появится обширный набор программ и микросхем, поддерживающих технологию.

Экосистема AV1

Экосистема AV1

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.

Экосистема AV1

Экосистема AV1

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥