Googles lizenzfreie Antwort auf HEVC: Ein Blick auf AV1 und die Zukunft der Videocodecs

Vor fast 5 Jahren veröffentlichte Google erstmals VP9, ​​den lizenzfreien Video-Codec, der H.264 als primären Codec für Online-Streaming und Medienkonsum ersetzen sollte. Obwohl VP9 bei dieser Aufgabe nicht ganz erfolgreich war, hat es den Grundstein für Googles Codec der nächsten Generation, AOMedia Video 1 (AV1), gelegt, der äußerst vielversprechend aussieht.

Als VP9 zum ersten Mal veröffentlicht wurde, gab es erhebliche Zweifel daran, wie es gegen den kommenden HEVC-Codec abschneiden würde, der von denselben Gruppen unterstützt wurde, die zu H.264s Beliebtheit gegenüber On2s TrueMotion VP3, Xiphs Theora, Microsofts VC-1 und vielen anderen führten . Und doch sind wir 5 Jahre später hier und VP9 hat die Welt im Sturm erobert. Während HEVC keine Softwareunterstützung findet, da Edge der einzige große Internetbrowser ist, der dies unterstützt (und dies auch nur auf bestimmten Prozessoren), ist VP9 jetzt mit Ausnahme von Safari in jedem modernen Webbrowser integriert, und die Software ist lizenzgebührenfrei war ein Schlüsselfaktor bei der Schaffung dieser Situation.

Um ein Produkt mit HEVC-Unterstützung zu versenden, müssen Sie Lizenzen von mindestens vier Patentpools (MPEG LA, HEVC Advance, Technicolor und Velos Media) sowie zahlreichen anderen Unternehmen erwerben, von denen viele keine Standard-Lizenzbedingungen anbieten (stattdessen müssen Sie Konditionen aushandeln), was möglicherweise Hunderte von Millionen Dollar kosten kann (und das ist nach den jüngsten drastischen Senkungen der HEVC-Lizenzgebühren). Während diese hohen Lizenzgebühren bereits für Produkte wie Google Chrome, Opera, Netflix, Amazon Video, Cisco WebEx Connect, Skype und andere problematisch waren, schließen sie HEVC als Option für Projekte wie Mozilla Firefox vollständig aus, und zwar auf wirtschaftlicher Ebene (Firefox einfach) kann es sich nicht leisten, Hunderte von Millionen Dollar für Lizenzgebühren und Hunderte von Arbeitsstunden für die Aushandlung aller erforderlichen Lizenzvereinbarungen zu verschwenden (Firefox muss lizenzgebührenfrei sein, um an vielen FOSS-Projekten teilnehmen zu können) und für ideologische Zwecke Level (Mozilla glaubt an ein freies und offenes Web, und das ist nicht möglich, wenn Sie patentgeschützte Standards fördern).

Diese Probleme haben Firefox (und Chromium) bis vor ein paar Jahren daran gehindert, sogar die native H.264-Wiedergabe auf vielen Plattformen einzuschließen (für die immer noch ein Plugin für Linux erforderlich ist), und werden Firefox wahrscheinlich daran hindern, HEVC zu unterstützen, bis seine Patente in den USA auslaufen 2030s (oder möglicherweise sogar später). Bis zum heutigen Tag unterstützt Firefox H.264 nur von Haus aus, da Cisco anbietet, alle Lizenzkosten für Mozilla über OpenH264 zu bezahlen, um H.264 für das Streaming über den Markt zu standardisieren, bis der Codec der nächsten Generation bereitsteht.

//www.xda-developers.com/files/2017/05/VP9-vs-VP8-vs-AVC-vs-HEVC-compression-artifact-comparison.webm

Vergleich von Kompressionsartefakten in VP9, ​​VP8, AVC und HEVC, erstellt von Flugaal

Und das öffnete die Tür für VP9. Da VP9 gebührenfrei ist, konnte es auf jeder Plattform oder jedem Dienst implementiert werden, die dies wollten, und es wird auch eine erhebliche Unterstützung für die Hardwarebeschleunigung angeboten. Abgesehen davon, dass Youtube es auf jedem Gerät verwendet, das es unterstützen kann (da die reduzierte Bandbreitennutzung eine enorme Kostenersparnis für Youtube darstellt), ersetzt der WebM-Container (der VPx-Video und -Audio in Opus oder Vorbis unterstützt) auch GIFs durch stille Videos Diese sind auf Websites wie imgur und gfycat wesentlich kleiner. Sie werden in der gesamten Wikipedia verwendet. Sie wurden von Skype (einer der treibenden Kräfte bei der Entwicklung von Opus) und sogar von Netflix (beginnend mit den Downloads für die Offline-Anzeige) übernommen und in Zukunft zu ihrem regulären Streaming übergehen).

VP9 allein reichte jedoch nicht aus . Google wünscht sich eine noch bessere Komprimierung, insbesondere für Youtube und Duo, bei denen eine geringfügige Erhöhung der Videokomprimierung zu enormen Kosteneinsparungen und einer erheblichen Verbesserung des Nutzererlebnisses führen kann. Aus diesem Grund hat Google einen Plan ausgearbeitet, um die VPx-Codec-Linie wie bei Chrome und einigen anderen Produkten schnell zu aktualisieren. Google kündigte an, dass die Veröffentlichung von VP10 für 2016 geplant ist und anschließend alle 18 Monate ein Update veröffentlicht wird, um einen stetigen Fortschritt zu gewährleisten. Es erreichte den Punkt, an dem Google sogar begann, Code für VP10 zu veröffentlichen, und dann kündigte Google plötzlich die Kündigung von VP10 an und gründete die Alliance for Open Media (AOMedia).

Obwohl HEVC und VP9 die beiden beliebtesten Codecs der nächsten Generation sind, waren sie nicht die einzigen. Cisco entwickelte Thor für die Verwendung in seinen Videokonferenzprodukten und Xiph entwickelte Daala (einen Codec, der sich wesentlich von allen vorherigen Codecs unterscheidet, um die Möglichkeit von Patentansprüchen auszuschließen). Alle drei Codecs (Thor, Daala und VP9 / VP10) sahen recht vielversprechend aus, aber die geteilten Bemühungen verhinderten ihre Entwicklung und Annahme. Die drei Organisationen kamen zusammen und schlossen ihre Codecs zu einem (AV1) zusammen und gründeten die Allianz für Open Media, um die Entwicklung und Einführung dieses gemeinsamen Codecs voranzutreiben. Ziel von AV1 ist es, die besten Teile jedes dieser drei Codecs zu einem lizenzfreien Paket zusammenzuführen, das jeder implementieren kann.

Während es einige Zeit dauert, Thor, Daala und VP10 zusammenzuführen, die erste öffentliche Beta für AV1, die Mitte 2016 veröffentlicht wurde, wird erwartet, dass der Bitstream noch in diesem Jahr fertiggestellt wird, und es scheint, dass die Allianz für offene Medien auf dem Vormarsch ist bis zur Förderung von AV1. Einige der beteiligten Entwickler beginnen damit, öffentliche Vorträge darüber zu halten (wie dieser bei FOSDEM), und es scheint, dass Google diese Woche für ihn bei Google I / O wirbt.

T-förmige Trennschemata, eine der vielen Neuerungen in AV1

Dieser Support kommt nicht nur von Google. Die Alliance for Open Media umfasst Entwickler von Prozessoren (AMD, ARM, Broadcom, Chips & Media, Intel, Nvidia usw.), Browserentwickler (Google, Microsoft und Mozilla) sowie Streaming- und Videokonferenzdienste (Adobe, Amazon, BBC R & D). Cisco, Netflix, Youtube usw.). Von diesen Unternehmen wird erwartet, dass sie ihre Stärken in die Einführung des AV1-Supports einbringen. Die ersten Streaming-Dienste werden voraussichtlich innerhalb von nur 6 Monaten nach Abschluss des Bitstream-Formats und die ersten Hardware-Decoder innerhalb von 12 Monaten einsatzbereit sein. Dies allein wird AV1 ziemlich schnell in erheblichem Maße unterstützen. Wenn jedoch alles in Ordnung ist, wird möglicherweise sogar eine teilweise Hardwarebeschleunigung auf eine bereits vorhandene Hardware zurückportiert, wie dies bei VP9 der Fall ist, was eine enorme Steigerung der Kompatibilität bedeuten würde.

Video-Streaming ist ein gewaltiger Teil des gesamten Internetverkehrs, und selbst eine Verbesserung der Komprimierung um ein paar Prozent kann massive Auswirkungen auf das gesamte Netzwerk und auf das Benutzererlebnis für diese bestimmte Anwendung haben. AV1 und Opus ermöglichen eine gute Videoqualität bei Verbindungen mit geringerem Durchsatz (was Video-Streaming für mehr Situationen und mehr Märkte ermöglicht) und ermöglichen eine noch bessere Qualität als zuvor bei Verbindungen mit hohem Durchsatz. Sie sind auch für den Einsatz über Mobilfunknetze konzipiert, wobei AV1 und Opus die Skalierbarkeit bei sich ändernden Verbindungsgeschwindigkeiten massiv verbessern, ganz zu schweigen von den höheren Auflösungen, höheren Bildraten, erweitertem Farbraum und HDR-Unterstützung (was auch der Fall sein wird) Damit Dienste wie Netflix, Youtube und Amazon Video die neuen Displays auf Geräten wie dem Samsung Galaxy S8 und dem LG G6 voll ausnutzen können, ist es unerlässlich, dass letztere die kürzlich hinzugefügte HDR-Unterstützung von Netflix für Mobilgeräte nutzen können ) und eine geringere Latenz, die sie aktivieren, wenn sie im WebM-Container kombiniert werden.

Natürlich werden die Gruppen, die für HEVC werben, währenddessen nicht untätig bleiben. Sie drohen bereits mit einem Patentstreit gegen AV1, sobald es veröffentlicht ist, und die Alliance for Open Media wird alles daran setzen, dass dies nicht geschieht. Sie führen eine umfassende Überprüfung der gesetzlichen Vorschriften für AV1 durch, um sicherzustellen, dass keine Patente von MPEG LA, HEVC Advance, Technicolor, Velos Media und anderen verletzt werden. Diese Form der Codeüberprüfung war für VP8 und VP9 sehr erfolgreich, die beide alle rechtlichen Herausforderungen überstanden haben. Die Maßnahmen von MPEG LA gegen VP8 und VP9 wurden als potenziell nicht rechtlich begründet und stattdessen als rein wettbewerbswidrig angesehen. Das US-Justizministerium untersuchte die Maßnahmen von MPEG LA, bis es sich damit einverstanden erklärte, die Klage fallen zu lassen und Google die Erlaubnis zu erteilen, den Patentpool von MPEG LA an Nutzer von VP8 oder VP9 weiterzulizenzieren. Während wir wahrscheinlich ähnliche Versuche sehen werden, AV1 zu stoppen, sollten Googles erheblich erweiterter Patentpool und die erheblich gestiegene Anzahl von Unternehmen, die den Codec unterstützen (dank der Allianz für Open Media), einen großen Beitrag dazu leisten, dass sie kurz und bündig behandelt werden Bestellung.

Es ist wirklich aufregend zu sehen, welche Verbesserungen AV1 für die Videokodierung bringt, zumal es lizenzfrei ist. Die massive Unterstützung, die es (noch vor der Veröffentlichung) erhält, wird auch für die Zukunft des Video-Streamings und der lokalen Aufnahme großartige Dinge bedeuten. Die Verbesserungen von AV1 sorgen für eine bessere Live-Übertragung von Ereignissen, bessere Video-Chats (über WebRTC), kleinere Dateien für die lokale Speicherung, eine bisher unerreichte Qualität für das Video-Streaming (z. B. 4k HDR in hoher Qualität in einem Mobilfunknetz) und potenziell andere Verwendungszwecke Wir haben noch nicht daran gedacht, besonders wenn wir die verbesserten Geschwindigkeiten von 5G-Mobilfunknetzen und 802.11ax-WLAN nutzen. Das Beste ist, dass AV1 nur der Anfang ist. Google hatte Pläne für eine schnelle Veröffentlichung von VPx, um ständige Verbesserungen zu erzielen (bei Geräten, die das HTML5-Video-Tag verwenden, wird die von ihnen unterstützte Version in höchster Qualität bereitgestellt). Möglicherweise müssen wir nicht lange warten, bis die Rede von einer inkrementellen Version ist Update auf AV2.


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