Всичко, което трябва да знаете за H.266, AV1 и EVC

H.264. HEVC. VP9. Ако тези условия не означават нищо за вас, не сте сами. Всеки от тях е вид видео кодек. Въпреки че те са отговорни за всяка секунда от видеоклипа, който гледаме онлайн или на Блу-рей, повечето хора седят вкъщи и гледат Нетфликс на техните Рокус или смарт телевизори нямат много причини да мислят за тях.

Въпреки това, последните разработки в света на кодеците ще донесат някои вълнуващи промени в начина, по който работи поточно видео, заедно с някои потенциални капани. Ето всичко, което трябва да знаете.

Какво е кодек?

Преди да започнем, нека набързо обсъдим какво представляват кодеците и защо изглежда има толкова много различни начини за обозначаването им.

Ако вече знаете много за тези неща, може да подскачате нагоре-надолу, крещейки: „Спрете да бъркате кодеци с формати за видео кодиране, те не са еднакви!“ Прав си, те са различни. Но за повечето хора това разграничение не означава много, така че ще се придържаме към термина кодек, с нашите извинения към техническата общност.

Думата кодек е портманто - дума, която съчетава две други думи - от "кодиране" и "декодиране". Той описва a метод за вземане на определен тип файл (в този случай видео файл) и промяната му чрез процес на кодиране. Кодирането може да постигне много неща, но обикновено прави файла по-малък чрез използване на техники за компресиране.

Разбира се, след като файлът е кодиран и изпратен по интернет или съхранен на диск, той също трябва да бъде декодиран от което и устройство или приложение да е отговорно за възпроизвеждането на видеоклипа, а кодекът описва метода за изпълнение на тази част също.

Ако сте запознати с MP3 формата, значи вече сте запознати с кодеците, дори и да не сте го знаели. Аудио форматът MP3, който завладя света на музиката преди повече от 20 години, всъщност е аудио кодек, който може да намали аудиозаписа на CD до по-малко от една десета от оригиналния му размер.

Какво става с всички тези писма?

Като технически стандарти кодеците са склонни да получават етикети, които само един инженер би могъл да хареса. H.263, H.264 и H.265 са примери за тези етикети. Но заедно с официалните им обозначения, кодеците често получават приятелски имена като „Високоефективни Видео кодиране“, което естествено се съкращава до HEVC (хей, всичко е да направим нещата по-малки, нали?).

Най-известният пример за технически стандарт с приятелско име е IEEE 802.11. За повечето от нас го познаваме просто като „Wi-Fi“.

Защо трябва да ме интересуват кодеците?

Честно казано, единствените хора, които наистина трябва да се интересуват от кодеците, са инженерите, които ги разработват, и компаниите за хардуер, софтуер и стрийминг услуги, които трябва да ги внедрят.

Но кодеците могат да окажат пряко влияние върху качеството на видеото, което виждаме, количеството данни, което видеото използва върху нашите мобилни или домашни планове за данни и върху избора ни, когато отидем да купим нов телевизор или устройство за стрийминг на медия.

Поради това си струва да следите развитието в света на видео кодеците, за да сте сигурни, че можете да се възползвате от най-новите предимства, които те предлагат.

Добре, какво се променя?

Можете да мислите за еволюцията на кодеците както в аудио, така и в видео света като безкраен стремеж за намиране на по-ефективни начини за намаляване на размера на даден файл, като същевременно се запази качеството му.

Последното голямо постижение в това търсене се случи през 2013 г., когато H.265 - по-известен като HEVC - дебютира. Той се похвали със способността да вземе видео файл и да го компресира до половината от размера, който можеше да постигне предишният най-добър кодек (H.264 AVC), и го направи без никаква загуба на качество.

В реално отношение това означаваше, че ако предавате поточно a 4K видео с разделителна способност, използващо H.264, ще изисква 32Mbps честотна лента. Използвайки HEVC, същото видео се нуждаеше само от около 15 Mbps.

Но HEVC вече е на седем години (което означава, че самата технология е още по-стара) и е време да предаде факела на ново поколение кодеци.

H.266 VVC

H.266 универсално видео кодиране (VVC) е рожба на института Fraunhofer Heinrich Hertz, същата група, която разработи известния MP3 аудио формат, както и AVC и HEVC. Наричано още Future Video Coding (FVC) — сериозно, колко имена можем да използваме за една и съща технология? — VVC може да намали необходимата честотна лента за дадено видео с още 50% спрямо HEVC.

В пример, предоставен от Fraunhofer, използвайки HEVC, ще ви трябват 10 GB данни, за да предадете 90-минутен 4K видеоклип. С VVC са необходими само 5 GB данни, за да се постигне същото качество.

Fraunhofer HHI разработи VVC с подкрепата на няколко водещи компании за електроника, включително Apple, Ericsson, Intel, Huawei, Microsoft, Qualcomm и Sony. Стандартът беше финализиран на 7 юли 2020 г.

AV1

Работи паралелно с развитието на VVC AV1, кодек, разработен от Алианс за отворени медии (AOM), организация с нестопанска цел, чиито членове включват Amazon, Apple, Facebook, Google, Samsung и може би най-забележителното Netflix.

Съобщава се, че AV1 предлага средно 30% спестяване на честотна лента спрямо HEVC – но потенциално до 40%.

Защо ще имаме нужда от AV1, ако VVC е по-ефективен? Е, една голяма причина са парите. AV1 е безвъзмезден, което означава, че всеки е свободен да го използва, без да плаща нито стотинка. VVC, от друга страна, изисква платен лиценз.

Ако спестяването на разходи, което се предполага, че е без лицензионни възнаграждения, вече не е достатъчно предимство за AV1, то има още едно асо в ръкава си: Netflix вече започна да използва AV1 в ограничен капацитет при поточно предаване към Android устройства. Когато най-голямата сила в поточно видео подкрепя вашата технология, това е добър знак, че тя ще бъде широко възприета от другите.

Въпреки предимствата си, пътят напред за AV1 може да не е без проблеми. Въпреки че AOM има обяви кодека за безплатен, има известен въпрос дали има способността да направи тази декларация или не.

Сисвел, юридическо лице, което притежава или държи правата върху много технологични патенти, твърди, че AV1 не е безвъзмездно и е създало сайт, който продава AV1 лицензи. Аргументът е, че AV1 е изграден върху част от интелектуалната собственост (IP) на Sisvel - както и IP на други компании, които са се присъединили към Sisvel — и следователно не могат да бъдат освободени от лицензиране такси.

Като се има предвид, че лошо изпълнена и фрагментирана програма за лицензиране допринесе за слабото усвояване на HEVC, AV1 може да се изправи пред подобни препятствия, ако AOM и Sisvel не могат да изгладят различията си.

MPEG-5 EVC

И накрая, Moving Pictures Expert Group (MPEG) - същите хора, които създадоха стандарта MPEG-2, който се използва за всички ATSC цифрови телевизионни предавания - наскоро финализира своя кодек от следващо поколение, MPEG-5 Основно видео кодиране (EVC).

Huawei, Qualcomm и Samsung вече го одобриха и се ангажираха да обявят лицензионните си условия през следващите две години. Подобно на VVC и AV1, EVC обещава по-голяма ефективност спрямо HEVC — до 25% по-малко необходима честотна лента — но EVC поема по различен път, за да стигне до там. Вместо да създава изцяло нова система за кодиране на видео, той прилага нови техники за кодиране към съществуващи кодеци като AVC, HEVC и дори AV1.

Какво означава всичко това за мен?

За момента… нищо. Съжаляваме, знаем, че това е много информация за обработка за толкова малка печалба, но ето поглед върху защо не очакваме тези нови кодеци да окажат влияние в скоро време.

Въпреки че вече е на 17 години, H.264 AVC все още има огромна част от пазара на видео кодеци: 82% към 2018 г. според поне една оценка. За разлика от тях HEVC се радваше само на 12% през същата година.

Неуспехът на HEVC да грабне по-голямо парче от пая по време на седемгодишното си съществуване беше отбелязан най-вече в гнездото на лицензионни условия, които някои характеризират като сложни и несправедливи изпълнени.

VVC очевидно е голям скок напред от технологична гледна точка, но наблюдатели вече посочиха, че може да претърпи същата съдба като HEVC въпреки ангажимента на Fraunhofer HHI за единен и прозрачен лицензионен модел, основан на принципа FRAND (т.е. справедлив, разумен и недискриминационен).

Както VVC, така и AV1 са в състояние да предложат своите впечатляващи печалби в ефективността, защото разчитат на тежки изчислителни алгоритми. С други думи, всяко устройство за възпроизвеждане, като смарт телевизор или плейър за поточно предаване на медии, което е съвместимо с тези нови кодеци ще трябва да опакова някои сериозни изчислителни конски сили - вероятно много повече, отколкото сегашното поколение устройства са способни на.

Ако сте Netflix или друг доставчик на поточно или базирано на диск видео, вероятно няма смисъл за внедряване на широка поддръжка на нов кодек, докато значителен брой клиенти могат да се възползват от него то.

Бъдещето е светло

Да си тръгнем с положителна бележка. Въпреки финансовите и технологични препятствия, пред които са изправени тези нови видео кодеци, след като прахът се улегне и започнат да се внедряват, това ще бъде много добро нещо за хората, които искат да се насладят на 4K, 8K, HDR, или каквото и да е следващото голямо нещо във видеото.

Най-голямата полза от по-ефективните кодеци е, че те могат да доставят същата висококачествена картина, с която сме свикнали, но с по-ниска честотна лента.

Ако пакетът ви за домашен интернет не се предлага с неограничени данни, това означава, че ще можете да предавате поточно два пъти повече 4K филми, преди да достигнете горната граница. След като 8K филмите станат мейнстрийм, те няма да бъдат огромното източване на мрежовия капацитет (и вашия план за данни), както биха били, ако ги гледате с днешните кодеци.

И колкото и страхотно да е това за тези у дома, то е още по-важно за мобилните потребители, които обикновено имат много по-рестриктивни квоти за данни.

Възможно е също така използването на тези нови кодеци да намали цените на абонамента за стрийминг на медия. Това може да е прекалено оптимистично, но помислете за това: ако Netflix превключи цялата си библиотека от съдържание към видеоклипове, които имат е кодиран с помощта на VVC, той не само ще намали наполовина честотната лента на мрежата, но и ще намали наполовина нуждите си от съхранение също.

Ще прехвърли ли тези спестявания на своите клиенти? Би било хубаво, ако беше така... в края на краищата, защо по-добрата компресия на видео да не направи и месечните ни сметки по-малки?

Актуализирано на 31 юли 2020 г.: Премахнати препратки към AV1 като технология с отворен код, изяснено, че AV1 е считан за безплатен от Алианса за отворени медии и че Sisvel е създал програма за лицензиране за AV1.

Препоръки на редакторите

• Как тестваме AV приемници