Все, що вам потрібно знати про H.266, AV1 і EVC

H.264. HEVC. VP9. Якщо ці терміни для вас нічого не значать, ви не самотні. Кожен з них є свого роду відеокодеком. Хоча вони відповідають за кожну секунду відео, яке ми дивимося онлайн або на Blu-Ray, більшість людей сидить вдома і дивиться Netflix на своїх Рокус або смарт-телевізори немає причин думати про них.

Проте останні розробки у світі кодеків принесуть деякі цікаві зміни в роботу потокового відео, а також деякі потенційні підводні камені. Ось усе, що вам потрібно знати.

Що таке кодек?

Перш ніж почати, давайте швидко обговоримо, що таке кодеки, і чому, здається, існує так багато різних способів їх позначення.

Якщо ви вже багато знаєте про це, ви можете стрибати вгору та вниз, кричати: «Припиніть плутати кодеки з форматами кодування відео, це не те саме!» Ви праві, вони різні. Але для більшості людей ця різниця не має великого значення, тому ми будемо дотримуватися терміну кодек, вибачаючись перед технічною спільнотою.

Слово «кодек» — це портманто — слово, яке поєднує два інших слова — «кодувати» та «декодувати». Він описує a метод для отримання певного типу файлу (у цьому випадку відеофайлу) і зміни його за допомогою процесу кодування. Кодування може досягти багатьох речей, але зазвичай воно зменшує файл за допомогою методів стиснення.

Звичайно, після того, як файл було закодовано та надіслано через Інтернет або збережено на диску, він також повинен бути декодований незалежно від того, який пристрій або програма відповідає за відтворення відео, а кодек описує метод виконання цієї частини теж.

Якщо ви знайомі з форматом MP3, ви вже знаєте кодек, навіть якщо ви його не знали. Аудіоформат MP3, який захопив світ музики більше 20 років тому, насправді є аудіокодеком, який може зменшити аудіодоріжку компакт-диска менш ніж на одну десяту від початкового розміру.

Що з усіма цими листами?

Як технічні стандарти, кодеки, як правило, мають такі позначки, які можуть сподобатися лише інженерам. Прикладами цих міток є H.263, H.264 і H.265. Але разом із формальними позначеннями кодекам часто дають дружні назви на зразок «високоефективний Кодування відео», який, природно, скорочується до HEVC (привіт, це все про те, щоб зменшити речі, правильно?).

Найвідомішим прикладом технічного стандарту, який отримав зрозумілу назву, є IEEE 802.11. Для більшості з нас ми знаємо це просто як «Wi-Fi».

Чому я маю піклуватися про кодеки?

Відверто кажучи, єдині люди, які дійсно повинні піклуватися про кодеки, це інженери, які їх розробляють, і компанії, що займаються апаратним забезпеченням, програмним забезпеченням і послугами потокового передавання, які повинні їх впровадити.

Але кодеки можуть мати прямий вплив на якість відео, яке ми бачимо, кількість даних, які використовує відео на наші мобільні або домашні тарифні плани, а також на наш вибір, коли ми йдемо купувати новий телевізор або пристрій для потокового медіа.

Таким чином, варто стежити за розробками у світі відеокодеків, щоб переконатися, що ви можете скористатися останніми перевагами, які вони пропонують.

Гаразд, що змінилося?

Ви можете розглядати еволюцію кодеків у світі аудіо та відео як нескінченний пошук ефективніших способів зменшити розмір певного файлу, зберігаючи його якість.

Останнє велике досягнення в цьому квесті відбулося в 2013 році, коли дебютував H.265, більш відомий як HEVC. Він міг похвалитися можливістю взяти відеофайл і стиснути його до половини розміру, якого міг досягнути попередній найкращий кодек (H.264 AVC), і це робилося без будь-якої втрати якості.

Фактично це означало, що якщо ви транслюєте a 4K роздільною здатністю відео з використанням H.264, для цього знадобиться 32 Мбіт/с пропускної здатності. Використовуючи HEVC, те саме відео потребувало лише близько 15 Мбіт/с.

Але HEVC уже сім років (а це означає, що сама технологія ще старша), і настав час передати факел новому поколінню кодеків.

H.266 VVC

Універсальне кодування відео H.266 (VVC) є дітищем Інституту Фраунгофера Генріха Герца, тієї самої групи, яка розробила відомий аудіоформат MP3, а також AVC і HEVC. Також називається Future Video Coding (FVC) — серйозно, скільки назв ми можемо використовувати для однієї технології? — VVC може зменшити пропускну здатність, необхідну для певного відео, ще на 50% порівняно з HEVC.

У прикладі, наданому Fraunhofer, з використанням HEVC вам знадобиться 10 ГБ даних для передачі 90-хвилинного відео 4K. З VVC для досягнення такої ж якості потрібно лише 5 ГБ даних.

Fraunhofer HHI розробив VVC за підтримки кількох провідних компаній електроніки, включаючи Apple, Ericsson, Intel, Huawei, Microsoft, Qualcomm і Sony. Стандарт було завершено 7 липня 2020 року.

AV1

Паралельно з розробкою VVC йде AV1, кодек, який розробляє Альянс за відкриті медіа (AOM), некомерційна організація, членами якої є Amazon, Apple, Facebook, Google, Samsung і, можливо, найвідоміший Netflix.

Повідомляється, що AV1 пропонує в середньому 30% економії пропускної здатності в порівнянні з HEVC, але потенційно до 40%.

Навіщо нам AV1, якщо VVC більш ефективний? Що ж, одна велика причина — гроші. AV1 є безоплатним, що означає, що кожен може вільно використовувати його, не сплачуючи ні копійки. VVC, навпаки, вимагає платної ліцензії.

Якщо економія коштів, пов’язана з безоплатою, ще не була достатньою перевагою для AV1, у неї є ще один туз у рукаві: Netflix вже почав використовувати AV1 в обмеженій кількості під час потокового передавання на Android пристроїв. Коли найбільша сила в потоковому відео підтримує вашу технологію, це хороший знак, що її широко засвоять інші.

Незважаючи на переваги, шлях вперед для AV1 може бути не без проблем. Незважаючи на те, що AOM має оголосив кодек безоплатним, виникає питання щодо того, чи має він можливість робити таку заяву.

Сісвель, організація, яка володіє чи утримує права на багато технологічних патентів, стверджує, що AV1 не є безоплатною, і створила сайт, який продає ліцензії AV1. Аргумент полягає в тому, що AV1 було створено на основі інтелектуальної власності Sisvel (IP), а також інтелектуальна власність інших компаній, які приєдналися до Sisvel, і тому не можуть бути вільні від ліцензування збори.

Враховуючи, що погано виконана та фрагментована програма ліцензування сприяла поганому поширенню HEVC, AV1 може зіткнутися з подібними перешкодами, якщо AOM і Sisvel не можуть згладити свої розбіжності.

MPEG-5 EVC

Нарешті, Moving Pictures Expert Group (MPEG) — ті самі люди, які створили стандарт MPEG-2, який використовується для всіх цифрових телевізійних трансляцій ATSC — нещодавно завершили роботу над кодеком наступного покоління, Основне кодування відео MPEG-5 (EVC).

Huawei, Qualcomm і Samsung вже схвалили це та зобов’язалися оголосити свої умови ліцензування протягом наступних двох років. Як і VVC і AV1, EVC обіцяє більшу ефективність у порівнянні з HEVC — до 25% менше необхідної пропускної здатності — але EVC йде іншим шляхом, щоб досягти цього. Замість того, щоб створювати абсолютно нову систему кодування відео, він застосовує нові методи кодування до існуючих кодеків, таких як AVC, HEVC і навіть AV1.

Що це все означає для мене?

На даний момент… нічого. Вибачте, ми знаємо, що для такої невеликої виплати потрібно було обробити багато інформації, але ось поясніть, чому ми не очікуємо, що ці нові кодеки найближчим часом справлять вплив.

Незважаючи на те, що йому вже 17 років, H.264 AVC все ще займає величезну частку ринку відеокодеків: 82% станом на 2018 рік принаймні за однією оцінкою. HEVC, навпаки, отримав лише 12% у тому ж році.

Нездатність HEVC захопити більший шматок пирога протягом семи років існування була записана здебільшого до щурячого гнізда умов ліцензування, які деякі характеризують як складні та несправедливі реалізовано.

Очевидно, що VVC — це великий крок вперед з технологічної точки зору, але спостерігачі вже зазначили, що його може спіткати та ж доля, що й HEVC. незважаючи на зобов’язання Fraunhofer HHI щодо єдиної та прозорої моделі ліцензування, заснованої на принципі FRAND (тобто справедливого, розумного та недискримінаційний).

І VVC, і AV1 можуть запропонувати вражаючі переваги ефективності, оскільки вони покладаються на важкі обчислювальні алгоритми. Іншими словами, будь-який пристрій для відтворення, як-от Smart TV або потоковий медіаплеєр, сумісний із цими новими кодеками доведеться мати серйозну обчислювальну потужність — ймовірно, набагато більше, ніж здатне поточне покоління пристроїв з.

Якщо ви Netflix або будь-який інший постачальник потокового або дискового відео, це, ймовірно, не має сенсу розгорнути широку підтримку нового кодека, доки нею не зможе скористатися значна кількість ваших клієнтів це.

Майбутнє світле

Давайте залишимо на позитивній ноті. Незважаючи на фінансові та технологічні перешкоди, з якими стикаються ці нові відеокодеки, як тільки пил осяде і вони почнуть розгортатися, це буде дуже добре для людей, які хочуть насолоджуватися 4K, 8K, HDR, чи будь-яка інша велика річ у відео.

Найбільшою перевагою ефективніших кодеків є те, що вони можуть надавати таку саму високу якість зображення, до якого ми звикли, але з меншою пропускною здатністю.

Якщо ваш домашній Інтернет-пакет не передбачає необмеженого передавання даних, це означає, що ви зможете транслювати вдвічі більше фільмів у форматі 4K, перш ніж досягнете максимального рівня. Щойно фільми 8K стануть масовими, вони не будуть так сильно споживати пропускну здатність мережі (і ваш тарифний план), якби ви дивилися їх із сучасними кодеками.

І як би це не було чудово для тих, хто вдома, це ще важливіше для мобільних користувачів, які зазвичай мають набагато більш обмежені дозволи на передачу даних.

Також можливо, що використання цих нових кодеків може знизити ціни на підписку на потокове медіа. Це може бути надто оптимістичним, але подумайте: якби Netflix перевів всю свою бібліотеку контенту на відео, які б було б закодовано за допомогою VVC, це не лише зменшило б пропускну здатність мережі вдвічі, це зменшило б потреби в сховищі вдвічі теж.

Чи передасть ці заощадження своїм клієнтам? Було б чудово, якби це сталося... зрештою, чому б краще стиснення відео не зменшити наші щомісячні рахунки?

Оновлено 31 липня 2020 р.: видалено посилання на AV1 як технологію з відкритим кодом, уточнено, що AV1 є Alliance for Open Media вважається безоплатним і що Sisvel запровадив програму ліцензування для AV1.

Рекомендації редакції

• Як ми тестуємо AV-ресивери