V technologickom priemysle sa v poslednom čase hovorí o kódovaní AV1. Objavujú sa odvážne tvrdenia o tom, ako prinesie revolúciu v oblasti streamovania videa, streamovania hier a internetu všeobecne – ale čo je to AV1 a prečo je také dôležité?
Výhody kodeku AV1
AV1 je (relatívne) nový videokodek určený pre video streamy. Ponúka významné výhody oproti kodekom AVC (H.264) a HEVC (H.265), ktoré sa v súčasnosti používajú častejšie. Na začiatok je AV1 na rozdiel od týchto iných možností bezplatný a má otvorený zdrojový kód, keďže pochádza z Aliancie pre otvorené médiá (AOMedia), ktorá vznikla v roku 2015 s jednoznačným cieľom vytvoriť otvorenú alternatívu. AOMedia má sedem zakladajúcich členov – Amazon, Cisco, Intel, Microsoft, Mozilla a Netflix – ku ktorým sa po ceste pridali desiatky ďalších členov, napríklad Google a Apple.
Na to, aby bol úspešný, však musí byť viac ako len slobodný a otvorený zdrojový kód. Nie je to ani zďaleka prvá snaha v tejto oblasti a v skutočnosti je postavená na ramenách svojho open source predchodcu VP9 a ďalších predchodcov. VP9 si získal primerané prijatie vrátane hardvérovej podpory kódovania na mnohých platformách, ale v konečnom dôsledku sa často považuje za menej efektívny ako H.265 s podobným výkonom. AV1 je na tom oveľa lepšie.
Ako teda AV1 funguje?
AV1 používa na kódovanie “blokové frekvenčné transformácie” podobne ako mnohé iné formáty. Tieto metódy v podstate rozdeľujú snímku na malé “bloky” skupín pixelov a potom vykonávajú niektoré matematické operácie súvisiace s Fourierovou transformáciou, aby sa údaje uložili spôsobom, ktorý možno prijateľne rekonštruovať, bez hromady údajov potrebných na opis každého bitu každého pixelu. AV1 používa riešenie VP9 ako základ, ale rozširuje svoje možnosti o ďalšie techniky.
V prípade AV1 sa používajú takzvané superbloky s rozmermi 128×128 alebo 64×64 pixelov, ktoré možno ďalej rozdeliť na menšie bloky s rozmermi až 4×4 pixely. V kombinácii s novými spôsobmi delenia blokov, ako sú napríklad tvary T, môže proces kódovania lepšie reprezentovať okraje objektov s menším množstvom blokových artefaktov. Výsledkom toho všetkého je videoprenos, ktorý vyžaduje menší dátový tok (a teda šírku pásma) pre daný cieľ kvality obrazu, alebo lepšie vyzerajúci obraz pri rovnakom dátovom toku v porovnaní s inými kodekmi.
Zvýšenie efektivity znamená, že AV1 môže podporovať viac funkcií. Vďaka AV1 je streamovanie videa HDR 4K so širokými farebnými gamutmi oveľa uskutočniteľnejšie. Hoci po ňom zatiaľ nie je veľký dopyt, kodek je vhodný aj pre obsah 8K, keď príde čas. Dá sa použiť aj na 360-stupňové video s podobne vysokými dátovými nárokmi.
Prechod videoobsahu na AV1 však nebol jednoduchou úlohou, a to aj napriek jeho bezplatnej a otvorenej povahe. Kódovanie a dekódovanie AV1 sa dá vykonať hrubým vynútením na procesore prostredníctvom softvéru, ale je náročnejšie na výpočty ako dokonca aj H.265 HEVC. To ho stavia mimo dosahu hardvéru nižšej triedy, ktorý by ho zvládol, nehovoriac o vplyve na výdrž batérie mobilných zariadení.
Nedávno však viaceré platformy začali používať hardvérové kódovanie a dekódovanie AV1. Tieto špecializované obvody sú podstatne efektívnejšie, než dokáže zvládnuť softvér. Podobne ako väčšina kodekov, aj hardvérové dekódovanie bolo najprv implementované vo väčšom rozsahu. Rastúca podpora dekódovania umožňuje veľkým platformám, ako je YouTube, využívať kodek AV1 na zníženie nárokov na šírku pásma. Predpokladáme, že sa to rozšíri aj na platformy zamerané na živé vysielanie, ako je Twitch, keď sa špecializované kódovače dostanú do rúk väčšieho počtu tvorcov obsahu.
Dekódovanie AV1 je už tu, ale kódovanie je nový trik
Dekódovanie AV1 je hardvérovo podporované na grafických procesoroch AMD RDNA 2 (mimo modelu 6500 XT založeného na Navi 24), grafických procesoroch NVIDIA GeForce 30 a 40, grafických procesoroch Intel Xe a Arc, ako aj na mobilných čipoch, napríklad Samsung Exynos 2100 a 2200, rôznych SoC MediaTek Dimensity a procesore Tensor spoločnosti Google. Spoločnosť Qualcomm v tomto zozname chýba, ale uviedla, že kodek bude podporovaný v jej čipoch Snapdragon od roku 2023. Podpora dekódovania je pre spotrebiteľov obsahu skvelá, ale bez hardvérovej podpory kódovania je obsah AV1 oveľa vzácnejší.
Preto sa teraz aj hlavní hráči na trhu s kremíkom dožadujú podpory kódovania AV1 na podporu tvorby obsahu. Spoločnosť Intel bola prvá, ktorá v spotrebiteľskom priestore pre nadšencov skutočne vystúpila s hardvérovou podporou kódovania AV1 na svojich grafických kartách radu Arc Alchemist A. Hoci tieto boli donedávna v štátoch ťažko dostupné, ich zaradenie si vyslúžilo značnú chválu. V nadväznosti na to prinášajú silu AV1 kódovania aj úplne nové grafické procesory NVIDIA RTX série 40 Ada Lovelace, ktoré sa už čoskoro tešíme na testovanie. Môžeme len predpokladať, že ani čoskoro oznámené grafické procesory RDNA3 od spoločnosti AMD nezostanú bokom.
Budúcnosť kodeku AV1 vyzerá jasne. Okrem rastúcej hardvérovej podpory kodeku v prospech videostreamov kodek využíva techniku vrstveného kódovania s názvom Scalable Video Coding (SVC), vďaka čomu je mimoriadne vhodný na videokonferencie. Častým problémom, najmä pri hustejšie obsadených konferenčných hovoroch, je, že kvalita spojenia sa líši od jedného používateľa k druhému.
SVC účinne umožňuje extrahovať kódovanie s nižším dátovým tokom zo zdroja s vysokým dátovým tokom a zároveň znižuje redundanciu vysielania paralelných tokov s rôznou kvalitou. Toky s nižším dátovým tokom môžu mať nielen podobu zníženého rozlíšenia, ale môžu sa tiež vyradiť rámce na zníženie snímkovej frekvencie, aby sa znížila aj šírka pásma. Nie je to jediný kodek, ktorý používa túto techniku, ale napriek tomu je to veľmi dôležitý faktor.
AV1 je veľkým prísľubom, tak ako mnohé technologické pokroky. Najlepšie na tom je, že väčšina spotrebiteľov nemusí robiť nič špeciálne, aby ho využila. Je na tvorcoch obsahu a platformách na poskytovanie obsahu, aby túto technológiu využili, zatiaľ čo čoskoro bude môcť každý s primerane moderným zariadením využívať výhody lepšej kvality obrazu a nižšej spotreby dát.
zdroj: hothardware
