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AV1

AOMedia Video 1 ( AV1 ) es un formato de codificación de video abierto y libre de regalías diseñado inicialmente para transmisiones de video a través de Internet. Fue desarrollado como sucesor de VP9 por Alliance for Open Media (AOMedia), [2] un consorcio fundado en 2015 que incluye empresas de semiconductores , proveedores de video bajo demanda , productores de contenido de video, empresas de desarrollo de software y proveedores de navegadores web. La especificación de flujo de bits AV1 incluye un códec de vídeo de referencia . [1] En 2018, Facebook realizó pruebas que se aproximaron a las condiciones del mundo real, y el codificador de referencia AV1 logró una compresión de datos un 34 %, 46,2 % y 50,3 % mayor que libvpx-vp9, x264 de perfil alto y x264 de perfil principal, respectivamente. [3]

Al igual que VP9, ​​pero a diferencia de H.264 (AVC) y H.265 (HEVC), AV1 tiene un modelo de licencia libre de regalías que no obstaculiza la adopción en proyectos de código abierto . [4] [5] [6] [7] [2] [8]

AVIF es un formato de archivo de imagen que utiliza algoritmos de compresión AV1.

Historia

Logotipo AV1 anterior a 2018

Las motivaciones de la Alianza para crear AV1 incluyeron el alto costo y la incertidumbre involucrada con la licencia de patente de HEVC , el códec diseñado en MPEG que se espera que suceda al AVC . [9] [7] Además, los siete miembros fundadores de la Alianza ( Amazon , Cisco , Google , Intel , Microsoft , Mozilla y Netflix ) anunciaron que el enfoque inicial del formato de video sería la entrega de video web de alta calidad. [10] El anuncio oficial de AV1 se produjo con el comunicado de prensa sobre la formación de la Alianza para los Medios Abiertos el 1 de septiembre de 2015. Sólo 42 días antes, el 21 de julio de 2015, se anunció que la oferta de licencia inicial de HEVC Advance era un aumento con respecto a la honorarios de regalías de su predecesor, AVC. [11] Además del aumento del costo, la complejidad del proceso de concesión de licencias aumentó con HEVC. A diferencia de los estándares MPEG anteriores, donde la tecnología del estándar podía obtener licencia de una sola entidad, MPEG LA , cuando se terminó el estándar HEVC, se habían formado dos consorcios de patentes y un tercer consorcio en el horizonte. Además, varios titulares de patentes se negaban a otorgar licencias de patentes a través de cualquiera de los grupos, lo que aumentaba la incertidumbre sobre las licencias de HEVC. Según Ian LeGrow de Microsoft, una tecnología de código abierto y libre de regalías se consideraba la forma más fácil de eliminar esta incertidumbre en torno a las licencias. [9]

El efecto negativo de las licencias de patentes sobre el software libre y de código abierto también se ha citado como motivo para la creación de AV1. [7] Por ejemplo, construir una implementación H.264 en Firefox impediría que se distribuyera gratuitamente ya que las tarifas de licencia tendrían que pagarse a MPEG-LA. [12] La Free Software Foundation Europe ha argumentado que las prácticas de concesión de licencias de patentes de FRAND hacen imposible la implementación de estándares de software libre debido a diversas incompatibilidades con las licencias de software libre . [8]

Muchos de los componentes del proyecto AV1 se obtuvieron de esfuerzos de investigación anteriores realizados por miembros de la Alianza. Los contribuyentes individuales habían iniciado plataformas tecnológicas experimentales años antes: Daala de Xiph/Mozilla publicó el código en 2010, el proyecto experimental de evolución VP9 de Google, VP10, se anunció el 12 de septiembre de 2014, [13] y Thor de Cisco se publicó el 11 de agosto de 2015. de VP9, ​​AV1 incorpora técnicas adicionales, varias de las cuales fueron desarrolladas en estos formatos experimentales. [14]

Muchas empresas forman parte de Alliance for Open Media, incluidas Samsung , Vimeo , Microsoft, Netflix , Mozilla , AMD , Nvidia , Intel y ARM , Google, Facebook, Cisco, Amazon, Hulu , VideoLAN , Adobe y Apple . Apple es miembro gobernante de AOMedia, aunque se unió después de la formación. La gestión de los streamings AV1 ha sido incluida oficialmente entre los vídeos tipológicos gestionables por Coremedia. [15] La primera versión 0.1.0 del códec de referencia AV1 se publicó el 7 de abril de 2016. Aunque a finales de octubre de 2017 entró en vigor una congelación suave de funciones , el desarrollo de varias funciones importantes continuó. Se proyectaba que el formato bitstream se congelaría en enero de 2018, pero se retrasó debido a errores críticos no resueltos, así como a cambios adicionales en las transformaciones, la sintaxis, la predicción de vectores de movimiento y la finalización del análisis legal. [ cita necesaria ] La Alianza anunció el lanzamiento de la especificación de flujo de bits AV1 el 28 de marzo de 2018, junto con un codificador y decodificador de referencia basado en software. [16] El 25 de junio de 2018, se publicó una versión validada 1.0.0 de la especificación. [17] El 8 de enero de 2019, se publicó una versión validada 1.0.0 con Errata 1 de la especificación. Martin Smole, de Bitmovin, miembro de AOM , dijo que la eficiencia computacional era el mayor desafío que quedaba después de que se completara la congelación del formato de flujo de bits. [18] Mientras se trabajaba en el formato, el codificador no estaba destinado al uso en producción y no se priorizaban las optimizaciones de velocidad. En consecuencia, la primera versión de AV1 era mucho más lenta que los codificadores HEVC existentes. En consecuencia, gran parte del esfuerzo de desarrollo se desvió hacia la maduración del codificador de referencia. En marzo de 2019, se informó que la velocidad del codificador de referencia había mejorado enormemente y dentro del mismo orden de magnitud que los codificadores para otros formatos comunes. [19] El 21 de enero de 2021, el tipo MIME de AV1 se definió como video/AV1. El uso de AV1 con este tipo MIME está restringido únicamente a fines del protocolo de transporte en tiempo real . [20]

Objetivo

AV1 pretende ser un formato de vídeo para la web que sea a la vez de última generación y libre de derechos de autor . [2] Según Matt Frost, jefe de estrategia y asociaciones del equipo Chrome Media de Google, "La misión de la Alianza para los Medios Abiertos sigue siendo la misma que la del proyecto WebM ". [21] Una preocupación recurrente en el desarrollo de normas, sobre todo en el caso de los formatos multimedia libres de derechos, es el peligro de infringir accidentalmente patentes que sus creadores y usuarios no conocían. Esta preocupación se ha planteado con respecto a AV1, [22] y anteriormente a VP8 , [23] VP9, ​​[24] Theora [25] e IVC . [26] El problema no es exclusivo de los formatos libres de regalías, pero amenaza de manera única su estatus como libres de regalías.

Para cumplir el objetivo de estar libre de regalías, el proceso de desarrollo requiere que no se pueda adoptar ninguna característica antes de que dos partes distintas hayan confirmado de forma independiente que no infringe las patentes de empresas competidoras. En los casos en los que no se dispone de una alternativa a una técnica protegida por patente, se ha invitado a los titulares de patentes pertinentes a unirse a la Alianza (incluso si ya eran miembros de otro consorcio de patentes). Por ejemplo, los miembros de la Alianza Apple, Cisco, Google y Microsoft también son licenciantes del conjunto de patentes de MPEG-LA para H.264. [22] Como protección adicional para el estado libre de regalías de AV1, la Alianza tiene un fondo de defensa legal para ayudar a los miembros más pequeños de la Alianza o a los licenciatarios de AV1 en caso de que sean demandados por presunta infracción de patente. [22] [6] [27]

Según las normas de patentes adoptadas por el Consorcio World Wide Web (W3C), los contribuyentes de tecnología otorgan licencias de sus patentes conectadas a AV1 a cualquier persona, en cualquier lugar y en cualquier momento, basándose en la reciprocidad (es decir, siempre que el usuario no participe en litigios sobre patentes). [28] Como condición defensiva, cualquiera que participe en un litigio sobre patentes pierde el derecho a las patentes de todos los titulares de patentes. [ cita necesaria ] [29]

Este tratamiento de los derechos de propiedad intelectual (DPI), y su absoluta prioridad durante el desarrollo, es contrario a los formatos MPEG existentes como AVC y HEVC. Estos fueron desarrollados bajo una política de no participación de los DPI por parte de sus organizaciones de estandarización, como lo estipula la definición de estándar abierto del UIT-T . Sin embargo, el presidente de MPEG ha argumentado que esta práctica tiene que cambiar, [30] lo cual es: [ cita necesaria ] EVC también tendrá un subconjunto libre de regalías, [31] [32] y tendrá funciones conmutables en su flujo de bits para defenderse contra futuras amenazas a los DPI. [ cita necesaria ]

La creación de estándares web libres de regalías ha sido una búsqueda establecida desde hace mucho tiempo por la industria. En 2007, la propuesta para vídeo HTML5 especificaba que la implementación de Theora era obligatoria. La razón era que el contenido público debería codificarse en formatos de libre implementación, aunque sólo fuera como un "formato básico", y que cambiar ese formato básico más adelante sería difícil debido a los efectos de la red. [33]

La Alliance for Open Media es una continuación de los esfuerzos de Google con el proyecto WebM, que renovó la competencia libre de regalías después de que Theora fuera superada por AVC. Para empresas como Mozilla que distribuyen software libre, AVC puede ser difícil de soportar ya que una regalía por copia es insostenible dada la falta de flujo de ingresos para respaldar estos pagos en software libre (ver FRAND § Excluyendo la distribución sin costo ). [4] De manera similar, HEVC no ha logrado convencer a todos los licenciantes para que permitan una excepción para el software distribuido libremente (consulte HEVC § Provisión para software sin costo ).

Los objetivos de rendimiento incluyen "un paso adelante respecto a VP9 y HEVC" en eficiencia para un bajo aumento en la complejidad . El objetivo de eficiencia de NETVC es una mejora del 25 % con respecto a HEVC. [34] La principal preocupación por la complejidad es la decodificación de software, ya que el soporte de hardware tardará en llegar a los usuarios. Sin embargo, para WebRTC , el rendimiento de codificación en vivo también es relevante, que es la agenda de Cisco: Cisco es un fabricante de equipos de videoconferencia y sus contribuciones a Thor apuntan a una "compresión razonable con una complejidad moderada". [35]

En cuanto a las funciones, AV1 está diseñado específicamente para aplicaciones en tiempo real (especialmente WebRTC) y resoluciones más altas ( gamas de color más amplias , velocidades de cuadros más altas , UHD ) que los escenarios de uso típicos de la generación actual (H.264) de formatos de video, donde se espera que logre sus mayores ganancias de eficiencia. Por lo tanto, está previsto admitir el espacio de color de la Recomendación UIT-R BT.2020 y hasta 12 bits de precisión por componente de color. [36] AV1 está destinado principalmente a la codificación con pérdidas , aunque también se admite la compresión sin pérdidas . [37]

Tecnología

AV1 es un formato tradicional de transformación de frecuencia basado en bloques que presenta nuevas técnicas. Basado en VP9 de Google, [38] AV1 incorpora técnicas adicionales que principalmente brindan a los codificadores más opciones de codificación para permitir una mejor adaptación a diferentes tipos de entrada.

Etapas de procesamiento de un codificador AV1 con tecnologías relevantes asociadas a cada etapa

La Alianza publicó una implementación de referencia escrita en C y lenguaje ensamblador ( aomenc, aomdec) como software libre bajo los términos de la licencia BSD de 2 cláusulas . [40] El desarrollo ocurre en público y está abierto a contribuciones, independientemente de la membresía de AOM. El proceso de desarrollo fue tal que se agregaron herramientas de codificación a la base del código de referencia como experimentos , controladas por indicadores que las habilitan o deshabilitan en el momento de la compilación, para su revisión por parte de otros miembros del grupo, así como por equipos especializados que ayudaron y garantizaron la compatibilidad y compatibilidad del hardware. con derechos de propiedad intelectual (TAPAS). Cuando la función obtuvo algo de apoyo en la comunidad, el experimento se habilitó de forma predeterminada y, finalmente, se eliminó su marca cuando se aprobaron todas las revisiones. [41] Los nombres de los experimentos estaban en minúsculas en el script de configuración y en mayúsculas en los indicadores de compilación condicional . [ cita necesaria ] Para admitir mejor y más confiablemente HDR y espacios de color, los metadatos correspondientes ahora se pueden integrar en el flujo de bits de video en lugar de señalizarse en el contenedor.

Fraccionamiento

Diez formas de subparticionar unidades de codificación: en cuadrados (recursivamente), rectángulos o mezclas de ellos ("en forma de T")

El contenido del marco se separa en bloques adyacentes del mismo tamaño denominados superbloques. De manera similar al concepto de macrobloque , los superbloques tienen forma cuadrada y pueden tener un tamaño de 128 × 128 o 64 × 64 píxeles. Los superbloques se pueden dividir en bloques más pequeños según diferentes patrones de partición. El patrón de división en cuatro direcciones es el único patrón cuyas particiones se pueden subdividir de forma recursiva. Esto permite dividir superbloques en particiones tan pequeñas como 4×4 píxeles.

Diagrama de la partición del superbloque AV1. Muestra cómo los superbloques de 128 × 128 se pueden dividir en bloques de 4 × 4. Como casos especiales, los bloques de 128×128 y 8×8 no pueden usar divisiones 1:4 y 4:1, y los bloques de 8×8 no pueden usar divisiones en forma de T.

Se introducen patrones de partición "en forma de T", una característica desarrollada para VP10, así como divisiones horizontales o verticales en cuatro franjas con una relación de aspecto de 4:1 y 1:4. Los patrones de partición disponibles varían según el tamaño del bloque, tanto los bloques de 128×128 como los de 8×8 no pueden usar divisiones 4:1 y 1:4. Además, los bloques de 8 × 8 no pueden utilizar divisiones en forma de T.

Ahora se pueden usar dos predicciones separadas en partes espacialmente diferentes de un bloque usando una línea de transición oblicua y suave ( predicción con partición en cuña ). [ cita necesaria ] Esto permite una separación más precisa de objetos sin las tradicionales líneas de escaleras a lo largo de los límites de los bloques cuadrados.

Es posible un mayor paralelismo del codificador gracias a la dependencia de predicción configurable entre filas de mosaicos ( ext_tile). [42]

Predicción

AV1 realiza el procesamiento interno con mayor precisión (10 o 12 bits por muestra), lo que conduce a una mejora de la calidad al reducir los errores de redondeo.

Las predicciones se pueden combinar de formas más avanzadas (que un promedio uniforme) en un bloque ( predicción compuesta ), incluidos gradientes de transición suaves y nítidos en diferentes direcciones ( predicción dividida en cuña ), así como máscaras implícitas que se basan en la diferencia entre las dos predictores. Esto permite utilizar la combinación de dos interpredicciones o una inter e intra predicción en el mismo bloque. [43] [ cita necesaria ]

Un cuadro puede hacer referencia a 6 en lugar de 3 de los 8 buffers de cuadros disponibles para (inter)predicción temporal al tiempo que proporciona más flexibilidad en la predicción dual [44] ( ext_refs[ cita necesaria ] ).

Las herramientas Warped Motion ( warped_motion) [42] y Global Motion ( global_motion[ cita necesaria ] ) en AV1 tienen como objetivo reducir la información redundante en los vectores de movimiento mediante el reconocimiento de patrones que surgen del movimiento de la cámara. [42] Implementan ideas que se intentaron en formatos anteriores como, por ejemplo, MPEG-4 ASP, aunque con un enfoque novedoso que funciona en tres dimensiones. Puede haber un conjunto de parámetros de deformación para una trama completa ofrecida en el flujo de bits, o los bloques pueden usar un conjunto de parámetros locales implícitos que se calculan en función de los bloques circundantes.

Los cuadros de cambio (cuadro S) son un nuevo tipo de cuadro entre cuadros que se puede predecir utilizando cuadros de referencia ya decodificados de una versión de mayor resolución del mismo video para permitir cambiar a una resolución más baja sin la necesidad de un cuadro clave completo en el comienzo de un segmento de vídeo en el caso de uso de transmisión con velocidad de bits adaptativa . [45]

predicción intra

La intra predicción consiste en predecir los píxeles de determinados bloques utilizando únicamente la información disponible en el cuadro actual. La mayoría de las veces, las predicciones intra se construyen a partir de los píxeles vecinos arriba y a la izquierda del bloque predicho. El predictor DC construye una predicción promediando los píxeles arriba y a la izquierda del bloque.

Los predictores direccionales extrapolan estos píxeles vecinos según un ángulo específico. En AV1, se pueden elegir 8 modos direccionales principales. Estos modos comienzan en un ángulo de 45 grados y aumentan en un paso de 22,5 grados hasta 203 grados. Además, para cada modo direccional, se pueden señalar seis desplazamientos de 3 grados para bloques más grandes, tres por encima del ángulo principal y tres por debajo de él, dando como resultado un total de 56 ángulos ( ext_intra).

El predictor "TrueMotion" fue reemplazado por un predictor Paeth que observa la diferencia entre el píxel conocido en la esquina superior izquierda y el píxel directamente arriba y directamente a la izquierda del nuevo y luego elige el que se encuentra en la dirección del más pequeño. gradiente como predictor. Hay un predictor de paleta disponible para bloques con hasta 8 colores dominantes, como algunos contenidos de la pantalla de la computadora. Las correlaciones entre la luminosidad y la información de color ahora se pueden explotar con un predictor de bloques cromáticos basado en muestras del plano luma ( cfl). [42] Para reducir los límites visibles a lo largo de los bordes de bloques interpredichos, se puede utilizar una técnica llamada compensación de movimiento de bloques superpuestos (OBMC). Esto implica ampliar el tamaño de un bloque para que se superponga con los bloques vecinos de 2 a 32 píxeles y fusionar las partes superpuestas. [46]

Transformación de datos

Para transformar el error restante después de la predicción al dominio de la frecuencia, los codificadores AV1 pueden usar DCT cuadrados, 2:1/1:2 y rectangulares 4:1/1:4 ( ) , rect_tx[ 44] así como un DST asimétrico [47 ] [48] [49] para bloques donde se espera que el borde superior y/o izquierdo tenga un error menor gracias a la predicción de píxeles cercanos, o elija no realizar ninguna transformación (transformación de identidad).

Puede combinar dos transformaciones unidimensionales para utilizar transformaciones diferentes para la dimensión horizontal y vertical ( ext_tx). [42] [44]

Cuantización

AV1 tiene nuevas matrices de cuantificación optimizadas ( aom_qm). [50] Los ocho conjuntos de parámetros de cuantificación que se pueden seleccionar y señalar para cada cuadro ahora tienen parámetros individuales para los dos planos cromáticos y pueden usar predicción espacial. En cada nuevo superbloque, los parámetros de cuantificación se pueden ajustar indicando un desplazamiento.

Filtros

El filtrado en bucle combina el filtro de paso bajo restringido de Thor y el filtro deringing direccional de Daala en el filtro de mejora direccional restringido . cdefSe trata de un filtro de reemplazo condicional dirigido al borde que suaviza los bloques aproximadamente a lo largo de la dirección del borde dominante para eliminar los artefactos de timbre . [51]

También existe el filtro de restauración de bucle ( loop_restoration) basado en el filtro Wiener y filtros de restauración autoguiados para eliminar artefactos de desenfoque debido al procesamiento de bloques. [42]

La síntesis de grano de película (film_grain) mejora la codificación de señales ruidosas utilizando un enfoque de codificación de video paramétrico. Debido a la aleatoriedad inherente al ruido de grano de la película, este componente de señal es tradicionalmente muy costoso de codificar o propenso a dañarse o perderse, posiblemente dejando graves artefactos de codificación como residuos. Esta herramienta evita estos problemas mediante análisis y síntesis, reemplazando partes de la señal con una textura sintética visualmente similar basada únicamente en una impresión visual subjetiva en lugar de una similitud objetiva. Elimina el componente de grano de la señal, analiza sus características no aleatorias y, en su lugar, transmite solo parámetros descriptivos al decodificador, que agrega de nuevo una señal de ruido pseudoaleatoria sintética que tiene la forma del componente original. Es el equivalente visual de la técnica de sustitución de ruido perceptual utilizada en los códecs de audio AC3, AAC, Vorbis y Opus.

Codificación de entropía

El codificador de entropía de Daala ( daala_ec[ cita necesaria ] ), un codificador aritmético no binario , fue seleccionado para reemplazar el codificador de entropía binario de VP9. El uso de codificación aritmética no binaria ayuda a evadir patentes, pero también agrega paralelismo a nivel de bits a un proceso que de otro modo sería en serie, lo que reduce las demandas de frecuencia de reloj en las implementaciones de hardware. [ cita necesaria ] Esto quiere decir que la efectividad de la codificación aritmética binaria moderna como CABAC se aborda utilizando un alfabeto mayor que el binario, por lo tanto, una mayor velocidad, como en el código Huffman (pero no tan simple y rápido como el código Huffman). AV1 también obtuvo la capacidad de adaptar las probabilidades de los símbolos en el codificador aritmético por símbolo codificado en lugar de por cuadro ( ec_adapt). [42]

AV1 tiene disposiciones para la escalabilidad temporal y espacial. [52]

Calidad y eficiencia

Una primera comparación realizada a principios de junio de 2016 [53] encontró que AV1 estaba aproximadamente a la par con HEVC, al igual que uno que usaba código de finales de enero de 2017. [54]

En abril de 2017, utilizando las 8 funciones experimentales habilitadas en ese momento (de 77 en total), Bitmovin pudo demostrar métricas objetivas favorables , así como resultados visuales, en comparación con HEVC en los cortometrajes Sintel y Tears of Steel . [55] Una comparación de seguimiento realizada por Jan Ozer de Streaming Media Magazine confirmó esto y concluyó que "AV1 es al menos tan bueno como HEVC ahora". [56] Ozer señaló que sus resultados y los de Bitmovin contradecían una comparación realizada por el Instituto Fraunhofer de Telecomunicaciones de finales de 2016 [57] que había encontrado que AV1 era un 65,7% menos eficiente que HEVC, con un rendimiento inferior incluso al H.264/AVC, que concluyeron que era un 10,5% más. eficiente. Ozer justificó esta discrepancia al haber utilizado parámetros de codificación respaldados por cada proveedor de codificadores, además de tener más funciones en el codificador AV1 más nuevo. [57] El rendimiento de decodificación fue aproximadamente la mitad de la velocidad de VP9 según mediciones internas de 2017. [45]

Las pruebas de Netflix en 2017, basadas en mediciones con PSNR y VMAF a 720p, mostraron que AV1 era aproximadamente un 25% más eficiente que VP9 (libvpx). [58] Las pruebas de Facebook realizadas en 2018, basadas en PSNR , mostraron que el codificador de referencia AV1 pudo lograr una compresión de datos un 34 %, 46,2 % y 50,3 % mayor que libvpx-vp9, x264 de perfil alto y x264 de perfil principal, respectivamente. [59] [3]

Las pruebas de la Universidad Estatal de Moscú en 2017 encontraron que VP9 requería un 31% y HEVC un 22% más de tasa de bits que AV1 para lograr niveles similares de calidad. [60] El codificador AV1 funcionaba a una velocidad "2500-3500 veces menor que la de la competencia" debido a la falta de optimización (que no estaba disponible en ese momento). [61] Las pruebas de la Universidad de Waterloo en 2020 encontraron que cuando se usaba una puntuación de opinión media (MOS) para video de 2160p (4K), AV1 tenía un ahorro de tasa de bits del 9,5 % en comparación con HEVC y del 16,4 % en comparación con VP9. También concluyeron que en el momento del estudio a 2160p, la codificación de vídeo AV1 tardaba en promedio 590 veces más en comparación con la codificación con AVC; mientras que HEVC tardó en promedio 4,2 veces más y VP9 tardó en promedio 5,2 veces más que AVC, respectivamente. [62] [63]

La última comparación de codificadores realizada por Streaming Media Magazine en septiembre de 2020, que utilizó velocidades de codificación moderadas, VMAF y un conjunto diverso de clips cortos, indicó que los codificadores de código abierto libaom y SVT-AV1 tardaron aproximadamente el doble de tiempo en codificar. x265 en su ajuste preestablecido "muy lento" mientras usa entre un 15 y un 20 % menos de tasa de bits, o aproximadamente un 45 % menos de tasa de bits que x264 muy lento . El mejor codificador AV1 de la prueba, Aurora1 de Visionular, en su ajuste preestablecido "más lento", fue tan rápido como x265 muy lento y ahorró un 50% de tasa de bits en comparación con x264 muy lento . [64]

CapFrameX probó el rendimiento de la GPU con decodificación AV1. [65] El 5 de octubre de 2022, Cloudflare anunció que tiene un reproductor beta. [66]

Perfiles y niveles

Perfiles

AV1 define tres perfiles para decodificadores que son Principal, Alto y Profesional. El perfil principal permite una profundidad de bits de 8 o 10 bits por muestra con muestreo de croma 4:0:0 (escala de grises) y 4:2:0 (cuarto) . El perfil Alto añade además soporte para muestreo cromático 4:4:4 (sin submuestreo). El perfil Profesional amplía las capacidades para ofrecer soporte total para submuestreo cromático 4:0:0, 4:2:0, 4:2:2 (mitad) y 4:4:4 con profundidades de color de 8, 10 y 12 bits. [dieciséis]

Niveles

AV1 define niveles para decodificadores con variables máximas para niveles que van desde 2,0 a 6,3. [67] Los niveles que se pueden implementar dependen de la capacidad del hardware.

Las resoluciones de ejemplo serían 426×240@30  fps para el nivel 2.0, 854×480@30  fps para el nivel 3.0, 1920×1080@30  fps para el nivel 4.0, 3840×2160@60  fps para el nivel 5.1, 3840×2160@120  fps para el nivel 5.2 y 7680×4320@120  fps para el nivel 6.2. El nivel 7 aún no se ha definido. [68]

Formatos de contenedor admitidos

Estandarizado:

Estándares inacabados:

No estandarizado:

Adopción

Proveedores de contenido

El vídeo AV1 suele ir acompañado de audio AAC / Opus en un contenedor con formato de archivo multimedia base ISO ( MP4 ).

En octubre de 2016, Netflix declaró que esperaba ser uno de los primeros en adoptar AV1. [79] El 5 de febrero de 2020, Netflix comenzó a usar AV1 para transmitir títulos seleccionados en Android , proporcionando una eficiencia de compresión mejorada un 20% con respecto a sus transmisiones VP9. [80] El 9 de noviembre de 2021, Netflix anunció que había comenzado a transmitir contenido AV1 a varios televisores con decodificadores AV1, así como a la PlayStation 4 Pro . [81]

YouTube muestra estadísticas de vídeo con el códec de vídeo AV1 y el códec de audio Opus .

En 2018, YouTube comenzó a implementar AV1, comenzando con su lista de reproducción de lanzamiento Beta de AV1. Según la descripción, los vídeos están (para empezar) codificados a una alta tasa de bits para probar el rendimiento de la decodificación, y YouTube tiene "objetivos ambiciosos" para implementar AV1. YouTube para Android TV admite la reproducción de vídeos codificados en AV1 en plataformas compatibles a partir de la versión 2.10.13, lanzada a principios de 2020. [82] En 2020, YouTube comenzó a ofrecer vídeos con una resolución de 8K en AV1. [83]

En febrero de 2019, Facebook siguió sus propios resultados positivos de la prueba y dijo que implementaría gradualmente el códec AV1 tan pronto como surgiera la compatibilidad con el navegador, comenzando con sus videos más populares. [59] También en 2022, su empresa matriz Meta dijo que estaba interesada en el SVT-AV1, mientras que el ingeniero de Google Matt Frost habló al final en el canal Intel de YouTube de que la intención era realizar una primera prueba en 2023, [ 84] cuando se introducirá y generalizará la aceleración de hardware, pero en el último vídeo de mayo de Streaming Media se desconocía el estado y no se expresaron declaraciones de AOMedia. [85] Se anunció MSVP (Meta Scalable Video Processor) [86] y el simposio se publicó en un popular sitio web de investigación científica el 15 de octubre de 2022.

El 4 de noviembre de 2022, se anunció el códec AV1 con el artículo del blog de tecnología Meta y con Mark Zuckerberg en Instagram Reels que muestra el códec AV1 en comparación con H.264/MPEG-4 AVC. Citando: "Nuestro equipo de ingeniería de Instagram desarrolló una forma de mejorar drásticamente la calidad del video. Hicimos que el procesamiento básico de video sea un 94% más rápido. [87] [88] Android tiene reproducción AV1 nativa preliminar. [89] [90]

En junio de 2019, los vídeos de Vimeo en el canal "Staff picks" estaban disponibles en AV1 y Opus. [91] Vimeo está utilizando y contribuyendo al codificador Rav1e de Mozilla y espera, con más mejoras en el codificador, eventualmente brindar soporte AV1 para todos los videos subidos a Vimeo, así como la oferta "Live" de la compañía. [91]

El 30 de abril de 2020, iQIYI anunció soporte para AV1 para usuarios de navegadores web de PC y dispositivos Android, según el anuncio, como el primer sitio chino de transmisión de video en adoptar el formato AV1. [92]

Twitch implementó AV1 para su contenido más popular en 2022 o 2023, [93] y se prevé que el soporte universal llegue en 2024 o 2025. [94] [95]

En abril de 2021, Roku eliminó la aplicación YouTube TV de la plataforma de transmisión Roku después de que expiró un contrato. Más tarde se informó que los dispositivos de transmisión Roku no utilizan procesadores que admitan el códec AV1. En diciembre de 2021, YouTube y Roku acordaron un acuerdo de varios años para mantener tanto la aplicación YouTube TV como la aplicación YouTube en la plataforma de transmisión Roku. Roku había argumentado que el uso de procesadores en sus dispositivos de transmisión que admitan el códec AV1 libre de regalías aumentaría los costos para los consumidores. [96] [97]

En enero de 2022, el sitio web chino para compartir videos Bilibili implementó la codificación H.265 HEVC y AV1 para videos con un alto número de vistas, mientras que los videos con un menor número de vistas solo están disponibles en H.264 AVC. [98]

Implementaciones de software

Otros proveedores habían anunciado codificadores, incluidos EVE para AV1, [112] NGCodec, [113] Socionext, [114] Aurora [115] y MilliCast. [116]

Soporte de software

Navegadores web:

Reproductores de vídeo:

Frontales del codificador:

Editores de vídeo:

Otros:

Soporte del sistema operativo

Hardware

Varios miembros de la Alianza demostraron productos habilitados para AV1 en IBC 2018, [191] [192] incluido el codificador acelerado por hardware de Socionext . Según Socionext, el acelerador de codificación está basado en FPGA y puede ejecutarse en una instancia de nube Amazon EC2 F1 , donde funciona 10 veces más rápido que los codificadores de software existentes.

Según Mukund Srinivasan, director comercial de Ittiam, miembro de AOM , el soporte inicial de hardware estará dominado por el software que se ejecuta en hardware sin CPU (como GPGPU , DSP o programas de sombreado , como es el caso de algunas implementaciones de hardware VP9 ), como se corrigió. -El hardware con función tardará entre 12 y 18 meses después de la congelación del flujo de bits hasta que los chips estén disponibles, más 6 meses para que los productos basados ​​en esos chips lleguen al mercado. [41] El flujo de bits se congeló finalmente el 28 de marzo de 2018, lo que significa que los chips podrían estar disponibles en algún momento entre marzo y agosto de 2019. [22] Según el pronóstico anterior, los productos basados ​​en chips podrían estar en el mercado a finales de 2019. o principios de 2020.

Reclamaciones de patentes

A principios de 2019, Sisvel, una empresa con sede en Luxemburgo, afirmó estar formando un grupo de patentes esenciales para AV1 [224] . Este desarrollo no ha provocado que Google reevalúe su uso planificado de AV1 [225] y la Alliance for Open Media ha declarado que sigue confiando en que AV1 aún supera el entorno de "altos requisitos de regalías de patentes e incertidumbre sobre las licencias" [226] . Sisvel comenzó a vender licencias al grupo, que contiene patentes de Philips , GE , NTT , Ericsson , Dolby y Toshiba en 2020 [227] . Unified Patents ha estado rastreando los desafíos a varias patentes en el grupo [228] .

El 7 de julio de 2022, se reveló que los reguladores antimonopolio de la Unión Europea habían abierto una investigación sobre AOM y su política de licencias. Dijo que esta acción puede estar restringiendo la capacidad de los innovadores para competir con la especificación técnica AV1 y también eliminar incentivos para que innoven. [229]

La Comisión tiene información de que AOM y sus miembros pueden estar imponiendo condiciones de licencia (licencias cruzadas obligatorias y libres de regalías) a innovadores que no formaban parte de AOM en el momento de la creación del AV1 técnico, pero cuyas patentes se consideran esenciales para ( sus) especificaciones técnicas

El 23 de mayo de 2023, la Comisión Europea decidió cerrar la investigación sin tomar más medidas. Pero en un correo electrónico reiteraron que el cierre no constituye una conclusión de cumplimiento o incumplimiento de las leyes antimonopolio de la UE. [230]

En octubre de 2023, el operador del consorcio de patentes Avanci anunció el inicio de un nuevo programa de licencias dirigido a operadores de transmisión de vídeo que utilizan AV1 además de H.265, H.266, VP9, ​​etc. [231]

Formato de archivo de imagen AV1 (AVIF)

El formato de archivo de imagen AV1 (AVIF) es una especificación de formato de archivo de imagen para almacenar imágenes fijas o secuencias de imágenes comprimidas con AV1 en el formato de archivo HEIF . [232] Compite con HEIC, que utiliza el mismo formato de contenedor , basado en ISOBMFF , pero HEVC para la compresión.

Ver también

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