Hlavní navigace

Všeobecně podporovaný formát AV1 čekejme v roce 2020

David Ježek

Už pár dnů je na světě finální specifikace otevřeného video formátu AV1 od Alliance for Open Media. Máme i první reálné implementace, ale formát má před sebou ještě náročnou cestu.

Doba čtení: 6 minut

Čtyři fáze

Tvůrci dělí přechod formátu AV1 od „obskurní věci, o které naprostá většina lidstva ani netuší, že existuje“ k univerzálně a všeobecně podporované technologii (o které i nadále nebude většina běžné populace třetí planety obíhající kolem jedné bezvýznamné hvězdy jednoho ze spirálních ramen jedné zanedbatelné galaxie vědět vůbec nic) na celkem čtyři hlavní fáze.

Roadmapa formátu AV1
Autor: Alliance for Open Media

Roadmapa formátu AV1

První fáze implementace AV1 do obecného užití probíhá samozřejmě už nyní. Její první polovina představuje počáteční podporu na úrovni hardwaru a existenci nástrojů, které s formátem umí pracovat. My si můžeme připomenout z nedávné doby přehrávač VLC 3.x a framework GStreamer 1.14, nicméně v tomto kontextu je myšlena podpora v nástrojích pro tvorbu obsahu obecně.

Druhá část první fáze představuje optimalizace. Jako vždy lze vzpomenout projekt x264, které se postupně od otevřené, extrémně náročné implementace formátu H.264 v průběhu let vypracoval na de facto nejkvalitnější implementaci tohoto formátu, z nemalé části díky unikátní práci lidí jako Fiona Glaser (přišla například s adaptivní kvantizací, která později pronikla i do encoderů pro starší formáty typu MPEG-4 či MPEG-2). Kodeky formátu AV1 budou v průběhu nadcházejících měsíců a let lepší a lepší, to už zkrátka plyne z povahy věci.

Každopádně v období od letoška do příštího roku nastane fáze 2, během které bude formát adaptován v nástrojích na tvorbu obsahu a podporován webovými prohlížeči. To druhé jmenované bude důležitější pro výrazně větší část lidí, takže se sluší doplnit, že za AV1 stojí mimo jiné Mozilla s Firefoxem, Google s Chrome i Microsoft s Edge. A ve chvíli, kdy se podpora objeví jak v prohlížečích, tak ve službách (jako YouTube), můžeme se začít bavit o tom, že z webu začne mizet jak H.264, tak VP9 (případně H.265).

Třetí fáze už plně v předpokladech Alliance for Open Media spadá do roku 2019. V té době se očekává příchod hybridních řešení kombinujících částečnou podporu v hardwaru se zbytkem v softwarové rovině.

Jelikož jde u AV1 o diametrálně odlišný formát oproti rodinám MPEG, je potřeba postupovat po krocích. Nejjednodušší je prvotní etapa, kdy AV1 přinesou nástroje v softwarové podobě. Bude to pomalé, energeticky neefektivní, ale hardware má zkrátka delší vývojové cykly. Postupem doby ale právě v rámci fáze 2 přijde částečná podpora hardwarová, tedy to, co půjde implementovat na stávajícím „křemíku“, ať již částečným použitích encodingových prvků v rozlišených GPU, nebo obecně přepisováním částí kompresních technik do OpenCL, CUDA či jiných výpočetních API. Pak už bude jen na hardwaru, zdali bude schopen pustit například OpenCL část na GPU, nebo bude muset pracovat pomaleji na CPU.

O rok později, tedy 2020, nastane čtvrtá a poslední fáze. V rámci ní se předpokládá dokončení návrhů hardwarových částí čipů, které přijdou do výroby a dostanou se tak do reálných produktů. Těmi jsou jak chytré telefony či televizory (ostatně vše poháněno různými ARM SoC), tak mobilní i desktopová GPU atd. Výhodou v tomto pro AV1 je samozřejmě to, že za formátem stojí též drtivá většina významných hardwarových výrobců, od tria AMD + Nvidia + Intel, přes firmy typu ARM či Apple až třeba po Realtek, Broadcom či Xilinx a Cisco.

Co lze očekávat v nejbližší době

Základem zejména v linuxovém světě není to, že by podporu daného formátu do aplikace programoval každý vývojář zvlášť. Obvykle jsou k tomuto účelu používány velké projekty jako GStreamer a FFmpeg, takže dejme jejich tvůrcům určité množství času, aby příslušné knihovny byly vyladěny pro nejbližší budoucnost tak, aby komprese videa do formát AV1 byla nejhůře „snesitelně pomalá“, ale hlavně plně odpovídající specifikaci AV1 1.0.

V další fázi jistě dojde na mnoho optimalizací, které budou mít za úkol jak snížit datový objem videa při zachování kvality, tak zrychlit proces komprimace (obojí je extrémně důležité zejména pro služby typu YouTube, ale podobné platí i pro Amazon Video, Netflix, Twitch, BBC a všechny další služby, které AV1 nasadí nejdéle v momentě, kdy podporu přehrávání tohoto formátu budou mít v rukou uživatelé.

"Ekosystém" AV1
Autor: Alliance for Open Media

„Ekosystém“ AV1

Krátce řečeno: pro mě osobně znamená první použitelný encoder do formátu AV1 konec používání x265.

Současně se sluší opět připomenout, že typicky můžeme čekat párování AV1 video stopy se zvukovými stopami ve formátu Opus, vše v kontejneru na bázi Matrošky / WebM.

Mimochodem se záměrně prozatím vyhýbám nějakému hodnocení kvality komprese AV1 vůči H.265. Určitá měření už jsou dohledatelná, nicméně ono beztak záleží na tom, jaká typově videa člověk potřebuje komprimovat. Je velký rozdíl mezi ripy UltraHD Blu-ray filmů v nejvyšší kvalitě a střihem / rekompresí 4k či nedejbože FullHD videí ze smartphonu. Navíc často se tato měření realizují dle porovnávání PSNR, což samotná Fiona Glaser svého času ostře kritizovala jako umělé, od reality lidského vnímání odtržené měřítko.

Co na to komerční konkurence?

Pokud by náhodou výše uvedené plány kolem AV1 působily optimisticky, je potřeba nadšení trochu mírnit. To, že existuje nějaký předpis jménem „AV1 1.0“, neznamená žádné okamžité ohrožení ekosystému jménem MPEG a všech patentových poolů na něj navěšených. Vždyť H.265 má již vyvíjeného nástupce, prozatím označovaného H.266 a lze předpokládat, že tak jako je AV1 viditelně lepší než H.265, bude H.266 opět podobně lepší – ale musím na tomto místě dodat, že spíše bych očekával viditelně lepší H.266 oproti AV1 u videí o hodně vysokých rozlišeních (spíše 8k než 4k, ale určitě ne 2k), zatímco AV1 dle prvních srovnání nabízí výrazný skok v kvalitě vpřed i pro rozlišení nižší než ta, která aktuálně vládnou světu (tj. UltraHD).

A i kdyby nakrásně dnes vydaly všechny firmy světa všechny své střihové a jiné nástroje s plnou podporou AV1 a všechny křemíkové čipy na světě nějakým zázrakem byly schopné plně hardwarově akcelerovat AV1 v libovolném rozlišení/ fps / datovém toku, nic se nezmění na tom, že svět si musí držet zpětnou kompatibilitu a všichni, kteří dnes skřípou zuby nad vysokými licenčními poplatky za H.264, H.265 či starší formáty, je budou platit i nadále. Dokud budou žít distribuční systémy typu Blu-ray, které mají ve specifikaci použití těchto formátů, bude vždy svět MPEG v té či oné podobě při životě.

MIF18_Michálek

A jestli do něčeho nyní držitelé patentů na MPEG technologie cpou peníze ve velkém, tak jsou to právní oddělení a externí firmy, které aktuálně analyzují specifikaci formátu AV1, aby v ní našli alespoň nějaké malé smítko pochybností vedoucí k přesvědčení, že tuto technologii mají patentovanou. Obvyklá strategie v této situaci není ihned alianci kolem AV1 zažalovat.

Ne, o případných tahanicích kolem technologií v AV1 se dozvíme nejdříve po roce 2020, kdy budou hotové softwarové nástroje, podpora ve službách a hlavně hardwarové čipy nasazené v produktech desítek nic netušících firem. Teprve v tu chvíli patentoví trollové kolem MPEG zaútočí a pokusí se na AV1 vydělávat i třeba formou dvoustranných licenčních dohod s každým jednotlivým výrobcem telefonu s Androidem. Protože porazit alianci, jejíž součástí jsou giganti typu Microsoft, Google, Apple, Cisco, Intel (a další) je podstatně náročnější (a to i finančně), než zatlačit na jednotlivé malé výrobce telefonů.

Našli jste v článku chybu?