Hlavní navigace

Změní AV1 a AVIF svět?

David Ježek

Pomalu se blíží doba, kdy řada patentových trollů, kteří chtěli z IT firem ždímat nekřesťanské částky za licence na H.265/HEVC spláče nad výdělkem. Šance formátů AV1 a AVIF na změnu zaběhlých pořádků je vysoká.

Doba čtení: 8 minut

Způsobili to patentoví trollové

Právní systém USA a její patentový úřad (United States Patent and Trademark Office) jsou počáteční místa, která stojí u problému, na který si držitelé práv k H.265 (případně budoucímu H.266) zadělali. Je tomu několik málo let, kdy de facto americký patentový úřad přiznal to, co bylo z desítek patentových žalob už dávno zřejmé: patentů je v USA už přiznáno tak obrovské množství a tak obrovským množstvím registrací nových se musí úřad každoročně probírat, že je v podstatě nemožné, aby nenastávaly chyby, nebyly patentovány věci, ke kterým existuje tzv „prior art“ (volně řekněme: předcházející implementace) a aby nebyl patentován každý nesmysl.

To je jeden faktor, jeden obrovský základ na průšvih. Tím druhým je samotný systém softwarových patentů, tedy specifikum (nejen, ale zejména) USA přiřknout patent na myšlenku, často víceméně matematický algoritmus, na který stejně tak může přijít 1000 jiných lidí v různých dobách. A právě na softwarových patentech a nepřehlednosti v nich v souvislosti s formáty MPEG stojí vznik formátu AV1.

Uzavřenost je méně důležitý problém

Problém s formáty MPEG LA se až tolik netýká jejich uzavřenosti. Stejně tak výhodou formátů typu AV1 není ani tak jejich otevřenost. Jako ve všem, i zde u Googlu či Cisca (a mnoha dalších, kteří se projektu AV1 účastní) rozhoduje zejména peněženka. Kdyby formát H.265 byl k dispozici k použití na internetu zdarma či za nějakou relativně nízkou částku, neměl by Google potřebu jej ve svých službách (jako YouTube) či produktech (jako Android a Chrome) nahrazovat vlastní alternativou.

Možná nepříliš vhodným přirovnáním je vztah rozhraní HDMI a DisplayPort. Každé uz nich má svoji výhodu i nevýhodu, hlavním rozdílem mezi nimi, který z velké části stojí za používáním placeného HDMI v elektronice, je historická možnost používat výrazně delší kabely než u DisplayPortu. Ale také platí, že HDMI prostě není natolik drahé, aby se většina výrobců zdravě nenaštvala a nešla DisplayPort dotáhnout do fáze, kdy poběží i na levnějších kabelech délky 10 metrů či více: letmým pohledem do velkého e-shopu vidím sice cenovku 2000 Kč, ale 30metrový HDMI 2.0 kabel, který tak zvládne i 4k rozlišení. 10metrový je otázkou 350 Kč, 5metrový vyjde tak na 200 Kč. DisplayPort oproti tomu končí na 10 metrech, a to u kabelu není uvedena verze, tedy maximální rozlišení/fps.

Google, Cisco a další zkrátka nechávaly MPEG LA krmit se na jejich ziscích formou licenčních poplatků za formáty po H.264 – ten Cisco dokonce zajistilo všem zdarma, její OpenH264 využívá třeba Firefox. Jenže s H.265 přišel růst poplatků a kromě samotné MPEG LA se objevily i další patent pooly, které žádaly svůj desátek také. A nebyla jistota, že jich nebude více. Právě nepřehlednost, nejistota v tom, komu všemu a kolik se bude platit, byla jedním z hlavních faktorů, proč mnoho subjektů „bouchlo pěstí do stolu“ a byl sloučen veškerý pokrok ve vývoji ne-MPEG formátů jako Cisco Thor, Theora/Daala a Google VP9/VP10.

Horší může být dostatečně dobrý

MPEG má za sebou desítky let zkušeností s vývojem video formátů. Ani na vteřinu nepochybujme o tom, že v organizaci pracuje spousta expertů, kteří perfektně vědí, jakým způsobem navrhnout formát nejen aby „chutnal“ akčnímu filmu, ale aby chutnal akčnímu filmu, točenému v 80. letech na Kodak Vision 500T, který bylo nutné v tmavých scénách vyvolat za použití push procesu +1 EV. A filmu, který bude nově oskenován a převeden do 4k či 8k, provedeno nové nastavení barev na základě master pozitivu a procesu, jehož se účastní režisér, kameraman, či kolorista připravující referenční print filmu pro původní projekce v biografech.

Problém MPEG-LA není zastaralost formátu H.265. Ostatně i u H.264 se postupem let jeho implementace průběžně zlepšovaly, za což z hlediska open-source patří velký dík lidem jako Jason Garrett-Glaser (nyní Fiona Glaser), kteří do encoderu x264 přinesli například adaptivní kvantizaci (která o něco později „probublala“ i do encoderů pro formáty MPEG-4 ASP či MPEG-2). H.265 je dostatečně dobré pro FullHD video, vynikající pro 4k video, přijatelné pro 8k video (čert ho vem den poté, kdy přijde H.266) a SD video už dnes téměř nikoho beztak nezajímá.

Jenže býti „dostatečně dobrým“ je dvousečná zbraň. Byla to právě Fiona Glaser (tehdy ještě jako Jason), která po koupi On2 Technologies Googlem a zveřejněním informace o otevření formátu VP8 a vzniku projektu WebM ostře VP8 kritizovala za jeho nižší kvalitu ve srovnání s tehdejším H.264 (resp. x264). Tehdy šlo o argumentaci správnou, kvalitně podloženou a hlavně s viditelným rozdílem v kvalitě videí. VP8 byl prostě viditelně horší formát než x264 implementace formátu H.264.

AV1 na scéně

Dnes je situace opačná. H.265 bez ohledu na jeho kvality vyrostla konkurence. Formát AV1 v1.0 je ve finále a nyní bude probíhat implementační fáze – o tomto jsme psali podrobněji. Zatím může být MPEG v klidu a vyvíjet jeho nástupce, již zmíněný formát H.266 alias FVC.Otázkou však zůstává, kdo bude hlavním zákazníkem.

Optická média jsou mrtvá! Tak zní mantra fanoušků streamů, která ne a ne platit. Po až 50GB Blu-rayi s 1080p H.264 videem přišel UHD Blu-ray s UltraHD rozlišením a kapacitou disků až 128 GB. Posledních pár let existuje i nástupnický formát optických disků Archival Disc, který už v názvu naznačuje, že není primárně určen pro hypotetickou distribuci filmů v 8k/H.266, nicméně zde už se bavíme o kapacitě více stovek GB.

Flexibilita streamovacích firem

Pravdou však je, že zájem trhu se přesunul ke službám typu Netflix, kdy je zákazníkovi servírován stream, který v roce 2015 měl určitou kvalitu 4k videa, zatímco v roce 2018 je video ve stejném rozlišení kvalitnější – nejen kvůli implementaci HDR (ať již statického, nebo dynamického), ale kvůli pokroku právě na straně kompresního systému. Však i jistý velký poskytovatel satelitní TV na českém trhu nedávno hlásal, že jeho 1080 DVB-S2 je nyní kvalitnější i při použití stejného formátu videa (H.264), neb nasadili kvalitnější encoder (pomiňme, že se tím jen snaží hasit průšvih jménem „bezplatné DVB-T2 ve 4k“, protože zlevňovat rozhodně nehodlá).

Takže zatímco fanoušek optických disků má nějaký určitý film koupený za 599Kč na Blu-ray disku ve stále stejné kvalitě a „upgrade“ na UHD Blu-ray disk by znamenal investici 899 Kč do nového 12cm kotoučku, uživatel streamovací služby má kvalitu takovou, jakou si zaplatí, ale v průběhu let je maximální dostupná kvalita stále vyšší.

Firmy jako Netflix jsou přitom velmi nekonzervativní co se týče dodržování zaběhlých standardů: je tu lepší kompresní formát? Super, do týdne připíšeme jeho podporu do všech svých nástrojů a naservírujeme to zákazníkovi s veškerou pompou. Primárním kritériem přitom je kvalita versus datový objem (zejména v USA, kde se síťová neutralita neustále otřásá v základech a velcí poskytovatelé internetu si stále chtějí nechat platit za datové přenosy poskytovatelů streamovacích služeb).

Pokud tedy bude AV1 lepší než H.265 (což už dnes víme, že je), firmy jako Netflix přeencodují celý svůj katalog a začnou zákazníkům servírovat kvalitativně nová videa. Pokud bude H.266 lepší než AV1, bude muset ještě navíc nabídnout takové licenční poplatky, aby se to Netflixu (a spol.) vyplatilo v porovnání s ušetřenými datovými přenosy oproti AV1.

Statické obrázky

Za pár let to bude znít neuvěřitelně, ale ano, opravdu byla doba v řádu nemálo let, kdy byl na světě výtečný formát H.264 a jeho výtečná implementace x264 a přitom z ní nevznikl všeobecně používaný obrazový formát, který by trh rychle adoptoval. S H.265 už to je jiné, existuje jeho odvozenina HEIF, které se chopil i Apple (což je v IT oboru důležitý indikátor). AV1 tak má svoji známou statickou odnož AVIF, za kterou stejně jako u AV1 stojí hromada firem včetně Googlu.

O Googlu je v tomto kontextu důležité hovořit stále, neboť tato firma stojí jak za operačním systémem Android (pohání většinu počítačů, které se ve světě prodají – takové ty malé označované termínem „smartphone“) řadou celosvětově běžně používaných služeb jako GMail, Hangouts či YouTube a také má haldu vynikajících vývojářů (ať již původně svých, nebo přišedších s akvizicí On2) a hromadu dolarů, kterými to může zafinancovat.

Významné procento dnešních uživatelů počítačů totiž obsluhuje svůj malý počítač v ruce, poháněný Androidem, kde jsou setřeny rozdíly mezi formáty a mnozí tak ani netuší, jestli mají fotky ve formátu X, Y či Z. Vše totiž funguje k plné spokojenosti, fotky mohou putovat z/na Instagram, Facebook, do Googlích Fotek atd. Mohou být upravovány aplikacemi a logicky čím méně místa v telefonu zabírají, tím lépe (NAND flash paměť není nafukovací, i když se o to firmy jako Micron, Toshiba či Samsung úspěšně snaží – příští telefony Samsung Galaxy mají údajně nabídnout až 1TB úložiště). AVIF je tak logickou volbou, jelikož je prost licenčních poplatků (narozdíl od HEIF, případně budoucího formátu na bázi H.266) a postupně bude do SoC čipů zahrnuta jeho plná hardwarová podpora.

MIF18_Michálek

Firefox a AV1
Autor: David Ježek

Firefox a AV1

A tu také nesmíme opomenout – představuje poslední podstatnou výhodu formátů MPEG z hlediska hotových krabiček (settop boxy, multimediální přehrávače atd.). Jenže kromě toho, že podpora AV1 může být doplněna přímo v rámci ARM architektury, nebo si ji IT giganti podílející se na AV1 dají do vlastních GPU, je nutno zmínit, že od generických ARM čipů poslední dobou firmy dávají spíše ruce pryč a vyvíjí si vlastní CPU a GPU řešení. A nejde přitom o malé hráče: Google, Microsoft, Samsung, Huawei, Apple – bavíme se o nějakých 95+ % podílu na trhu, který tyto firmy drží. Srovnejte sami se seznamem firem, které v Alliance for Open Media sedí. Jsou tam prakticky všichni významní výrobci čipů, všichni významní provozovatelé služeb a všechny významné IT firmy. Chybí snad jen MPEG :-).

Takže abych závěrem odpověděl na otázku položenou v úvodu: ani AV1, ani AVIF svět nijak nezmění, jen učiní život trochu příjemnějším zejména firmám, které až dosud musely platit nekřesťanské poplatky patentovým poolům, jejichž výše s každou další generací formátů MPEG LA rostla a rostla. A jestli i jen díky jejich prosté existenci a široké podpoře zlevní H.266 na opět přijatelné částky, i to bude fajn.

Našli jste v článku chybu?