La risposta esente da royalty di Google a HEVC: uno sguardo ad AV1 e al futuro dei codec video

Quasi 5 anni fa Google ha rilasciato per la prima volta VP9, ​​il codec video gratuito che mirava a sostituire H.264 come codec principale per lo streaming online e il consumo dei media. Mentre VP9 non ha avuto completamente successo in questo compito, ha gettato le basi per il codec di prossima generazione di Google, AOMedia Video 1 (AV1), che sembra estremamente promettente.

Quando VP9 è stato rilasciato per la prima volta, c'erano sostanziali dubbi su come sarebbe andato contro l'imminente codec HEVC, che era supportato dagli stessi gruppi che hanno portato alla popolarità di H.264 su TrueMotion VP3 di On2, Theora di Xiph, VC-1 di Microsoft e molti altri . Eppure, eccoci qui 5 anni dopo, e VP9 ha preso d'assalto il mondo. Mentre HEVC non è riuscito a trovare il supporto software, con Edge che è l'unico browser Internet principale a supportarlo (e anche in questo caso, solo su alcuni processori), VP9 è ora inserito in tutti i browser Web moderni ad eccezione di Safari, e la sua natura libera da royalty ha è stato un fattore chiave nel creare quella situazione.

Per spedire un prodotto con supporto HEVC, è necessario acquisire licenze da almeno quattro pool di brevetti (MPEG LA, HEVC Advance, Technicolor e Velos Media) e da numerose altre società, molte delle quali non offrono condizioni di licenza standard (invece ti richiede di negoziare i termini), che possono potenzialmente costare centinaia di milioni di dollari (e questo dopo i recenti drastici tagli alle commissioni di royalty HEVC). Mentre quelle ripide royalties erano già problematiche per prodotti come Google Chrome, Opera, Netflix, Amazon Video, Cisco WebEx Connect, Skype e altri, escludono completamente HEVC come opzione per progetti come Mozilla Firefox, entrambi a livello economico (Firefox semplicemente non può permettersi di sprecare centinaia di milioni di dollari in royalties e centinaia di ore uomo negoziando tutti gli accordi di licenza necessari), a livello pratico (Firefox deve essere esente da royalty per essere spedito in molti progetti FOSS) e su un piano ideologico livello (Mozilla crede in un web libero e aperto, e ciò non è possibile se si promuovono standard gravati da brevetti).

Tali problemi hanno impedito a Firefox (e Chromium) di includere anche la riproduzione H.264 nativa su molte piattaforme fino a un paio di anni fa (con il quale richiede ancora un plug-in su Linux) e probabilmente impediranno a Firefox di supportare HEVC fino a quando i suoi brevetti non scadono nel Anni '30 (o forse anche più tardi). Ancora oggi, Firefox supporta H.264 in modo nativo solo grazie all'offerta Cisco di pagare tutti i costi di licenza per Mozilla tramite OpenH264, al fine di standardizzare H.264 per lo streaming sul mercato fino a quando il codec di prossima generazione non fosse pronto.

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Confronto di artefatti di compressione in VP9, ​​VP8, AVC e HEVC, creati da Flugaal

E questo ha aperto le porte a VP9. Essendo esente da royalty, VP9 è stato in grado di essere implementato su qualsiasi piattaforma o servizio che lo desiderasse e sta riscontrando anche un notevole supporto per l'accelerazione hardware. Oltre a utilizzarlo su YouTube su qualsiasi dispositivo in grado di supportarlo (poiché l'utilizzo della larghezza di banda ridotta comporta un enorme risparmio sui costi per Youtube), il contenitore WebM (che supporta video e audio VPx in Opus o Vorbis) sostituisce .gif con video silenziosi che sono sostanzialmente più piccoli su siti come imgur e gfycat, è utilizzato in Wikipedia, è stato adottato da Skype (che è stato il motore dello sviluppo di Opus) e persino adottato da Netflix (a partire dai loro download per la visualizzazione offline e passare al loro streaming regolare in futuro).

Tuttavia, VP9 da solo non era abbastanza . Google vuole una compressione ancora migliore, specialmente per Youtube e Duo, dove un piccolo aumento della compressione video può comportare enormi risparmi sui costi e un notevole miglioramento dell'esperienza dell'utente. Quindi Google ha messo insieme un piano per aggiornare rapidamente la loro linea di codec VPx, come fanno con Chrome e alcuni dei loro altri prodotti. Google ha annunciato di aver pianificato di rilasciare VP10 nel 2016 e quindi di rilasciare un aggiornamento ogni 18 mesi per garantire una progressione costante. È arrivato al punto in cui Google ha persino iniziato a rilasciare il codice per VP10, e poi improvvisamente Google ha annunciato la cancellazione di VP10 e ha formato l'Alleanza per Open Media (AOMedia).

Nonostante HEVC e VP9 siano i due più popolari codec di prossima generazione, non erano i soli. Cisco stava sviluppando Thor per l'uso nei suoi prodotti di videoconferenza e Xiph stava sviluppando Daala (un codec progettato per essere sostanzialmente diverso da tutti i codec precedenti, al fine di prevenire qualsiasi possibilità di rivendicazione di brevetti). Tutti e tre i codec (Thor, Daala e VP9 / VP10) sembravano abbastanza promettenti, ma gli sforzi divisi stavano soffocando il loro sviluppo e l'adozione, quindi le tre organizzazioni si sono unite e hanno unito i loro codec in uno (AV1), creando l'Alleanza per Open Media per favorire lo sviluppo e l'adozione di questo codec comune. AV1 mira a prendere le parti migliori di ciascuno di questi tre codec e unirli in un pacchetto esente da royalty che chiunque può implementare.

Mentre ci vuole del tempo per unire insieme Thor, Daala e VP10, la prima beta pubblica per AV1 rilasciata a metà 2016, il bitstream dovrebbe essere finalizzato entro la fine dell'anno, e sembra che l'Alleanza per Open Media si stia preparando fino a promuovere AV1. Alcuni degli sviluppatori coinvolti stanno iniziando a tenere discorsi pubblici (come questo a FOSDEM) e sembra che Google potrebbe promuoverlo a Google I / O questa settimana.

Schemi di partizionamento a forma di T, uno dei tanti progressi in AV1

Tale supporto non viene nemmeno da Google. L'Alleanza per Open Media comprende chiunque, dai progettisti di processori (AMD, ARM, Broadcom, Chips & Media, Intel, Nvidia, ecc.) Agli sviluppatori di browser (Google, Microsoft e Mozilla) ai servizi di streaming e videoconferenza (Adobe, Amazon, BBC R&D, Cisco, Netflix, Youtube, ecc.). Si prevede che queste aziende porteranno la loro forza sostanziale per implementare il supporto AV1, con i primi servizi di streaming che dovrebbero essere pronti entro 6 mesi dalla finalizzazione del formato bitstream e che i primi decodificatori hardware dovrebbero essere pronti entro 12 mesi. Questo da solo porterà un sostanziale supporto hardware per AV1 abbastanza rapidamente, tuttavia se tutto si allinea, potremmo anche vedere un'accelerazione parziale dell'hardware backport su hardware già esistente, come quello che è successo con VP9, ​​che sarebbe un enorme impulso per la compatibilità.

Lo streaming video è un enorme blocco del traffico Internet totale e anche un paio di miglioramenti nella compressione possono avere enormi effetti sia sulla rete nel suo insieme, sia sull'esperienza dell'utente per quella specifica applicazione. AV1 e Opus consentiranno di avere video di qualità decente su connessioni a throughput inferiore (aprendo lo streaming video per più situazioni e più mercati) e consentiranno una qualità ancora migliore rispetto a prima su connessioni a throughput elevato. Inoltre, sono entrambi progettati pensando all'uso su reti cellulari, con AV1 e Opus che apportano enormi miglioramenti nel modo in cui si adattano al variare della velocità di connessione, per non parlare delle risoluzioni più elevate, dei frame rate più elevati, dello spazio colore espanso, del supporto HDR (che essere vitale per servizi come Netflix, Youtube e Amazon Video per sfruttare appieno i nuovi display su dispositivi come Samsung Galaxy S8 e LG G6, con questi ultimi ora in grado di sfruttare il supporto HDR recentemente aggiunto di Netflix nei dispositivi mobili ) e una latenza inferiore che abiliteranno una volta combinati nel contenitore WebM.

Naturalmente, i gruppi che promuovono HEVC non resteranno seduti pigramente mentre ciò accade. Hanno già iniziato a minacciare di avviare controversie sui brevetti contro AV1 una volta rilasciato, e l'Alleanza per Open Media farà di tutto per assicurarsi che ciò non accada. Stanno eseguendo una revisione approfondita del codice legale di AV1 per assicurarsi che non violi alcun brevetto detenuto da MPEG LA, HEVC Advance, Technicolor, Velos Media e altri. Quella forma di revisione del codice ha avuto molto successo per VP8 e VP9, ​​entrambi sopravvissuti a tutte le sfide legali. Le azioni di MPEG LA contro VP8 e VP9 sono state ritenute potenzialmente prive di fondamento giuridico e invece puramente anticoncorrenziali. Il DoJ stava indagando sulle azioni di MPEG LA fino a quando non hanno deciso di abbandonare la causa e dare a Google il permesso di concedere in sub-licenza il pool di brevetti di MPEG LA a tutti gli utenti di VP8 o VP9. Mentre probabilmente vedremo tentativi simili di fermare AV1, il pool di brevetti sostanzialmente ampliato di Google e il numero sostanzialmente aumentato di aziende che supportano il codec (grazie all'Alleanza per Open Media) dovrebbero entrambi fare molto per garantire che vengano trattati in breve ordine.

È davvero emozionante vedere i miglioramenti che AV1 sta apportando alla codifica video, soprattutto perché è esente da royalty. Il massiccio supporto che sta ricevendo (anche prima del rilascio) significherà grandi cose anche per il futuro dello streaming video e della registrazione locale. I miglioramenti di AV1 porteranno una migliore trasmissione live di eventi, una migliore chat video (tramite WebRTC), file più piccoli per l'archiviazione locale, qualità inaudita per lo streaming video (come HDR 4K di alta qualità su una rete cellulare) e potenzialmente altri usi che non ci abbiamo ancora pensato, soprattutto se abbinato alle velocità migliorate delle reti mobili 5G e WiFi 802.11ax. Soprattutto, AV1 è solo l'inizio. Google aveva in programma versioni rapide per VPx al fine di vedere miglioramenti costanti (con dispositivi che utilizzano il tag HTML5 Video per ricevere la versione di massima qualità che supportano), e potremmo non dover aspettare molto prima di vedere parlare di un incremento aggiornare ad AV2.


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