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Was ist der AV1-Codec und warum sollten Sie sich darum kümmern?

¿Qué es el códec AV1 y por qué debería importarle?

Inmitten der öffentlichen Fehde zwischen Roku und Google, hat sich der AV1-Codec als Hauptstreitpunkt herausgestellt. Berichten zufolge zwingt Google Roku, seinen Streaming-Stick mit AV1-Unterstützung herauszubringen, um die Bandbreitenkosten zu senken, aber Roku weigert sich zu sagen, dass dies die Verbraucherkosten erhöhen würde. Was ist also mit dem AV1-Codec, der so viel Verwirrung stiftet? In diesem Artikel erklären wir anschaulich, was der AV1-Codec ist, wo er verwendet wird und ob der neue Codec besser als HEVC ist. Lassen Sie uns also ohne Verzögerung zum Erklärer springen.

AV1-Codec erklärt: Was er für Online-Streaming bedeutet (2021)

Hier haben wir den AV1-Codec erklärt, was seine Hauptmerkmale sind, ob AV1 mit HEVC konkurrieren kann und vieles mehr. Sie können die folgende Tabelle erweitern und mit nur einem Klick zum entsprechenden Abschnitt wechseln.

Was ist AV1-Codec?

AV1 (AOMedia Video 1) ist ein neuer Video-Codec in der Medienbranche, der durch seine Effizienz Wellen schlägt. Es wurde von der Alliance for Open Media (AOMedia) entwickelt – einem Konsortium, dem Google, Apple, Facebook, Netflix, Amazon, Mozilla, Samsung und viele andere große Player angehören. Das Hauptmerkmal dieses Video-Codecs ist, dass er es ist Open-Source und lizenzfrei.

In der Welt der Online-Medienbereitstellung spielen Codecs eine sehr wichtige Rolle. Derzeit ist H.264 (MPEG-4) der vorherrschende Codec, gefolgt von H.265 (allgemein bekannt als HEVC). Beide Codecs wurden von einer Gruppe entwickelt, die hauptsächlich von Samsung, General Electric, Dolby, Nippon Telegraph and Telephone und anderen geleitet wird. Abgesehen davon sind diese Codecs gebührenpflichtige Standards und erfordern dies von den Anbietern zahlen eine ausgehandelte Lizenzgebühr.

Wie wir wissen, nimmt der Videokonsum im Internet rasant zu, daher brauchten Streaming-Unternehmen einen gebührenfreien Codec, um den hohe Kosten für die Bereitstellung von Online-Medien. Aus diesem Grund haben sich namhafte Unternehmen aus dem Silicon Valley zusammengetan, um eine Alternative zu MPEG-4 zu entwickeln. Abgesehen davon ist das Beste am AV1-Codec, dass er effizienter ist als HEVC- oder H.264-Standards. Ich habe die Leistung von AV1 besprochen und im nächsten Abschnitt mit HEVC verglichen.

Die Technologie hinter AV1

Der AV1-Codec basiert auf dem VP9-Codec von Google. Es fügt jedoch mehr Codierungsoptionen für Encoder hinzu, wodurch sie sich besser an verschiedene Arten von Eingaben anpassen können.

Um Ihnen eine wirklich einfache Erklärung des Prozesses zu geben, den Encoder beim Codieren von Videos mit dem AV1-Codec verwenden, lassen Sie mich es Ihnen in Laiensprache erklären. Für den Anfang der Encoder unterteilt Frames in gleich große Blöcke von 128×128 oder 64×64 Pixel. Diese werden als „Superblöcke“ bezeichnet und sind nach verschiedenen Mustern weiter in kleinere Blöcke unterteilt.

Diese Muster können 4×4 (rekursiv), horizontal geteilt (4:1), vertikal geteilt (1:4) oder T-förmige Muster sein, die ursprünglich für den VP10-Codec entwickelt wurden. Diese Partitionen werden dann quantisiert und in einen Bitstrom codiert.

Decoder nehmen diesen codierten Informationsstrom und führen ihn mit Dingen wie Vorhersagen, Schleifenfilterung und Filmkörnungssynthese zurück, um einen Ausgangsframe zu bilden.

AOMedia Video 1 (AV1) Spezifikationen

Der AV1-Codec kann derzeit unterstützt bis zu 8K bei 120 FPS Video. Dies könnte jedoch in Zukunft zunehmen, wenn mehr Ebenen definiert werden. Der AV1-Codec selbst verfügt über drei Profile für Decoder sowie mehrere Decoderstufen von 2.0 bis 6.3.

AV1-Profile

Wie oben erwähnt, gibt es drei Profile innerhalb der AV1-Spezifikation — Main, High und Professional.

Das Hauptprofil unterstützt 4:0:0 (Graustufen) und 4:2:0 (Viertel) Chroma-Sampling in 8 Bit oder 10 Bit Tiefe. Das hohe Profil unterstützt 4:0:0-, 4:2:0- und 4:4:4-Chroma-Sampling in 8-Bit- oder 10-Bit-Tiefe. Das Professional-Profil hingegen unterstützt 8-Bit-, 10-Bit- und 12-Bit-Tiefe und fügt 4:2:2 (halb) und 4:4:4 Chroma-Subsampling hinzu.

AV1-Ebenen

Bislang wurden innerhalb der AV1-Spezifikation insgesamt 14 Stufen definiert (zwischen 2.0 und 6.3). Diese Ebenen spezifizieren MaxPicSize, MaxHSize, MaxVSize, Decodierrate, Header, Bitrate und mehr für die Decoder – indirekt diktieren sie die Auflösungen, die mit dem AOMedia Video 1-Codec decodiert werden können.

So unterstützt beispielsweise Level 2.0 Auflösungen wie 426×240 bei 30FPS. Level 4.0 unterstützt 1920 × 1080 (Full HD-Auflösung) bei 30 FPS, Level 5.1 unterstützt 3840 × 2160 bei 60 FPS, während Level 6.2 7680 × 4320 (8K) bei 120 FPS unterstützt.

Ist der AV1-Codec besser als HEVC?

Für Video-Codecs gibt es zwei Metriken, mit denen Sie die Leistung messen können — die Qualität und die Bitrate. Wenn es Ihnen gelingt, die Bitrate zu senken, ohne die Videoqualität zu beeinträchtigen, haben Sie einen sehr guten Datenkomprimierungsalgorithmus. In diesem Sinne ist der AV1-Codec bei der Datenkomprimierung 30 % besser als HEVC. Das bedeutet, dass der AV1-Codec bei gleicher Videoqualität die Bitrate um 30 % reduziert, was für Online-Streaming-Unternehmen ein erheblicher Rückgang ist.

Das 4K-Standardlogo

Eine niedrigere Bitrate bedeutet eine geringere Bandbreite, was die Serverkosten für Unternehmen wie YouTube, Netflix usw. senkt. Unternehmen müssen weniger Daten auf ihren Servern speichern und die Verbraucher können dies Sparen Sie Daten, selbst wenn Sie HD-Inhalte ansehen. Beachten Sie, dass der HEVC-Codec nicht der Top-Player im Online-Streaming ist, stattdessen wird seine ältere Version H.264 zusammen mit Googles hauseigenem VP9-Codec fast überall verwendet. Und wenn man H.264 mit AV1 vergleicht, dann wird der Abstand noch größer. AV1 ist 50 % bzw. 25 % besser als H.264 bzw. VP9.

Allerdings ist bei AV1 nicht alles rosig, und es gibt ein wichtiges Problem, das seine Einführung im Internet behindert. Während in Bezug auf die Datenkomprimierung AV1 viel besser ist, wenn wir uns das ansehen Zeit, die zum Codieren eines Videos benötigt wird, dauert es viel länger als bei HEVC oder H.264. Grundsätzlich dauert der Export eines Videos im AV1-Codec erheblich länger – mehr als doppelt so lang – als bei einem HEVC/H.264-Video.

Dies liegt hauptsächlich daran, dass der AV1-Codec eine Hardwarecodierung erfordert und derzeit nur sehr wenige Chips eine hardwarebasierte AV1-Codierung unterstützen. Andererseits nutzen HEVC oder H.264 die hardwarebasierte Codierung, die die Verarbeitungszeit erheblich verkürzt.

Mediatek Dimensity 1000 Chip

Auf Smartphones unterstützen derzeit nur wenige SoCs die AV1-Decodierung. Dazu gehören das Dimensity 1000 sowie das Exynos 2100. Daher gibt es nicht viele Smartphones, die eine hardwarebasierte AV1-Decodierung durchführen können, obwohl die Zahl langsam wächst.

Inzwischen haben Nvidia und Intel einige ihrer High-End-Chips mit AV1-Codierungsunterstützung angekündigt, und AMD hat sich ebenfalls zusammengetan, um Mid-Tier-Chips mit beschleunigter AV1-Unterstützung auf den Markt zu bringen.

Wo wird AV1 derzeit verwendet?

Obwohl AV1 ein Problem mit der Hardware-Decodierung hat, haben eine Reihe von Plattformen, Geräten und Diensten damit begonnen, die AV1-Codierung zu unterstützen. Dies liegt vor allem an den deutlich niedrigeren Bitraten, die AV1 für qualitativ hochwertige Inhalte im Vergleich zu HEVC-, H.265- oder H.264-codierten Videos benötigt. Werfen wir einen Blick darauf, welche Geräte, Dienste und Plattformen den AV1-Codec ab sofort unterstützen.

Geräte, die AV1 unterstützen

  • Samsung Galaxy S21-Serie (Exynos 2100)
  • Dimension 1000
  • Roku Ultra
  • LG 8K-Fernseher
  • 8K-Fernseher von Samsung
  • Grafikkarten der RTX 30-Serie

Darüber hinaus hat Google vorgeschrieben, dass jedes Gerät, das Android TV verwenden möchte, einen integrierten AV1-Decoder haben muss. Die Frist für die Einhaltung war Anfang dieses Jahres im März. Wir sollten also sehen, dass viele Smart-TVs mit Hardware-Unterstützung für die AV1-Decodierung auf den Markt kommen.

Streaming-Dienste, die AV1 unterstützen

  • Netflix
  • Youtube
  • Vimeo
  • Twitch (voraussichtlich 2022/23)
  • IQIYI

Browser, die AV1 unterstützen

  • Chrom 70+
  • Oper 57+
  • Tapfer
  • Vivaldi
  • Firefox 67+
  • Microsoft Edge (erfordert das AV1-Videoerweiterungs-Add-on)

Plattformen/Betriebssysteme mit AV1-Unterstützung

Notiz: Apple-Geräte, einschließlich iPhones, iPads und Macs, unterstützen AV1 nicht nativ; Das Unternehmen entscheidet sich stattdessen für die Unterstützung von HEVC.

Apps und Videoplayer, die AV1-Decodierung unterstützen

  • VLC
  • MPV
  • PotPlayer
  • Google Duo verwendet AV1 für Videoanrufe

Videobearbeitungssoftware mit AV1-Unterstützung

  • DaVinci-Entschließung

Fazit: Was ist die Zukunft von AV1?

Da immer mehr Chipsätze mit hardwarebasierter AV1-Codierungs-/Decodierungsunterstützung ausgestattet sind, werden die Dinge für die Einführung von AV1 besser aussehen. Wir sollten nicht vergessen, dass AV1 ein ziemlich neuer Standard ist. Die Entwicklung wurde 2015 gestartet, sodass wir für die Massenadoption weitere 2-3 Jahre warten sollten. Android-Fernseher, einschließlich Google TV, werden ebenfalls mit der Unterstützung von AV1 beginnen, nachdem ARM die AV1-Spezifikationen in sein SoC-Design integriert hat.

Selbst Low-End- und Mid-Tier-Chips werden in den nächsten Jahren beginnen, die AV1-Decodierung zu unterstützen. Es sieht so aus, als ob die Zukunft des Streamings mit niedriger Bitrate und hoher Qualität nicht weit entfernt ist. Also, was denkst du über den AV1-Codec? Lass es uns in den Kommentaren wissen.

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