AV1 - это относительно новый видеокодек, разработанный для видеопотоков. Он предлагает значительные преимущества по сравнению с более распространенными в настоящее время кодеками AVC (H.264) и HEVC (H.265). Во-первых, AV1 является бесплатным и c открытым исходным кодом, в отличие от других вариантов, поскольку он исходит от Alliance for Open Media (AOMedia), созданного в 2015 году с явной целью создания открытой альтернативы. 

Это далеко не первая попытка в этой области, и фактически она построена на плечах своего предшественника с открытым исходным кодом, VP9, и других предыдущих версий. VP9 получил разумное распространение, включая поддержку аппаратного кодирования на многих платформах, но в конечном итоге считается менее эффективным, чем H.265 с аналогичной производительностью. AV1 намного лучше.

AV1 использует "преобразование частоты на основе блоков" для кодирования, как и многие другие форматы. По сути, эти методы делят кадр на небольшие "блоки" групп пикселей, а затем выполняют некоторые математические операции, связанные с преобразованием Фурье, для хранения данных таким образом, чтобы их можно было приемлемо восстановить, без кучи данных, необходимых для описания каждого бита каждого пикселя. AV1 использует решение VP9 в качестве основы, но расширяет его возможности с помощью дополнительных методов.

В случае с AV1 используются так называемые суперблоки размером 128x128 или 64x64 пикселей, которые можно разделить на более мелкие блоки размером 4x4 пикселя. В сочетании с новыми способами разделения блоков, такими как Т-образные формы, процесс кодирования может лучше представлять края объектов с меньшим количеством блочных артефактов. Все это приводит к тому, что видеопоток требует меньшего битрейта (и, следовательно, полосы пропускания) для заданного целевого качества изображения, или более красивое изображение с тем же битрейтом по сравнению с другими кодеками.

Повышение эффективности означает, что AV1 может поддерживать больше функций. AV1 делает потоковое видео HDR 4K с широкой цветовой гаммой намного более доступным. Хотя спрос на него пока невелик, кодек подходит даже для 8K-контента, когда придет время. Его также можно использовать для 360-градусного видео с такими же высокими требованиями к данным.

Однако переключение видеоконтента на AV1 было непростой задачей. Кодирование и декодирование AV1 можно выполнить путем перебора на ЦП с помощью программного обеспечения, но это требует больше вычислительных ресурсов, чем даже H.265 HEVC. Это делает его недоступным для аппаратного обеспечения более низкого уровня, не говоря уже о влиянии на время автономной работы мобильных устройств.

Однако недавно несколько платформ начали включать аппаратное кодирование и декодирование для AV1. Эти специализированные схемы значительно эффективнее, чем может реализовать программное обеспечение. Растущая поддержка декодирования позволяет крупным платформам, таким как YouTube, использовать кодек AV1 для снижения требований к пропускной способности. Мы предполагаем, что это будет распространяться и на платформы, ориентированные на прямые трансляции, такие как Twitch, когда специальные кодировщики будут в руках большего количества создателей контента.

Декодирование AV1 аппаратно поддерживается графическими процессорами AMD RDNA 2 (кроме 6500 XT на базе Navi 24), графическими процессорами NVIDIA GeForce 30-й и 40-й серий, графическими процессорами Intel Xe и Arc, а также мобильными чипами, такими как Samsung Exynos 2100 и 2200, различными SoC MediaTek Dimensity и процессором Google Tensor. Qualcomm отсутствует в этом списке, но указала, что кодек будет поддерживаться в ее чипах Snapdragon, начиная с 2023 года. 

Будущее кодека AV1 выглядит оптимистично. В дополнение к растущей аппаратной поддержке кодека для улучшения видеопотоков, этот кодек использует технологию многоуровневого кодирования, называемую Scalable Video Coding (SVC), что делает его особенно подходящим для видео.