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如果你一直关注有关谷歌Chromecast HD发布的消息,你可能已经看到了很多关于支持AV1编解码器的传闻。虽然它确实是像H264和VP9这样的编解码器向前迈出的一大步,但还有更多的故事要讲。AV1,也被称为amedia Video 1,于2018年3月首次发布,在整个行业的采用过程中一直很缓慢。这是AV1的整个故事,它是如何比VP9和H.264改进的,以及为什么它很重要。

AV1是什么?

AV1是由开放媒体联盟(Alliance for Open Media)开发的编解码器,该联盟由众多技术领域的公司组成。它的主要优点是免版税(因此,公司可以在他们的软件中免费实现它),并且它比VP9和H264之类的产品节省了很多。Facebook工程在2018年进行了测试,得出的结论是,AV1参考编码器的数据压缩率分别比libvpx-vp9、x264 High profile和x264 Main profile高34%、46.2%和50.3%。这意味着对于那些连接速度较慢的用户,您可能能够享受到比以前更高的质量,而对于那些连接速度较快的用户,您将能够在相同的连接速度下获得更高的比特率。

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第一个支持AV1解码的智能手机芯片组是联发科dimenity1000,它支持高达4K 60 FPS。Nvidia Geforce 3000系列支持解码,新的Nvidia Geforce 4000系列支持编码和解码,三星的Exynos 2100/2200也支持AV1解码。业界对AV1解码的支持正在缓慢增长,Chromecast HD的芯片组也支持AV1解码。我们联系谷歌寻求评论,得到的答复是,配备谷歌高清电视(Google TV)的Chromecast支持AV1。

不仅如此,桌面上的YouTube也支持AV1,只要你使用兼容的浏览器,你就可以在你的帐户设置中启用它。事实上,该公司已经为AV1视频的编码设计了自己的芯片,该芯片将用于YouTube的数据中心。该芯片代号为“Argos”,是第二代视频(转换)编码单元(VCU),可以将上传到平台的视频转换为各种压缩格式,并针对不同的屏幕尺寸进行优化。谷歌声称其新的Argos VCU处理视频的效率是传统服务器的20-33倍。

AV1的历史

AV1背后的背景以及创建它的原因也很重要。VP9是谷歌开发的一种免版税的编解码器,任何人都可以使用,因为它是免版税的,所以它可以在任何需要它的平台或服务上实现。YouTube在任何支持它的设备上都使用了这种编解码器(因为这意味着谷歌可以节省大量带宽),它甚至被Netflix、Twitch和Vimeo等视频点播服务所采用。

然而,由于谷歌在采用更好的压缩算法以减少其数据中心的带宽使用方面有既得利益,它开始研究VP10——VP9的继任者。当你计算数十亿分钟的视频时,每个视频压缩的微小增加可以带来巨大的成本节约和用户体验的重大改善。谷歌宣布,他们计划在2016年发布VP10,然后每18个月发布一次更新,以确保稳定进展。谷歌甚至开始发布VP10的代码,但该公司宣布取消VP10,并成立了开放媒体联盟(AOMedia)。

开放媒体联盟包括从处理器设计者(AMD、Arm、Broadcom、Chips&Media、英特尔、英伟达)到浏览器开发者(谷歌、微软和Mozilla),再到流媒体和视频会议服务商(Adobe、亚马逊、BBC研发、思科、Netflix、Youtube)。所有这些公司都提供了对AV1的某种形式的支持,可能是通过芯片组中引入的硬件解码器,在浏览器中实现解码器,或者在流媒体服务中使用编解码器。

AV1与HEVC/H265

AV1和HEVC (High-Efficiency Video Coding),也就是H.265最大的区别在于授权。为了推出具有HEVC支持的产品,您需要从至少四个专利池(MPEG LA、HEVC Advance、Technicolor和Velos Media)以及许多其他公司获得许可,其中许多公司不提供标准许可条款,而是需要您协商条款。

对于谷歌Chrome、Opera、Netflix、亚马逊视频、思科WebEx Connect、Skype等产品来说,这些高昂的版税已经是个问题,而且它们完全排除了HEVC作为Mozilla Firefox等项目的选择。这是因为它违背了Firefox项目的多个核心价值:Firefox需要免版税,以便在许多自由/开源软件项目中发布,而HEVC的使用会阻止它;Mozilla相信一个自由开放的网络,如果你提倡专利阻碍的标准,这是不可能的。即使忽略这两个问题,Mozilla也无法承担在版税和必要的授权协议谈判上浪费数亿美元的成本。

一个有趣的事实是,直到几年前,正是这些问题让Firefox(和Chromium)甚至无法在许多平台上支持原生H.264播放。而且它仍然需要Linux上的插件。在21世纪30年代(甚至更晚)专利到期之前,Firefox甚至不太可能支持HEVC。即使到今天,Firefox也只支持H.264,这要感谢思科通过OpenH264为Mozilla支付了所有的许可费用,以便在市场上对H.264进行标准化,直到下一代编解码器准备好。在Mozilla视频编解码器指南中,该公司表示:“Mozilla将不支持HEVC,因为它受到专利的阻碍。”到目前为止,只有Edge和ie支持原生HEVC播放,并且只在支持解码的特定硬件上支持。

在效率方面,这两种编解码器是针锋相对的。它们的效率基本上是不相上下的(尽管测试表明AV1略微领先),但有一个问题——由于缺乏硬件编码能力,AV1通常需要更长的时间来编码。滑铁卢大学在2020年发现,虽然在编码4K视频时,AV1比HEVC节省了9.5%的比特率,但AV1视频的编码时间也比AVC长590倍。相比之下,HEVC只花了4.2倍的时间。这些测试显然是在AV1生命周期的早期运行的,当时硬件支持还没有真正可用。

AV1的未来

随着越来越多的设备支持硬件解码,AV1很可能会成为高质量压缩视频播放的先驱。考虑到HEVC只支持一种桌面浏览器(现在ie已经死了),AV1显然是未来VP9的继任者。随着支持的增长,越来越多的设备将最终使用它。在AOM存储库中已经有一些关于AV2的实验标记,并且去年已经向存储库提交了一个“AV2研究的起始锚”,这表明我们将来也会看到迭代。

对于那些想要预装Android 14的智能手机的人(当Android 14发布时),你会很高兴地知道它很可能需要AV1的支持。高通的Snapdragon 8 Gen 2和联发科的Dimensity 9000系列都支持AV1,所以从这个意义上讲,不再存在任何硬件限制。

为什么AV1对谷歌Chromecast HD很重要?

如果你想买谷歌Chromecast HD,你可能会关心AV1的一个重要原因——那就是你的网络功能。如果你买的是高清版而不是4K版,你这么做可能有几个原因,其中一个可能是你的互联网没有4K流媒体的带宽。如果是这样的话,那么你可能会有带宽意识,AV1意味着你可以从Chromecast中获得更高的比特率视频。这将导致更好的视频质量在相同的数据速率,你的互联网已经支持。

The new Chromecast with Google TV is a simple and relatively affordable streaming device for casual users.
Chromecast与谷歌电视
Google Chromecast配Google TV (HD)

带有谷歌电视(HD)的Chromecast是一款更便宜的Chromecast,只能播放1080p的内容,但对很多人来说,这已经足够了。

不仅如此,还有一个更重要的原因,那就是它是第一款真正支持AV1的主流电视适配器。Roku在一定程度上是主流,但在某些地区很难买到,Fire TV Stick 4K Max是目前唯一的选择。到目前为止,谷歌的电视加密狗生态系统是其中最充实的,因此,AV1的加入也是一件非常重要的事情。它将AV1作为一种选择合法化,并可能推动其他公司也以其他方式支持AV1。