คำตอบที่ปราศจากค่าลิขสิทธิ์ของ Google สำหรับ HEVC: ดู AV1 และอนาคตของตัวแปลงสัญญาณวิดีโอ

เกือบ 5 ปีที่แล้ว Google เปิดตัว VP9 ซึ่งเป็น codec วิดีโอปลอดค่าลิขสิทธิ์ที่มีวัตถุประสงค์เพื่อแทนที่ H.264 เป็น codec หลักสำหรับการสตรีมออนไลน์และการใช้สื่อ ในขณะที่ VP9 ไม่ประสบความสำเร็จอย่างสมบูรณ์ในงานดังกล่าว แต่ได้วางรากฐานสำหรับตัวแปลงสัญญาณรุ่นต่อไปของ Google AOMedia Video 1 (AV1) ซึ่งกำลังมองหาแนวโน้มอย่างมาก

เมื่อ VP9 เปิดตัวครั้งแรกมีข้อสงสัยมากมายเกี่ยวกับวิธีที่จะรับมือกับตัวแปลงสัญญาณ HEVC ที่กำลังจะมาซึ่งได้รับการสนับสนุนจากกลุ่มเดียวกันที่นำไปสู่ความนิยมของ H.264 เหนือ TrueMotion VP3 ของ On2 ของ Theophage Theora ของ Microsoft, VC-1 ของ Microsoft . และตอนนี้เราอยู่ที่นี่ 5 ปีต่อมาและ VP9 ได้นำพาโลกโดยพายุ ในขณะที่ HEVC ล้มเหลวในการค้นหาการสนับสนุนซอฟต์แวร์ด้วย Edge เป็นเบราว์เซอร์อินเทอร์เน็ตหลักเพียงตัวเดียวที่ให้การสนับสนุน (และแม้กระทั่งในโปรเซสเซอร์บางตัวเท่านั้น) ตอนนี้ VP9 ถูกนำไปใช้กับเว็บเบราว์เซอร์สมัยใหม่ทุกรุ่นยกเว้น Safari และธรรมชาติ เป็นปัจจัยสำคัญในการสร้างสถานการณ์นั้น

ในการจัดส่งผลิตภัณฑ์ด้วยการสนับสนุน HEVC คุณจะต้องได้รับใบอนุญาตจากแหล่งรวมสิทธิบัตรอย่างน้อยสี่แห่ง (MPEG LA, HEVC Advance, Technicolor และ Velos Media) รวมถึง บริษัท อื่น ๆ อีกมากมายซึ่งส่วนใหญ่ไม่ได้เสนอเงื่อนไขการออกใบอนุญาตมาตรฐาน (แทนที่จะกำหนดให้คุณต้องเจรจาเงื่อนไข) ซึ่งอาจมีค่าใช้จ่ายหลายร้อยล้านดอลลาร์ (และหลังจากการลดค่าธรรมเนียมค่าภาคหลวง HEVC ล่าสุด) ในขณะที่ค่าลิขสิทธิ์ที่สูงชันเหล่านี้เป็นปัญหาสำหรับผลิตภัณฑ์เช่น Google Chrome, Opera, Netflix, Amazon Video, Cisco WebEx Connect, Skype และอื่น ๆ พวกเขาไม่รวม HEVC เป็นตัวเลือกสำหรับโครงการเช่น Mozilla Firefox ทั้งในระดับเศรษฐกิจ (Firefox เพียง ไม่สามารถเสียค่าใช้จ่ายหลายร้อยล้านดอลลาร์สำหรับค่าลิขสิทธิ์และชั่วโมงการทำงานหลายร้อยชั่วโมงในการเจรจาข้อตกลงการอนุญาตที่จำเป็นทั้งหมด) ในระดับการปฏิบัติ (Firefox ต้องปลอดค่าลิขสิทธิ์เพื่อจัดส่งในโครงการ FOSS จำนวนมาก) และอุดมการณ์ ระดับ (Mozilla เชื่อในเว็บฟรีและเปิดและเป็นไปไม่ได้ถ้าคุณส่งเสริมมาตรฐานที่ได้รับสิทธิบัตร)

ปัญหาเหล่านั้นทำให้ Firefox (และ Chromium) รวมถึงการเล่น H.264 ดั้งเดิมบนแพลตฟอร์มหลายแห่งจนกระทั่งเมื่อสองสามปีที่ผ่านมา (โดยยังคงต้องใช้ปลั๊กอินบน Linux) และมีแนวโน้มที่จะป้องกัน Firefox จากการสนับสนุน HEVC จนกว่าสิทธิบัตรจะหมดอายุ ยุค 2030 (หรืออาจภายหลัง) แม้กระทั่งทุกวันนี้ Firefox ก็รองรับเพียง H.264 เท่านั้นเนื่องจากข้อเสนอของซิสโก้ในการจ่ายค่าลิขสิทธิ์ทั้งหมดสำหรับ Mozilla ผ่าน OpenH264 เพื่อที่จะสร้างมาตรฐาน H.264 สำหรับการสตรีมมิ่งทั่วทั้งตลาดจนกว่า codec รุ่นต่อไปจะพร้อมใช้งาน

//www.xda-developers.com/files/2017/05/VP9-vs-VP8-vs-AVC-vs-HEVC-compression-artifact-comparison.webm

เปรียบเทียบการบีบอัดส่วนต่าง ๆ ใน VP9, ​​VP8, AVC และ HEVC ที่สร้างโดย Flugaal

และนั่นเป็นการเปิดประตูสำหรับ VP9 ด้วยการปลอดค่าลิขสิทธิ์ VP9 จึงสามารถนำไปใช้กับแพลตฟอร์มหรือบริการใด ๆ ที่ต้องการและจะเห็นการสนับสนุนการเร่งด้วยฮาร์ดแวร์จำนวนมากเช่นกัน นอกเหนือจาก Youtube ที่ใช้บนอุปกรณ์ใด ๆ ที่สามารถรองรับได้ (เนื่องจากการใช้แบนด์วิดท์ที่ลดลงเป็นการประหยัดต้นทุนจำนวนมากสำหรับ Youtube) WebM container (ซึ่งรองรับวิดีโอ VPx และเสียงใน Opus หรือ Vorbis) ก็แทนที่. gifs ด้วยวิดีโอเงียบ ที่มีขนาดเล็กกว่าอย่างมากในเว็บไซต์เช่น imgur และ gfycat มีการใช้งานทั่วทั้ง Wikipedia ซึ่งได้รับการรับรองจาก Skype (ซึ่งเป็นแรงผลักดันที่อยู่เบื้องหลังการพัฒนาของ Opus) และมันยังถูกนำมาใช้โดย Netflix (เริ่มต้นด้วยการดาวน์โหลด และย้ายไปยังการสตรีมปกติในอนาคต)

อย่างไรก็ตาม VP9 เพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ Google ต้องการการบีบอัดที่ดียิ่งขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ Youtube และ Duo ที่การบีบอัดวิดีโอเพิ่มขึ้นเล็กน้อยสามารถทำให้ประหยัดค่าใช้จ่ายได้มากและปรับปรุงประสบการณ์ผู้ใช้เป็นอย่างมาก ดังนั้น Google จึงได้วางแผนที่จะอัพเดท VPx codec line อย่างรวดเร็วเช่นที่พวกเขาทำกับ Chrome และผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ของพวกเขา Google ประกาศว่าพวกเขาวางแผนที่จะเปิดตัว VP10 ในปี 2559 จากนั้นจะปล่อยการอัปเดตทุก ๆ 18 เดือนเพื่อให้มั่นใจว่าการดำเนินงานจะมั่นคง มันมาถึงจุดที่ Google เริ่มปล่อยโค้ดสำหรับ VP10 และทันใดนั้น Google ก็ ประกาศยกเลิก VP10 และก่อตั้ง Alliance for Open Media (AOMedia)

แม้ว่า HEVC และ VP9 จะเป็นตัวแปลงสัญญาณรุ่นใหม่ที่ได้รับความนิยมมากที่สุด แต่ก็ไม่ใช่ตัวแปลงสัญญาณเพียงตัวเดียว ซิสโก้กำลังพัฒนา Thor เพื่อใช้ในผลิตภัณฑ์การประชุมผ่านวิดีโอและ Xiph กำลังพัฒนา Daala (ตัวแปลงสัญญาณที่ออกแบบมาให้แตกต่างจากตัวแปลงสัญญาณรุ่นก่อนหน้านี้ทั้งหมดเพื่อป้องกันความเป็นไปได้ในการอ้างสิทธิ์ในสิทธิบัตร) ตัวแปลงสัญญาณทั้งสาม (Thor, Daala และ VP9 / VP10) ดูค่อนข้างมีความหวัง แต่ความพยายามแยกได้ขัดขวางการพัฒนาและการยอมรับดังนั้นทั้งสามองค์กรจึงรวมตัวกันและรวมตัวแปลงสัญญาณเป็นหนึ่งเดียว (AV1) และสร้างพันธมิตรสำหรับ Open Media เพื่อส่งเสริมการพัฒนาและการยอมรับตัวแปลงสัญญาณร่วมนี้ AV1 มุ่งมั่นที่จะนำส่วนที่ดีที่สุดของตัวแปลงสัญญาณทั้งสามตัวนั้นมารวมเข้าด้วยกันเป็นแพ็คเกจที่ไม่มีค่าลิขสิทธิ์ที่ทุกคนสามารถนำไปใช้ได้

ในขณะที่ใช้เวลาในการรวม Thor, Daala และ VP10 เข้าด้วยกันเบต้าสาธารณะรุ่นแรกสำหรับ AV1 ที่วางจำหน่ายในช่วงกลางปี ​​2559 คาดว่าจะได้ข้อสรุปบิตสตรีมในปลายปีนี้และปรากฏว่าพันธมิตรสำหรับสื่อเปิด ขึ้นเพื่อประชาสัมพันธ์ AV1 นักพัฒนาซอฟต์แวร์ที่เกี่ยวข้องบางรายเริ่มพูดคุยกับสาธารณชน (เช่นนี้ที่ FOSDEM) และปรากฏว่า Google อาจกำลังโปรโมตที่ Google I / O ในสัปดาห์นี้

แผนการแบ่งพาร์ติชันรูปตัว T ซึ่งเป็นหนึ่งในความก้าวหน้าจำนวนมากใน AV1

การสนับสนุนนั้นไม่ได้มาจาก Google เช่นกัน Alliance for Open Media รวมถึงทุกคนตั้งแต่นักออกแบบโปรเซสเซอร์ (AMD, ARM, Broadcom, Chips & Media, Intel, Nvidia, ฯลฯ ) ไปจนถึงนักพัฒนาเบราว์เซอร์ (Google, Microsoft และ Mozilla) ไปจนถึงบริการสตรีมมิ่งและการประชุมทางวิดีโอ (Adobe, Amazon, BBC R&D) Cisco, Netflix, Youtube และอื่น ๆ ) บริษัท เหล่านั้นคาดว่าจะนำความแข็งแกร่งมาสู่การสนับสนุน AV1 ด้วยบริการสตรีมมิ่งครั้งแรกที่คาดว่าจะพร้อมภายใน 6 เดือนหลังจากการฟอร์แมตบิตสตรีมสิ้นสุดลงและตัวถอดรหัสฮาร์ดแวร์ตัวแรกคาดว่าจะพร้อมภายใน 12 เดือน เพียงอย่างเดียวนั้นจะให้การสนับสนุนฮาร์ดแวร์มากมายสำหรับ AV1 อย่างรวดเร็วอย่างไรก็ตามหากทุกอย่างเข้ากันได้เราอาจเห็นการเร่งฮาร์ดแวร์บางส่วนย้อนกลับไปที่ฮาร์ดแวร์ที่มีอยู่แล้วบางส่วนเช่นสิ่งที่เกิดขึ้นกับ VP9 ซึ่งจะเป็นการเพิ่มขนาดใหญ่สำหรับความเข้ากันได้

การสตรีมวิดีโอนั้นเป็นจำนวนมหาศาลของการรับส่งข้อมูลทางอินเทอร์เน็ตทั้งหมดและแม้แต่การปรับปรุงสองสามเปอร์เซ็นต์ของการบีบอัดอาจมีผลกระทบอย่างมากต่อทั้งเครือข่ายโดยรวมและประสบการณ์ผู้ใช้สำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะนั้น AV1 และ Opus จะทำให้สามารถมีวิดีโอคุณภาพดีในการเชื่อมต่อปริมาณงานต่ำ (การเปิดสตรีมวิดีโอสำหรับสถานการณ์เพิ่มเติมและตลาดอื่น ๆ ) และจะเปิดใช้งานคุณภาพที่ดียิ่งขึ้นกว่าเมื่อก่อนในการเชื่อมต่อปริมาณงานสูง ทั้งคู่ยังได้รับการออกแบบโดยใช้งานผ่านเครือข่ายเซลลูล่าร์ด้วย AV1 และ Opus นำมาซึ่งการปรับปรุงอย่างมากว่าความเร็วในการเชื่อมต่อจะเปลี่ยนไปอย่างไรความละเอียดที่สูงขึ้นอัตราเฟรมที่สูงขึ้นพื้นที่สีที่กว้างขึ้น มีความสำคัญสำหรับบริการต่าง ๆ เช่น Netflix, Youtube และ Amazon Video เพื่อใช้ประโยชน์จากจอแสดงผลใหม่บนอุปกรณ์อย่าง Samsung Galaxy S8 และ LG G6 โดยที่ตอนนี้สามารถใช้ประโยชน์จากการสนับสนุน HDR ของ Netflix ที่เพิ่งเพิ่มเข้าไปในมือถือ ) และเวลาแฝงที่ต่ำกว่าที่พวกเขาจะเปิดใช้งานเมื่อรวมอยู่ในที่เก็บ WebM

แน่นอนว่ากลุ่มที่ส่งเสริม HEVC จะไม่นั่งเฉยๆในขณะที่สิ่งนี้กำลังเกิดขึ้น พวกเขาเริ่มขู่ว่าจะเริ่มดำเนินคดีกับ AV1 เมื่อมีการเปิดตัวสิทธิบัตรและ Alliance for Open Media กำลังดำเนินไปอย่างยาวนานเพื่อให้แน่ใจว่าจะไม่เกิดขึ้น พวกเขากำลังทำการตรวจสอบรหัสทางกฎหมายที่กว้างขวางของ AV1 เพื่อให้แน่ใจว่าจะไม่ละเมิดสิทธิบัตรใด ๆ ที่ถือโดย MPEG LA, HEVC Advance, Technicolor, Velos Media และอื่น ๆ รูปแบบของการตรวจสอบรหัสนั้นประสบความสำเร็จอย่างสูงสำหรับ VP8 และ VP9 ซึ่งทั้งคู่รอดพ้นจากความท้าทายทางกฎหมายทั้งหมด การกระทำของ MPEG LA เทียบกับ VP8 และ VP9 นั้นถูกมองว่าอาจไม่มีพื้นฐานทางกฎหมายและแทนที่จะต่อต้านการแข่งขันอย่างหมดจด DoJ กำลังสืบสวนการกระทำของ MPEG LA จนกว่าพวกเขาจะตกลงที่จะฟ้องร้องคดีและอนุญาตให้ Google อนุญาตให้มีการออกใบอนุญาตสิทธิบัตรย่อยของ MPEG LA ให้กับผู้ใช้ VP8 หรือ VP9 ในขณะที่เรามีแนวโน้มที่จะเห็นความพยายามที่คล้ายกันในการหยุด AV1 กลุ่มสิทธิบัตรที่มีการขยายตัวอย่างมากของ Google และจำนวน บริษัท ที่เพิ่มขึ้นอย่างมากที่สนับสนุนตัวแปลงสัญญาณ (ขอบคุณ Alliance for Open Media) ทั้งคู่ควรดำเนินการต่อไปเพื่อให้มั่นใจว่า ใบสั่ง.

เป็นเรื่องน่าตื่นเต้นอย่างยิ่งที่ได้เห็นการปรับปรุงที่ AV1 นำมาสู่การเข้ารหัสวิดีโอโดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากไม่มีค่าลิขสิทธิ์ การสนับสนุนอย่างมากที่ได้รับ (แม้กระทั่งก่อนเผยแพร่) จะหมายถึงสิ่งที่ยอดเยี่ยมสำหรับอนาคตของการสตรีมวิดีโอและการบันทึกในท้องถิ่นเช่นกัน การปรับปรุงของ AV1 จะทำให้การถ่ายทอดสดของเหตุการณ์ดีขึ้นการสนทนาทางวิดีโอที่ดีขึ้น (ผ่าน WebRTC) ไฟล์ขนาดเล็กลงสำหรับที่จัดเก็บในตัวเครื่องก่อนหน้านี้ไม่เคยมีคุณภาพสำหรับการสตรีมวิดีโอ (เช่น HDR 4k คุณภาพสูงในขณะใช้งานเครือข่ายเซลลูล่าร์) เรายังไม่ได้คิดโดยเฉพาะเมื่อจับคู่กับความเร็วที่เพิ่มขึ้นของเครือข่ายมือถือ 5G และ 802.11ax WiFi เหนือสิ่งอื่นใด AV1 เป็นเพียงการเริ่มต้น Google มีแผนที่จะเปิดตัว VPx อย่างรวดเร็วเพื่อที่จะเห็นการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง (ด้วยอุปกรณ์ที่ใช้แท็กวิดีโอ HTML5 เพื่อแสดงเวอร์ชันคุณภาพสูงสุดที่รองรับ) และเราอาจไม่ต้องรอนานก่อนที่เราจะเห็นการเพิ่มขึ้น อัปเดตเป็น AV2

ประสบการณ์ของคุณเป็นอย่างไรกับตัวแปลงสัญญาณรุ่นปัจจุบัน?