Кодек — это устройство или программное обеспечение, которое кодирует (сжимает) и декодирует (декомпрессирует) аудио- и видеоданные. Он уменьшает размер больших медиафайлов, таких как музыка или видео, упрощая их хранение и передачу. При воспроизведении файла кодек декомпрессирует его обратно в исходную форму для воспроизведения. Рассмотрим, чем отличается новый кодек AV2 от AV1.

AV2 и его отличие от AV1. Сравнение видеокодеков

AV2 и AV1 — отличия

Что такое видеокодек AV2?

AV2 — это видеокодек нового поколения, который обещает обеспечить превосходное качество видео при более низких битрейтах. Он разработан для преодоления ограничений своего предшественника, AV1, предлагая улучшенную эффективность и производительность кодирования. Кодек AV2 использует передовые методы сжатия для уменьшения размера видеофайлов без ущерба для качества.

Превосходная эффективность сжатия AV2 обусловлена рядом усовершенствований по сравнению с AV1, в частности, в обработке внутрикадрового и межкадрового прогнозирования, а также улучшенной многопоточностью на уровне кадров. Эти инновации позволяют AV2 обеспечивать лучшее качество видео при значительно более низких битрейтах.

Это крайне важно для приложений нынешнего времени и сред с ограниченной пропускной способностью. Усовершенствованное внутрикадровое предсказание в AV2 уточняет способ предсказания значений пикселей внутри кадра, используя ранее закодированную информацию.

В отличие от подхода AV1, который опирается на ограниченный набор режимов предсказания, AV2 вводит более детализированные режимы предсказания и оптимизирует использование пространственной избыточности. Это улучшение уменьшает остаточные ошибки (разницу между предсказанными и фактическими значениями пикселей).

Все это, в свою очередь, минимизирует данные, необходимые для представления кадра. Математически AV2 достигает более высокой эффективности кодирования (оптимизация соотношения скорости и искажения) за счет уменьшения суммы квадратов разностей (SSD) между предсказанными и фактическими блоками.

Это достигается за счет адаптивного разбиения блоков, которое позволяет AV2 динамически регулировать размер блока предсказания в зависимости от сложности сцены. В результате требуется меньше битов для кодирования статических областей или областей с низкой подвижностью, что обеспечивает более эффективное сжатие без ущерба для качества.

Улучшенное межкадровое прогнозирование

Межкадровое прогнозирование в AV2 основано на достижениях AV1, но с внедрением более совершенных методов оценки и компенсации движения. AV2 использует улучшенное прогнозирование векторов движения (MVP) и субпиксельную компенсацию движения. Это повышает его способность прогнозировать движение между кадрами, приводя к более эффективному хранению видеоданных.

По сравнению с AV1, AV2 более эффективно уменьшает временную избыточность за счет использования большего числа векторов движения, что помогает точно кодировать долгосрочные временные зависимости с меньшим количеством битов. Использование прогнозирования с использованием нескольких опорных кадров в AV2 дополнительно улучшает межкадровое сжатие.

Это позволяет использовать несколько предыдущих кадров для более точной оценки движения. Тем самым повышается эффективность сжатия. Математическое влияние этих улучшений очевидно в оптимизации соотношения скорости и искажения, где кодек минимизирует искажение (D) при заданной скорости передачи данных (R).

Таким образом достигается меньший наклон кривой соотношения скорости и искажения. Это приводит к значительному снижению скорости передачи данных при том же уровне воспринимаемого качества, особенно в контенте со сложным движением или быстро движущимися сценами.

Что такое видеокодек AV2

Многопоточность

Многопоточность на уровне кадров в AV2 кардинально меняет эффективность как кодирования, так и декодирования. Распределяя различные части кадра между несколькими ядрами ЦП, AV2 сокращает время кодирования за счет распараллеливания задач. Эта функция особенно полезна для контента высокого разрешения, где процесс кодирования может быть чрезвычайно трудоемким.

На техническом уровне многопоточность улучшает параллелизм на уровне инструкций (ILP), позволяя одновременно обрабатывать задачи кодирования, такие как внутрикадровое предсказание, оценка движения и энтропийное кодирование. За счет уменьшения необходимости в последовательной обработке многопоточность ускоряет процесс кодирования, сохраняя при этом высокую эффективность сжатия.

Это также повышает масштабируемость AV2 как для потоковой передачи в реальном времени, так и для автономного кодирования. В сценариях реального времени способность AV2 управлять многопоточными рабочими нагрузками гарантирует, что высококачественное видео может быть сжато и передано с минимальной задержкой, что делает его идеальным для прямых трансляций и видеоконференций.

Улучшения в алгоритмах сжатия

Помимо общих улучшений в методах прогнозирования, эффективность сжатия AV2 также повышается за счет усовершенствованных методов энтропийного кодирования и квантования. Видеокодек AV 2 использует более продвинутое CABAC (контекстно-адаптивное бинарное арифметическое кодирование).

Такое кодирование обеспечивает более высокую детализацию при представлении квантованных коэффициентов. Это приводит к лучшему распределению битов для повышения точности в сложных сценах и минимизации битов для более простых областей.

Алгоритм также выигрывает от адаптивного квантования, которое выделяет больше битов визуально значимым частям кадра и меньше битов менее важным областям. Такой подход максимизирует эффективность сжатия, отдавая приоритет качеству над размером исходных данных.

Как разработчики могут оптимизировать потоковое видео и приложения с помощью кодека AV2? AV2 или AV1 — продвинутый видеокодек, предлагающий значительные преимущества с точки зрения эффективности сжатия, бесплатного лицензирования и вычислительной сложности.

Для этого следует выбирать библиотеку или SDK, совместимую с AV2. FFmpeg — популярная мультимедийная платформа с открытым исходным кодом, поддерживающая кодирование и декодирование AV2. Libavif — библиотека для декодирования AVIF-изображений, которая также может обрабатывать видео AV2.

Программное обеспечение Google AV1 предоставляет разработчикам эталонную реализацию AV2. Другие библиотеки, специфичные для конкретных производителей. Многие производители оборудования и разработчики программного обеспечения предлагают библиотеки, совместимые с AV2.

Преимущества AV2

Одним из главных преимуществ является эффективность сжатия. AV2 может значительно уменьшить размер видеофайлов (до 30 процентов), что приводит к более быстрой загрузке и потоковой передаче. Использование AV2 не влечет за собой никаких лицензионных сборов, что делает его экономически выгодным выбором.

Еще AV2 получает широкую поддержку на основных платформах и устройствах. Кроме перечисленного, AV2 поддерживает различные разрешения видео и битрейты. Есть возможность использовать AV2 для потоковой передачи видео в реальном времени в таких приложениях, как видеозвонки или видеоконференции.

Таким образом можно получить преимущества от снижения задержки и повышения качества при ограниченной пропускной способности. Как и другие кодеки, AV2 предлагает несколько разрешений и уровней качества для различных устройств и сетевых условий.

Проблемы внедрения

Внедрение AV2 сопряжено с уникальными техническими трудностями из-за высоких вычислительных требований. Также следует учитывать, что на стандартных ЦП время кодирования может быть в 2-3 раза больше, чем при использовании AV1.

Однако внедрение графических процессоров или специализированных интегральных схем с наборами инструкций AV2 (при наличии такой возможности) разгружает центральный процессор от вычислительных задач, сокращая время кодирования и декодирования до 50%. Многопоточность на уровне кадров в AV2 позволяет выполнять параллельную обработку.

Для облачной инфраструктуры динамическое масштабирование ресурсов и кэширование могут помочь поддерживать низкую задержку, особенно в приложениях с высокой скоростью передачи данных, таких как потоковое вещание в реальном времени.

Рабочие нагрузки могут динамически распределяться между облачными экземплярами с обработкой, совместимой с AV2. Более низкие требования к битрейту AV2 снижают нагрузку на сеть. Однако контент высокого разрешения требует быстрой и стабильной передачи данных.

Для мобильных и встроенных приложений поддержка аппаратного декодирования будет иметь решающее значение, поскольку программное декодирование на устройствах с низким энергопотреблением может привести к выпадению кадров и увеличению расхода заряда батареи.

AV1 vs AV2 — основные различия. Таблица

Особенности AV2 AV1
Эффективность сжатия Обеспечивает более высокую эффективность сжатия, чем AV1, используя передовые алгоритмы для уменьшения размера файлов без ущерба для качества. Это особенно эффективно для контента высокого разрешения. Обеспечивает значительное улучшение по сравнению со старыми кодеками, примерно на 30% более эффективное сжатие, чем HEVC, но не такое эффективное, как AV2.
Сложность кодирования Для кодирования требуется более высокая вычислительная мощность из-за расширенных функций, что может создавать проблемы для приложений реального времени, но повышает качество. Несмотря на свою сложность, AV1 подвергся оптимизации, которая несколько упростила его кодирование по сравнению с более ранними кодеками, но по-прежнему требует значительных вычислительных ресурсов.
Эффективность декодирования Повышена эффективность декодирования для маломощных устройств, разработанных для более эффективной работы на мобильных и встроенных платформах. Декодирование требует значительных ресурсов, но благодаря растущей поддержке аппаратного обеспечения воспроизведение становится более доступным на различных устройствах.
Поддержка оборудования Ожидается значительный рост аппаратной поддержки по мере того, как кодек набирает популярность в отрасли, и многие производители планируют внедрять AV2 в свои устройства. Уже имеется определенный уровень аппаратного ускорения от ведущих производителей, что позволяет эффективно использовать его в современных потоковых сервисах.
Набор функций Включает в себя расширенные функции, такие как улучшенная поддержка HDR (например, HDR10+), возможности иммерсивного воспроизведения мультимедиа (например, 360-градусное видео) и улучшенную обработку сложных сцен, подходящую для мультимедийных приложений нового поколения. Поддерживает HDR (HDR10) и универсален для различных приложений, но ему не хватает некоторых более продвинутых функций, запланированных для AV2.
Лицензирование И AV1, и AV2 не требуют выплаты лицензионных сборов, что способствует их широкому распространению без бремени платы за лицензирование и побуждает разработчиков использовать эти кодеки без финансовых опасений. И AV1, и AV2 не требуют выплаты лицензионных сборов, что способствует их широкому распространению без бремени платы за лицензирование и побуждает разработчиков использовать эти кодеки без финансовых опасений.
Поддержка сообщества Поддержка сообщества растёт, чему активно способствуют AOMedia и лидеры отрасли, уделяющие особое внимание постоянному совершенствованию и сотрудничеству для улучшения кодека. Обладает мощными и обширными ресурсами, а также большим сообществом разработчиков, вносящих вклад в его развитие и оптимизацию.
Варианты использования Ориентирован на будущие приложения с более высокими требованиями к качеству видео и интерактивности. Это делает его идеальным для потоковой передачи и игр следующего поколения. Широко используется в современных потоковых сервисах, таких как YouTube и Netflix. Подходит для различных сценариев доставки контента.
Адаптивная потоковая передача Расширенные возможности адаптивной потоковой передачи, позволяющие вносить корректировки в реальном времени в зависимости от пропускной способности пользователя, с улучшенной поддержкой различных разрешений и качества. Также поддерживается адаптивная потоковая передача, но AV2 стремится вывести это на новый уровень благодаря своим усовершенствованным алгоритмам и повышению эффективности.
Задержка Оптимизирован для снижения задержки в приложениях, работающих в реальном времени. Это делает его более подходящим для видеоконференций и прямых трансляций. Несмотря на свои достоинства, в некоторых сценариях он может демонстрировать более высокую задержку по сравнению с AV2 из-за требований к обработке данных.

Дата внедрения

Поскольку AV2 предлагает значительные улучшения по сравнению с AV1 в эффективности сжатия и качестве видео, он призван сыграть важную роль в будущем потокового видео. В июне 2026 года AOMedia выпустила спецификацию кодирования видео для AV2, которая обеспечивает лучшее качество видео при той же скорости передачи данных с эффективностью сжатия на 30% выше, чем у AV1.

Кроме того, процесс требует меньшей скорости передачи данных, то есть полосы пропускания, для аналогичного качества видео. Однако широкое распространение, как ожидается, в основном произойдет за счет аппаратного декодирования AV2. Несмотря на поддержку многих важных представителей отрасли, это может занять годы. В настоящее время почти нет телевизоров или других медиаплееров, поддерживающих аппаратное декодирование AV2, а последние только начинают осваивать аппаратное декодирование AV1.

AV2 и AV1 - отличияultrahdВидеовидеоКодек — это устройство или программное обеспечение, которое кодирует (сжимает) и декодирует (декомпрессирует) аудио- и видеоданные. Он уменьшает размер больших медиафайлов, таких как музыка или видео, упрощая их хранение и передачу. При воспроизведении файла кодек декомпрессирует его обратно в исходную форму для воспроизведения. Рассмотрим, чем отличается новый кодек AV2...4k - Телевидение высокой четкости