Format vidéo AV1 (.av1 / .ivf) : le codec de nouvelle génération sans redevance expliqué

Alors que le streaming 4K, 8K et HDR domine les médias Web modernes, les exigences de bande passante ont dépassé les normes de compression héritées comme H.264 (AVC) et les codecs soumis à des redevances comme H.265 (HEVC). AOMedia Video 1 (AV1)—souvent stocké sous forme de flux bruts avec l’extension .av1 ou .ivf (Indeo Video Framework)—est une norme de compression vidéo ouverte et libre de redevances, conçue spécifiquement pour la diffusion vidéo sur Internet, la visioconférence et le streaming à haute efficacité.

Développé par l’Alliance for Open Media (AOMedia)—un consortium comprenant Google, Netflix, Amazon, Apple, Microsoft, Meta, Intel, Mozilla et d’autres—AV1 offre une compression de données de pointe sans frais de licence ni incertitude de brevets.

1. Qu’est‑ce qu’un fichier vidéo AV1 / IVF ?

Un fichier AV1 contient des flux vidéo élémentaires encodés avec l’algorithme de compression AOMedia Video 1. Sous forme brute, un flux élémentaire AV1 peut utiliser l’extension .av1, mais il est souvent emballé dans le format de conteneur léger IVF (.ivf). IVF est un format d’encadrement simple largement utilisé par les outils open source pour transporter des images vidéo brutes non multiplexées ainsi que des en-têtes de taille de trame, de base de temps et de fréquence d’images.

Pour la diffusion et la lecture par l’utilisateur final, la vidéo AV1 est généralement multiplexée dans des formats de conteneur standard tels que :

• MP4 (.mp4) via les liaisons du format de fichier multimédia de base ISO (ISOBMFF)
• Matroska (.mkv)
• WebM (.webm) pour le streaming vidéo HTML5 dans le navigateur

AV1 offre environ 30 % d’efficacité de compression supérieure à HEVC (H.265) et VP9, et jusqu’à 50 % ou plus d’économies par rapport à H.264 (AVC) avec une qualité visuelle subjective identique.

2. Caractéristiques clés de AV1 (.av1 / .ivf)

Avantages stratégiques fondamentaux :

1. Exposition zéro aux redevances : Les fournisseurs de streaming et les éditeurs de navigateurs peuvent distribuer des vidéos haute résolution sans frais complexes de pools de brevets.
2. Performance Web supérieure : Réduit drastiquement la consommation de données mobiles et le tamponnage vidéo pour des plateformes comme YouTube et Netflix.
3. Synthèse du grain filmique : Synthétise le grain lors de la lecture plutôt que d’encoder des bits de grain bruyants, économisant une bande passante massive sur le contenu cinématographique.

3. Fonctionnalités techniques approfondies de AV1

AV1 optimise l’architecture classique de codage vidéo hybride basée sur des blocs avec des améliorations algorithmiques modernes :

A. Partitionnement flexible des blocs (Superblocs jusqu’à $128 \times 128$)

• AV1 introduit $128 \times 128$ Superblocs (étendu depuis les $64 \times 64$ de VP9).
• Prend en charge le fractionnement récursif avec un arbre de partition à 10 voies (y compris les découpages horizontaux/verticaux, les découpages rectangulaires au rapport d’aspect 1 : 4 et 4 : 1, ainsi que les subdivisions en forme de T).
• Permet à l’encodeur d’ajuster précisément les limites des blocs aux bords fins, aux dégradés doux et aux mouvements erratiques.

B. Modes de prédiction intra riches

• Comprend 56 angles de prédiction intra directionnels pour modéliser les orientations des bords avec une micro-précision.
• Prédicteurs Smooth et Paeth : Reconstruisent des dégradés doux et une luma de surface complexe sans artefacts de bande.
• Chroma à partir de la Luma (CFL) : Prédit les canaux de couleur chrominance directement à partir des échantillons de luminance reconstruits, minimisant la redondance des couleurs.

C. Prédiction inter avancée et compensation de mouvement

• Compensation de Mouvement Déformé (Modélisation Affine) : Modélise avec précision les mouvements non translationnels tels que le panoramique, la rotation de la caméra, les zooms et la distorsion perspective grâce à des transformations affines à 6 paramètres.
• Compensation de Mouvement par Blocs Chevauchés (OBMC) : Lisse les vecteurs de mouvement entre les bordures de blocs adjacents pour éliminer les artefacts de blocage.
• Modes de Prédiction Composés : Fusionne deux images de référence distinctes en utilisant des masques en forme de coin et des masques pondérés par différence.

D. Pipeline de post-traitement en boucle avancé

Pour maintenir une qualité d’image impeccable à faible débit, AV1 applique un système de filtrage en boucle à 4 étapes :

1. Filtre de déblocage: Lisse les joints de la grille à travers les partitions de blocs.
2. Filtre d’amélioration directionnelle contrainte (CDEF): Analyse les motifs de pixels directionnels pour affiner les contours et supprimer les artefacts de résonance.
3. Filtre de restauration en boucle (LR): Utilise des filtres de Wiener et la restauration auto‑guidée pour récupérer les détails texturaux haute fréquence perdus lors de la quantification.
4. Synthèse du grain filmique: Supprime le grain analogique bruité avant la compression et indique au décodeur de re‑synthétiser localement les paramètres de grain correspondants pendant la lecture.

4. Comment créer et encoder des fichiers AV1 / IVF

Les fichiers AV1 peuvent être créés à l’aide d’encodeurs open source tels que SVT-AV1 (Scalable Video Technology for AV1, co‑développé par Intel et AOMedia), libaom, ou rav1e, généralement pilotés via FFmpeg.

Méthode 1 : Encodage avec FFmpeg et SVT-AV1 (le plus rapide et prêt pour la production)

Pour encoder un fichier vidéo dans un conteneur .mp4 compressé en AV1 :

ffmpeg -i input.mp4 -c:v libsvtav1 -preset 6 -crf 28 -c:a libopus -b:a 128k output_av1.mp4

Méthode 2 : Génération d’un flux binaire AV1 brut ou d’un conteneur IVF

Pour produire un flux autonome .ivf ou .av1 à des fins de test ou de chaînes d’outils de streaming :

# Export to IVF raw container
ffmpeg -i input.mp4 -c:v libsvtav1 -preset 6 -crf 28 -an output.ivf

# Export to raw AV1 bitstream
ffmpeg -i input.mp4 -c:v libsvtav1 -preset 6 -crf 28 -an -f av1 output.av1

Paramètres d’encodage clés :

• --preset (0 à 12) : Le préréglage 4–6 offre l’équilibre optimal entre une haute efficacité de compression et la vitesse d’encodage.
• -crf (Facteur de taux constant, 0 à 63) : Les valeurs entre 24 et 32 sont standard pour la diffusion web et haute définition.

5. Comment ouvrir et lire les fichiers vidéo AV1 / IVF

AV1 est universellement intégré dans les principaux navigateurs web, suites multimédias et systèmes d’exploitation :

1. Navigateurs Web (lecture native)

Les navigateurs web modernes décodent nativement les vidéos AV1 avec accélération matérielle :

• Google Chrome, Microsoft Edge, Mozilla Firefox, Brave et Apple Safari (sur les appareils pris en charge).
• Il suffit de glisser-déposer un fichier output_av1.mp4 ou output_av1.webm directement dans l’onglet du navigateur.

2. VLC Media Player (multiplateforme)

1. Téléchargez la dernière version de VLC Media Player (Windows, macOS, Linux, Android, iOS).
2. Ouvrez VLC, allez dans Media > Open File…, puis choisissez votre fichier .av1, .ivf, .webm ou .mp4.
3. VLC utilise sa bibliothèque de décodage intégrée dav1d pour une lecture logicielle à grande vitesse et accélérée par le matériel.

3. Lecteur MPV

MPV inclut un support intégré pour dav1d et les décodeurs matériels :

mpv output.ivf
# or
mpv output_av1.mp4

4. Windows Media Player / Application Films et TV

• Les utilisateurs de Windows 10 et 11 peuvent télécharger gratuitement l’extension vidéo AV1 directement depuis le Microsoft Store pour activer la lecture native d’AV1 dans les applications multimédia Windows par défaut.

6. Comparaison AV1 vs. HEVC (H.265) vs. AVC (H.264)

7. Questions fréquemment posées (FAQ)

**Q1: Quelle est la principale différence entre un fichier .av1 et un fichier .ivf ? A1 : Un fichier .av1 contient des flux vidéo élémentaires AV1 bruts, tandis qu’un fichier .ivf est un conteneur d’encadrement minimal qui enveloppe les images AV1 brutes avec des métadonnées de synchronisation et de résolution.

**Q2: Le AV1 est-il totalement gratuit à utiliser sans redevances de licence ? A2 : Oui, le AV1 est un codec open source, sans redevance, créé par l’Alliance for Open Media afin d’éliminer les frais de licence de brevets pour les développeurs et les distributeurs.

**Q3: Quel encodeur est le meilleur pour encoder efficacement les vidéos AV1 aujourd’hui ? A3 : SVT-AV1 est l’encodeur open source standard de l’industrie, offrant des performances multithread rapides et une efficacité de compression de qualité production.

**Q4: Les smartphones et ordinateurs modernes peuvent-ils lire des vidéos AV1 en utilisant l’accélération matérielle ? A4 : Oui, les GPU et SoC modernes d’Intel, AMD, NVIDIA, Apple, Qualcomm et MediaTek intègrent du silicium dédié au décodage AV1 accéléré par matériel.

**Q5: Quels formats de conteneurs standards contiennent couramment des flux vidéo AV1 ? A5 : les flux vidéo AV1 sont généralement emballés dans des fichiers conteneurs MP4 (.mp4), WebM (.webm) et Matroska (.mkv).

8. Résumé

AOMedia Video 1 (AV1) marque une transition décisive dans la diffusion vidéo numérique moderne. En réunissant les leaders de l’industrie autour d’une architecture de compression ouverte, sans redevance et hyper‑efficace, AV1 élimine les obstacles liés aux licences tout en offrant une qualité vidéo supérieure à des débits plus faibles sur des milliards d’appareils connectés dans le monde.

Références

• Codage Vidéo Polyvalent (VVC) : la prochaine génération de norme de compression vidéo