פורמט וידאו AV1 (.av1 / .ivf): הקודק הדור הבא ללא תמלוגים מוסבר

כאשר הזרמת 4K, 8K ו-HDR שולטת במדיית האינטרנט המודרנית, דרישות רוחב הפס חורגות מהתקני הדחיסה הישנים כגון H.264 (AVC) וקודקים עם תמלוגים כמו H.265 (HEVC). AOMedia Video 1 (AV1)—בדרך כלל נשמרים כזרמי ביט גולמיים עם הסיומות .av1 או .ivf (Indeo Video Framework)—הוא תקן דחיסת וידאו פתוח וללא תמלוגים, שנועד במיוחד להעברת וידאו באינטרנט, ועידות וידאו והזרמה בעלת יעילות גבוהה.

פותח על ידי Alliance for Open Media (AOMedia)—קונסורציום הכולל את Google, Netflix, Amazon, Apple, Microsoft, Meta, Intel, Mozilla ואחרים—AV1 מספק דחיסת נתונים מתקדמת ללא דמי רישוי או חוסר וודאות בפטנטים.

1. מהו קובץ וידאו AV1 / IVF?

קובץ AV1 מכיל זרמי ביט וידאו בסיסיים המקודדים עם אלגוריתם הדחיסה של AOMedia Video 1. בצורתו הגולמית, זרם AV1 בסיסי יכול להשתמש בסיומת .av1, אך הוא לעיתים קרובות נארז לתוך פורמט המכולה הקל IVF (.ivf). IVF הוא פורמט מסגור פשוט המשמש נרחבות על ידי כלי קוד פתוח להעברת מסגרות וידאו גולמיות ללא מיזוג יחד עם כותרות בסיסיות של גודל המסגרת, בסיס זמן וקצב מסגרות.

למסירת והפעלה על ידי משתמש קצה, וידאו AV1 משולב בדרך כלל בתבניות מכולה סטנדרטיות כגון:

• MP4 (.mp4) דרך חיבורים של ISO Base Media File Format (ISOBMFF)
• Matroska (.mkv)
• WebM (.webm) לשידור וידאו בדפדפן באמצעות HTML5

AV1 מספק כ-30% יעילות דחיסה גבוהה יותר מאשר HEVC (H.265) ו‑VP9, ועד חיסכון של 50% או יותר בהשוואה ל‑H.264 (AVC) באותה איכות חזותית סובייקטיבית.

2. מאפיינים מרכזיים של AV1 (.av1 / .ivf)

יתרונות אסטרטגיים מרכזיים:

1. חשיפה ללא תמלוגים: ספקי סטרימינג וספקי דפדפנים יכולים להפיץ וידאו ברזולוציה גבוהה ללא עמלות מורכבות של בריכות פטנטים.
2. ביצועי רשת משופרים: מצמצם באופן דרסטי את צריכת הנתונים במובייל ואת ההמתנה לוידאו בפלטפורמות כמו YouTube ו-Netflix.
3. סינתזת גרגרי סרט: מסנתז גרגר בזמן השמעה במקום לקודד ביטים רועשים של גרגר, חוסך רוחב פס עצום בתוכן קולנועי.

3. תכונות טכניות מעמיקות של AV1

AV1 ממטב את ארכיטקטורת קידוד הווידאו ההיברידית המבוססת על בלוקים הקלאסית עם שיפורים אלגוריתמיים מודרניים:

א. חלוקת בלוקים גמישה (סופרבלוקים עד $128 \times 128$)

• AV1 מציג $128 \times 128$ סופרבלוקים (מורחב מ-$64 \times 64$ של VP9).
• תומך בפיצול רקורסיבי עם עץ חלוקה של 10 דרכים (כולל פיצולים אופקיים/אנכיים, פיצולים מלבניים ביחס גובה‑רוחב 1:4 ו‑4:1, ותתי‑חלוקות בצורת T).
• מאפשר למקודד להתאים את גבולות הבלוקים בדיוק לקצוות דקים, גרדיאנטים חלקים ותנועה בלתי צפויה.

ב. מצבי חיזוי פנימי עשירים

• כולל 56 זוויות חיזוי פנימיות כיווניות כדי לדמות את כיווני הקצוות במיקרו‑דיוק.
• חיזוי חלק ו‑Paeth: משחזרים גרדיאנטים רכים ולומה של משטח מורכב ללא ארטיפקטים של פסי‑פס.
• צבעוניות מלומה (CFL): מנבא ערוצי צבע כרומיננס ישירות מדגימות לומיננס משוחזרות, ומצמצם חזרתיות צבע.

ג. חיזוי ביניים מתקדם ופיצוי תנועה

• פיצוי תנועה מעוותת (מודלינג אפיני): מדגם במדויק תנועה שאינה תרגומית כגון הזזה, סיבוב מצלמה, זום ועיוות פרספקטיבה עם טרנספורמציות אפיניות של 6 פרמטרים.
• פיצוי תנועה של בלוקים חופפים (OBMC): משחרר וקטורי תנועה על פני גבולות בלוקים סמוכים כדי להסיר ארטיפקטים של חסימת בלוקים.
• מצבי חיזוי משולבים: משלב שני מסגרות ייחוס נפרדות באמצעות מסכות בצורת wedge ומשקולות לפי הבדל.

ד. צינור עיבוד פוסט-לולאה מתקדם

כדי לשמור על איכות פריימים מושלמת בקצבי ביט נמוכים, AV1 מיישמת מערכת סינון לולאה בת 4 שלבים:

1. מסנן דבלוקינג: מרכך את קווי הרשת בין מחלקות הבלוקים.
2. מסנן שיפור כיווני מוגבל (CDEF): מנתח תבניות פיקסלים כיווניות כדי לחדד קצוות ולדכא תופעות רינגינג.
3. מסנן שחזור לולאה (LR): משתמש במסנני וינר ושחזור מונחה עצמית כדי לשחזר פרטי מרקם בתדר גבוה שאבדו במהלך הכימות.
4. סינתזת גרגרי סרט: מסיר גרגרי אנלוגיים רועשים לפני הדחיסה ומורה למפענח לשחזר מחדש פרמטרי גרגר תואמים באופן מקומי במהלך ההפעלה.

4. איך ליצור ולקודד קבצי AV1 / IVF

קבצי AV1 יכולים להיווצר באמצעות מקודדים בקוד פתוח כגון SVT-AV1 (טכנולוגיית וידאו מתרחבת ל‑AV1, שפותחה במשותף על ידי אינטל ו‑AOMedia), libaom, או rav1e, שבדרך כלל מנוהלים דרך FFmpeg.

שיטה 1: קידוד עם FFmpeg ו‑SVT-AV1 (המהיר ביותר & מוכן לייצור)

כדי לקודד קובץ וידאו למכולה .mp4 דחוסה ב‑AV1:

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

שיטה 2: יצירת זרם ביט AV1 גולמי או מכולת IVF

כדי ליצור זרם עצמאי .ivf או .av1 לבדיקות או לצינורות הזרמת וידאו:

# 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

פרמטרי קידוד מרכזיים:

• --preset (0 עד 12): קביעת מראש 4–6 מציעה את האיזון האופטימלי בין יעילות דחיסה גבוהה למהירות קידוד.
• -crf (גורם קצב קבוע, 0 עד 63): ערכים בין 24 ל-32 הם הסטנדרט עבור הפצת אינטרנט והגדרה גבוהה.

5. איך לפתוח ולנגן קבצי וידאו AV1 / IVF

AV1 משולב באופן אוניברסלי בדפדפנים מרכזיים, חבילות מדיה ומערכות הפעלה:

1. דפדפני אינטרנט (השמעה מקומית)

דפדפנים מודרניים מפענחים וידאו AV1 באופן מקורי עם האצת חומרה:

• Google Chrome, Microsoft Edge, Mozilla Firefox, Brave, ו-Apple Safari (במכשירים נתמכים).
• פשוט גרור ושחרר קובץ output_av1.mp4 או output_av1.webm ישירות ללשונית הדפדפן.

2. נגן המדיה VLC (רב‑פלטפורמי)

1. הורד את הגרסה העדכנית ביותר של VLC Media Player (Windows, macOS, Linux, Android, iOS).
2. פתח את VLC, עבור אל Media > Open File…, ובחר את הקובץ שלך .av1, .ivf, .webm, או .mp4.
3. VLC משתמש בספריית המפענח המובנית dav1d לצורך השמעה מהירה בתוכנה ובחומרה המואצת.

3. נגן MPV

MPV כולל תמיכה מובנית ב-dav1d ובמפענחים חומרתיים:

mpv output.ivf
# or
mpv output_av1.mp4

4. Windows Media Player / אפליקציית סרטים וטלוויזיה

• משתמשי Windows 10 ו‑11 יכולים להוריד את AV1 Video Extension בחינם ישירות מ‑Microsoft Store כדי לאפשר השמעה מקומית של AV1 באפליקציות המדיה המוגדרות כברירת מחדל של Windows.

6. השוואה בין AV1 ל‑HEVC (H.265) ל‑AVC (H.264)

7. שאלות נפוצות (FAQ)

**Q1: מה ההבדל העיקרי בין קובץ .av1 לקובץ .ivf? A1: קובץ .av1 מכיל זרמי וידאו גולמיים של AV1 ברמת יסוד, בעוד שקובץ .ivf הוא מכולה מינימלית שמארגנת מסגרות AV1 גולמיות עם מטא-נתוני זמן ורזולוציה.

**Q2: האם AV1 חינמי לחלוטין לשימוש ללא תמלוגי רישוי? A2: כן, AV1 הוא קודק פתוח, ללא תמלוגים, שנוצר על ידי הברית למדיה פתוחה (Alliance for Open Media) כדי לבטל עלויות רישוי פטנטים למפתחים ולמפיצים.

**Q3: איזה מקודד הוא הטוב ביותר לקידוד וידאו AV1 ביעילות היום? A3: SVT-AV1 הוא המקודד הפתוח הסטנדרטי בתעשייה, המציע ביצועים מהירים מרובי-חוטים ויעילות דחיסה ברמת ייצור.

**Q4: האם סמארטפונים ומחשבים מודרניים יכולים לנגן וידאו AV1 באמצעות האצת חומרה? A4: כן, GPUים ו‑SoCים מודרניים של Intel, AMD, NVIDIA, Apple, Qualcomm ו‑MediaTek כוללים סיליקון ייעודי לפענוח AV1 מואץ בחומרה.

**Q5: אילו פורמטי מכולה סטנדרטיים מחזיקים בדרך כלל זרמי וידאו AV1? A5: זרמי וידאו AV1 נארזים בדרך כלל בתוך קבצי מכולה של MP4 (.mp4), WebM (.webm) ו‑Matroska (.mkv).

8. סיכום

AOMedia Video 1 (AV1) מסמן מעבר מכריע במתן וידאו דיגיטלי מודרני. על ידי איחוד מובילי התעשייה סביב ארכיטקטורת דחיסה פתוחה, ללא תמלוגים ובעלת יעילות גבוהה, AV1 מבטל מכשולי רישוי תוך אספקת איכות וידאו מעולה ברוחב פס נמוך יותר למיליארדי מכשירים מחוברים ברחבי העולם.

מקורות

• קידוד וידאו רב‑תכליתי (VVC): תקן הדחיסה של הדור הבא