AV1 (.av1 / .ivf) video formāts: Bezmaksas nākamās paaudzes kodeks paskaidrots

Kā 4K, 8K un HDR straumēšana pārņem mūsdienu tīmekļa medijus, joslas platuma prasības ir pārsniegušas novecojušas saspiešanas standartus, piemēram, H.264 (AVC) un ar honorāriem slēgtām kodeku, piemēram, H.265 (HEVC). AOMedia Video 1 (AV1)—parasti saglabāts kā neapstrādāts bitplūsmas fails ar .av1 vai .ivf (Indeo Video Framework) paplašinājumu—ir atvērts, bezhonora video saspiešanas standarts, kas izstrādāts īpaši interneta video piegādei, videokonferenču un augstas efektivitātes straumēšanai.

Izstrādāts Alliance for Open Media (AOMedia)—konsorcijs, kurā ietilpst Google, Netflix, Amazon, Apple, Microsoft, Meta, Intel, Mozilla un citi—AV1 nodrošina modernāko datu saspiešanu bez licences maksas vai patentu nenoteiktības.

1. Kas ir AV1 / IVF video fails?

AV1 fails satur elementāras video bitplūsmas, kas kodētas ar AOMedia Video 1 saspiešanas algoritmu. Tās neapstrādātā formā AV1 elementārā plūsma var izmantot .av1 paplašinājumu, taču tā bieži tiek pakota vieglā IVF (.ivf) konteineru formātā. IVF ir vienkāršs kadru formāts, ko plaši izmanto atvērtā koda rīki, lai pārvadītu ne‑muksētas neapstrādātas video kadrus kopā ar pamata kadru izmēru, laika bāzi un kadru frekvences galveni.

Lietotāju piegādei un atskaņošanai AV1 video parasti tiek multiplexēts standarta konteineru formātos, piemēram:

• MP4 (.mp4) caur ISO Base Media File Format (ISOBMFF) saistībām
• Matroska (.mkv)
• WebM (.webm) HTML5 pārlūkā video straumēšanai

AV1 nodrošina aptuveni 30% lielāku saspiešanas efektivitāti nekā HEVC (H.265) un VP9, un līdz 50% vai vairāk ietaupījumu salīdzinājumā ar H.264 (AVC) pie identiskas subjektīvās vizuālās kvalitātes.

2. Galvenās iezīmes AV1 (.av1 / .ivf)

Galvenās stratēģiskās priekšrocības:

1. Nulla honorāru pakļautība: Straumēšanas pakalpojumu sniedzēji un pārlūkprogrammu piegādātāji var izplatīt augstas izšķirtspējas video bez sarežģītiem patentu baseinu maksājumiem.
2. Augstāka tīmekļa veiktspēja: Drastiski samazina mobilā datu patēriņu un video buferēšanu platformām, piemēram, YouTube un Netflix.
3. Filmas graudu sintēze: Sintēzē graudus atskaņošanas laikā, nevis kodējot trokšņainus graudu bitus, ietaupot milzīgu joslas platumu kinomateriālu saturam.

3. Padziļinātas tehniskās funkcijas AV1

AV1 optimizē klasisko bloku balstīto hibrīdo video kodēšanas arhitektūru ar mūsdienīgiem algoritmiskiem uzlabojumiem:

A. Elastīga bloku sadalīšana (Superbloki līdz $128 \times 128$)

• AV1 ievieš $128 \times 128$ Superblokus (paplašināts no VP9 $64 \times 64$).
• Atbalsta rekursīvu sadalīšanu ar 10‑virzienu partīcijas koku (ieskaitot horizontālos/vertikālos sadalījumus, 1:4 un 4:1 attiecības taisnstūra sadalījumus un T‑veida apakšdaļas).
• Ļauj kodētājam precīzi pielāgot bloku robežas smalkām malām, gludām krāsu pārejam un neparedzētiem kustības modeļiem.

B. Bagātīgi iekšējās prognozēšanas režīmi

• Ietver 56 virziena iekšējo prognozēšanas leņķus, lai modelētu malu orientācijas ar mikroprecizitāti.
• Gludie un Paeth prognozētāji: Rekonstruē maigas krāsu pārejas un sarežģītu virsmas luma bez joslu artefaktiem.
• Krāsu no lumas (CFL): Prognozē krāsu kanālus tieši no rekonstruētām spilgtuma paraugiem, samazinot krāsu lieku informāciju.

C. Uzlabota starpējā prognozēšana un kustības kompensācija

• Korpējuma kustības kompensācija (Affine modelēšana): Precīzi modelē ne‑pārvietošanas kustības, piemēram, panorāmas pārvietošanu, kameras rotāciju, pietuvināšanu un perspektīvas deformāciju, izmantojot 6‑parametru afīnos transformācijas.
• Pārklājošā bloku kustības kompensācija (OBMC): Gludina kustības vektorus pāri bloku robežām, lai likvidētu bloku artefaktus.
• Kompozīcijas prognozēšanas režīmi: Sajauc divus atsevišķus atsauces kadrus, izmantojot šķērsgriezuma un starpības svaru maskas.

D. Uzlabota cilpā iekļautā pēcapstrādes caurule

Lai saglabātu nevainojamu kadru kvalitāti zemos bitātrumos, AV1 izmanto 4 posmu cilpas filtrēšanas sistēmu:

1. Deblocking filtrs: Gludina režģa šuves pāri bloku sadalījumiem.
2. Constrained Directional Enhancement Filter (CDEF): Analizē virziena pikseļu modeļus, lai asinātu malas un mazinātu zvana artefaktus.
3. Loop Restoration Filter (LR): Izmanto Vīnera filtrus un pašvadītu atjaunošanu, lai atgūtu augstas frekvences tekstūras detaļas, kas pazuda kvantizācijas laikā.
4. Film Grain Synthesis: Noņem trokšņainu analogo graudu pirms kompresijas un norāda dekoderim lokāli atjaunot atbilstošus grauda parametrus atskaņošanas laikā.

4. Kā izveidot un kodēt AV1 / IVF failus

AV1 failus var izveidot, izmantojot atvērtā koda kodētājus, piemēram, SVT-AV1 (Scalable Video Technology for AV1, kopīgi izstrādāts Intel un AOMedia), libaom vai rav1e, parasti caur FFmpeg.

Metode 1: Kodēšana ar FFmpeg un SVT-AV1 (ātrākā un gatava ražošanai)

Lai kodētu video failu AV1-kompresētā .mp4 konteinerā:

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

Metode 2: Neapstrādāta AV1 bitplūsmas vai IVF konteineru ģenerēšana

Lai izveidotu neatkarīgu .ivf vai .av1 straumi testēšanai vai straumēšanas rīku ķēdēm:

# 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

Galvenie kodēšanas parametri:

• --preset (0 līdz 12): Iestatījums 4–6 piedāvā optimālu līdzsvaru starp augstu saspiešanas efektivitāti un kodēšanas ātrumu.
• -crf (Konstants Ātruma Faktors, 0 līdz 63): Vērtības no 24 līdz 32 ir standarta tīmekļa un augstas izšķirtspējas izplatīšanai.

5. Kā atvērt un atskaņot AV1 / IVF video failus

AV1 ir vispārīgi integrēts galvenajos tīmekļa pārlūkos, multivides komplektos un operētājsistēmās:

1. Tīmekļa pārlūkprogrammas (dzimtā atskaņošana)

Mūsdienīgi tīmekļa pārlūki iebūvēti atkodē AV1 video ar aparatūras paātrinājumu:

• Google Chrome, Microsoft Edge, Mozilla Firefox, Brave un Apple Safari (uz atbalstītajām ierīcēm).
• Vienkārši velciet un nometiet output_av1.mp4 vai output_av1.webm failu tieši pārlūka cilnē.

2. VLC Media Player (daudzplatformu)

1. Lejupielādējiet jaunāko VLC Media Player versiju (Windows, macOS, Linux, Android, iOS).
2. Atveriet VLC, dodieties uz Media > Open File…, un izvēlieties savu .av1, .ivf, .webm vai .mp4 failu.
3. VLC izmanto savu iebūvēto dav1d dekodētāja bibliotēku augstas ātruma programmatūras un aparatūras paātrinātai atskaņošanai.

3. MPV Player

MPV ietver iebūvētu atbalstu dav1d un aparatūras dekoderiem:

mpv output.ivf
# or
mpv output_av1.mp4

4. Windows Media Player / Movies & TV lietotne

• Windows 10 un 11 lietotāji var lejupielādēt bezmaksas AV1 Video Extension tieši no Microsoft Store, lai iespējo iebūvēto AV1 atskaņošanu noklusētajās Windows multivides lietotnēs.

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

7. Biežāk uzdotie jautājumi (BUJ)

**Q1: Kāda ir galvenā atšķirība starp .av1 failu un .ivf failu? A1: .av1 fails satur neapstrādātus AV1 elementāros video plūsmas, savukārt .ivf fails ir minimāls ietvara konteineris, kas ietver neapstrādātus AV1 kadrus ar laika un izšķirtspējas metadatiem.

**Q2: Vai AV1 ir pilnīgi bezmaksas lietošanai bez licences honorāriem? A2: Jā, AV1 ir atvērtā koda, bezlicences honorāriem codecs, ko izveidoja Alliance for Open Media, lai likvidētu patentu licences maksas izstrādātājiem un izplatītājiem.

**Q3: Kurš enkoders šodien ir visefektīvākais AV1 video kodēšanai? A3: SVT-AV1 ir nozares standarta atvērtā koda enkoders, kas piedāvā ātru daudzpavedienu veiktspēju un ražošanas līmeņa saspiešanas efektivitāti.

**Q4: Vai modernie viedtālruņi un datori var atskaņot AV1 video, izmantojot aparatūras paātrinājumu? A4: Jā, modernie GPU un SoC no Intel, AMD, NVIDIA, Apple, Qualcomm un MediaTek ietver īpašu silīciju aparatūras paātrinātai AV1 atkodēšanai.

**Q5: Kuri standarta konteineru formāti parasti satur AV1 video plūsmas? A5: AV1 video straumes parasti tiek pakotas MP4 (.mp4), WebM (.webm) un Matroska (.mkv) konteineru failos.

8. Kopsavilkums

AOMedia Video 1 (AV1) iezīmē nozīmīgu pāreju mūsdienu digitālās video piegādes jomā. Apvienojot nozares līderus ap atvērtu, bezlicencēšanas maksas un ārkārtīgi efektīvu saspiešanas arhitektūru, AV1 likvidē licencēšanas šķēršļus, vienlaikus nodrošinot izcilu video kvalitāti zemākā joslas platumā visā pasaulē, pieslēgtajos miljardos ierīcēs.

Atsauces

• Daudzpusīgā video kodēšana (VVC): Nākamās paaudzes video saspiešanas standarts