Жертва или последователь HEVC? Что ждёт новый видеокодек VVC
Новейший кодек невероятно улучшает производительность, однако его внедрение сдерживается в силу проблем с лицензированием, – пишет Фил Хантер из издания Videonet.
Кодек VVC (Versatile Video Coding – универсальное кодирование видео) на сегодняшний момент является самым новым и, возможно, самым производительным кодеком для компрессии видео, однако он рискует увязнуть в том же «лицензионном болоте», которое сдерживало процесс внедрения его предшественника – кодека HEVC (High Efficiency Video Coding – кодирование видео с высокой эффективностью).
VVC имеет явное преимущество перед конкурентами по показателям эффективности и снижению битерйта, однако даже его сторонники признают, что он не сможет получить широкого распространения до тех пор, пока не будут успешно решены все возникшие проблемы с роялти.
Некоторая путаница имеет место и с неймингом: название «VVC» для кодека, который должен прийти на смену HEVC, было предложено в начале 2018 года Объединённой группой по исследованию видео (Joint Video Exploration Team, JVET), созданной для этих целей MPEG и ITU.
На момент начала работы над проектом и написания технической документации для программного обеспечения кодек носил условное название JEM (Joint Exploration Model – объединённая исследовательская модель), однако затем был переименован в VVC.
Новый кодек пока является в достаточной степени сырым – его разработка должна быть закончена к концу 2020 года. Установив данный временной отрезок в MPEG и ITU нарушили традицию, связанную с выпуском новых кодеков каждые 10 лет – с примерно двукратным увеличением эффективности или сокращением вдвое необходимого битрейта для конкретного качества видео.
Кодек VVC должен выйти на рынок спустя примерно шесть лет после появления кодека HEVC, что отображает рост запросов на улучшение эффективности компрессии, подстёгиваемый двумя факторами.
Первым является рост объёмов потокового контента – живого либо запрашиваемого, передаваемых через широкополосные сети с различными ограничениями битрейта. Вторым – рост Ultra HD контента в разрешении 4K, с перспективой увеличения частоты кадров, что, по логике, должно увеличить загрузку канала.
Дополнительной мотивацией для MPEG и ITU стал также рост поддержки в индустрии проекта AV1 – кодека с открытым исходником, который, как ожидается, не будет предусматривать выплаты роялти и создаётся Альянсом открытых медиа (AOM) в качестве кодека, который должен заменить собой VP9 от Google. Среди именитых участников данного консорциума – такие компании как Amazon, Apple, ARM, Cisco, Facebook, Google, IBM, Intel, Microsoft и Netflix.
Борьба кодеков: сможет ли AV1 вытеснить с рынка HEVC?
Кодек AV1 по некоторым своим параметрам производительности превосходит HEVC, а также привлекает отсутствием роялти. Кроме того во избежание предъявления создателям AV1 каких-либо обвинений, связанных с нарушением патентного права, в AOM создали специальный фонд юридической защиты, который должен в случае чего поддерживать пользователей AV1.
Проанализировав обстановку, в JVET решили ускорить процесс создания VVC и, в техническом плане, сумели обозначить некоторые интересные параметры, которые кажутся многим заманчивыми – несмотря на то, что кодек всё ещё находится в процессе разработки.
Технически VVC является продолжением и развитием кодека HEVC, в который внесены некоторые существенные усовершенствования. Он имеет аналогичную базовую структуру секционирования, предполагающую разделение входящего видео на блоки, называемые Единицами дерева кодирования (CTU), которые в HEVC были расширены, что давало возможность обработки блоков размером в 64×64, 32×32 или 16×16 пикселей, с увеличением эффективности компрессии при увеличении размеров. Эти CTU, в свою очередь, разделяются на один или больше единиц кодирования (CUs). Одним из улучшений в VVC является более высокая гибкость в этой подструктуре CU, которые теперь выстраиваются в гнездовом порядке, что позволяет каждому CU быть, к примеру, прямоугольным или квадратным.
В то время как базовые элементы архитектуры VVC уже определены, некоторые отдельные детали синтаксиса кодека, отображающие такие элементы, как последовательность событий при выполнении задачи, а также детали, связанные с разделением картинки на CTU на высшем уровне, пока ещё чётко не определены. При этом некоторые показатели эталонных тестов VVC весьма хороши – в частности, проведенные недавно компанией BBC эксперименты показали возможность сокращения битрейта при передаче видео определённого качества на 27% в сравнении с HEVC и на 25% в сравнении с AV1. Это перекликается с результатами некоторых других тестов и говорит о том, что поставленная цель – обеспечить увеличение производительности кодека на 50% в сравнении с HEVC – лежит в пределах досягаемости.
Большинство экспертов по кодекам склонны считать, что VVC движется в сторону признания. В частности, так думает Кен МакКанн, основатель и директор британского агентства по технологическому консалтингу Zetacast и бывший председатель технической группы при DVB, отвечавшей за определение стандартов аудио- и видеокомпрессии. Впрочем, МакКанн указывает на то, что поведение некоторых владельцев лицензий негативно сказалась на возможностях HEVC выйти в ряд ключевых сегментов рынка – таких, как приложения для потокового видео, а также высказал опасение относительно того, что те же факторы могут негативно повлиять и на перспективы VVC. В отличие от предшественников – кодека H.264 и более раннего MPEG-2 – кодек HEVC связан с тремя конкурирующими между собой патентными пулами: MPEG-LA, HEVC Advance и Velos. Это создаёт путаницу и риски для потенциальных пользователей.
Ещё один консультант по вопросам потокового видео, Ян Озер, специализирующийся на проблемах применения кодеков H.264, H.265 и VP9 для компрессии при производстве живого видео и видео по запросам, смотрит ещё глубже. Он предупреждает о том, что кодек VVC может стать жертвой от «синдрома HEVC» – то есть, MPEG нет смысла выпускать на рынок новый кодек, не решив проблему, которую он называет «захватом участков роялти» и которая имеет место на протяжении уже более пяти лет, прошедших с момента запуска HEVC. И это, по его мнению, является более сложной и более срочной задачей для MPEG, чем возможность расширения границ технических возможностей для компрессии видео.
