Видеокодеки от Google, Mozilla и Cisco

Видеокодек — программа/алгоритм сжатия (то есть уменьшения размера) видеоданных (видеофайла, видеопотока) и восстановления сжатых данных. Кодек — файл-формула, которая определяет, каким образом можно «упаковать» видеоконтент и, соответственно, воспроизвести видео. Также возможно кодирование кроме видео и аудиоинформации, добавления субтитров, векторных эффектов и т. п.

Новый кодек VP10 от Google существенно сократит затраты трафика при передаче 4K-видео. В Google также обещают, что видео станет более чётким и лёгким по весу.

Поисковая система Google разрабатывает новый видеокодек, который позволит передавать 4K/Ultra HD видео, используя половину пропускной полосы, необходимой для передачи такого же видео в формате VP9, и четверть полосы, необходимой для передачи видео в формате H.264. Об этом пишет издание CNET.

Кодек VP10, как утверждают, предложит большую чёткость изображения, большее богатство цветов, более широкий динамический диапазон. Как и в случае с VP9, кодек VP10 будет бесплатным для использования программным обеспечением с открытым кодом.

К сожалению, новый кодек не станет повсеместно доступным в ближайшие несколько лет.

Одно из главных препятствий состоит в том, чтобы заставить компании принять эту технологию. Даже если / когда Google выпустит свой новый кодек, поисковому гиганту будет весьма трудно конкурировать с более популярным кодеком H.264, на смену которому вот-вот придёт HEVC (или H.265). Без сомнения, в Google желают сделать свою технологию отраслевым стандартом, поскольку компания ежедневно передаёт потоковое видео через свою платформу YouTube. Использование кодека VP10 будет означать то, что появится возможность передавать видео в более высоком разрешении, не растрачивая на это весь ресурс пропускного канала и не теряя качества.

После приобретения компании On2 Technologies в 2010 году, компания Google встроила её технологию VP8 в формат видеофайла WebM. В прошлом году компания Google развила данную технологию, запустив формат VP9, но наткнулась на равнодушие отрасли. Формат высокоэффективного кодирования видео – HEVC, известный также как H.265 и разработанный в Moving Picture Experts Group (MPEG), получил более широкое распространение чем VP9. Впрочем, для видео на YouTube начал применятся формат VP9 в плеере HTML5, который стал форматом по умолчанию – вместо Flash.

Платформа YouTube начала предлагать потоковый контент в формате VP9 ещё в 2013 году, таким образом, у компаний имеется стимул принять данную технологию компрессии с появлением VP10. Однако при этом VP9 не встроен в ПК, работающие под Microsoft Windows, а также в чипы от Apple, установленные в iPad и iPhone. Это значит, что H.264 и HEVC идут на шаг вперёд, хотя, Google может совершить стремительный бросок, учитывая то, сколько компаниям придётся платить за технологию.

Говоря о преимуществе своей технологии, в компании Google указывают на то, что на платформе YouTube в 2014 году было просмотрено более 25 миллиардов часов видео в формате VP9 – и это был контент, разрешение и качество которого превышало H.264.

Формат HEVC/H.265 готов стать следующим стандартом, но этот процесс задерживается в силу лицензионных проблем. Группа HEVC Advance, основанная такими компаниями как Philips, Dolby и GE, требует более высоких лицензионных отчислений в сравнении с теми, которые ранее требовала MPEG LA. В то время, как MPEG LA просила 20 центов с устройства, использовавшего технологию, в HEVC Advance просят 80 центов с мобильного устройства и 1 доллар 15 центов с телевизора. И это лишь базовая цена. В группе также хотят получать 0,5% от всех доходов, полученных за счёт продажи контента, компрессированного в HEVC. Это может показаться небольшой суммой на индивидуальной основе, но это всё равно повышает расходы компаний.

Мэтт Фрост, глава отдела партнёрства в команде Chrome Media компании Google считает, что после того, как HEVC Advance сделала своё заявление относительно сумм роялти и сборов, компании начали рассматривать различные варианты, в особенности из-за бремени, связанного с необходимостью уплачивать отчисления за потоковую трансляцию.

Он указал на то, что компания, продающая 10 миллионов HEVC-совместимых смартфонов или смартфонов, содержащих HEVC-чип, вынуждена будет платить 2 миллиона долларов MPEG LA и 8 миллионов долларов HEVC Advance. Компании Netflix придётся выплачивать отчисления от того, что насмотрел каждый её подписчик за месяц.

В компании Google утверждают, что кодек VP10 будет готов к концу следующего года. Кодек VP9 продолжает делать успехи: он активно используется на YouTube, а в ближайшее время должен получить поддержку Samsung, MediaTek, Nvidia и Broadcom.

В Cisco и Mozilla подумывают о том, чтобы поддержать прочие кодеки, не требующие уплаты роялти, поскольку Google контролирует кодеки VP.

Видеокодек H.264/AVC и его конкурент с открытым кодом VP8 от компании Google уже давно получили широкое распространение в мире, и теперь мы видим, как на их место приходят кодеки нового поколения – H.265/HEVC и VP9, которые получают всё большую поддержку от производителей электроники.

 

 

Данные кодеки соревнуются за право стать форматом компрессии видео следующего поколения, вдвое превосходя по своей эффективности действующий отраслевой стандарт – H.264. Они будут иметь решающее значение для определения способов доставки 4K/Ultra HD контента на наши телевизоры, персональные компьютеры и планшеты ближайшие несколько лет. Помимо этого, они могут ускорить и облегчить загрузку и потоковую трансляцию HD-видео на медленных соединениях благодаря способности вдвое уменьшать размер файлов с 720p и 1080p видео.

 

 

К тому же кодеки H.265 и VP9 являются вполне совместимыми и с 8К-контентом, что делает их, по большому счёту, одной из основ будущего мира телевидения и видео в эпоху отмирания физических носителей. Вот почему они так важны.

Кодек H.265 изначально разрабатывался как HEVC (данную аббревиатуру следует расшифровывать как «High Efficiency Video Coding» – «Высокоэффективное кодирование видео») совместными усилиями двух известных альянсов — Video Coding Experts Group (VCEG) и Moving Picture Experts Group (MPEG). В апреле 2013 года HEVC был официально утверждён в качестве кодека, который должен прийти на смену H.264. Как и в случае с H.264, разработчики программного обеспечения и производители оборудования должны получать за определённую плату лицензии на использование кодека.

В то же время, кодек VP9 имеет открытый исходный код и его использование не требует уплаты роялти. Он был разработан компанией Google в качестве преемника кодека VP8 – относительно успешной альтернативы H.264. В процессе разработки кодек VP9 носил рабочее имя «NGOV» (Next Gen Open Video – Открытое видео нового поколения), и компания Google уже включила его поддержку в браузеры Chrome, а также в YouTube.

КАК ОНИ РАБОТАЮТ?

Совершенно не так, как вы, наверное, себе это представляете. В то время, как принцип формата 4К заключается в увеличении качества картинки за счёт уменьшения размера отдельных пикселей её формирующих, кодек H.265 по сути делает эти пиксели большими, дабы уменьшить битрейт (и, соответственно, размер файла). При воспроизведении же файла данный кодек проделывает с видео целую серию трюков, возвращая назад все необходимые детали.

 

В частности, H.264 может взять макроблок размером 16х16 пикселей и провести девять «направленных интрапредсказаний» или же обоснованных предположений, которые позволяют перестроить пиксели внутри каждого из блоков. Кодек H.265 может взять суперблок размером 64х64 и провести 35 «направленных интрапредсказаний», дабы перестроить пиксели в нём.  Подобно кодеку  H.264, кодек H.265 изменяет размер обрабатываемых блоков. К примеру, он может использовать намного меньшие блоки (до 4х4 пикселей), формирующие такие детализированные фрагменты изображения, как черты лица, и блоки большего размера для отображения неба или относительно однородного фона.

 

Кодек VP9 в целом делает то же самое. Он также может захватывать суперблоки размером 64х64, однако, в отличие от H.265, они не обязательно должны быть квадратными, а, стало быть, кодек для большей эффективности обработки берет блоки размером 64х32 или 4х8. С другой стороны, он имеет лишь 10 вариантов предсказания для их перестройки. Циники утверждают, что достоинство использования VP9 вместо H.265 состоит лишь в возможности избежать нарушения авторских прав.

Само собой разумеется, что для всех этих преобразований обеим стандартам требуются большая мощность процессора в сравнении с H.264 и VP8. Однако, учитывая тот факт, что мощности процессоров всё же значительно выросли с момента запуска данных кодеков в 2003 и 2008 годах соответственно, это не такая уж большая проблема.

КАКОЙ ЖЕ ИЗ НИХ ЛУЧШЕ?

Для начала скажем, что мы, в общем-то, сейчас сильно упрощаем теорию по данным форматам, однако несмотря на то, что в итоге они позволяют получать файлы примерно одинакового размера, первые отзывы экспертов говорят о том, что кодек H.265 обеспечивает более высокое качество видео, а VP9 больше подходит для потоковой трансляции видео.

Большее количество вариантов предсказания даёт кодеку H.265 преимущества визуально, но, в то же самое время, кодек VP9 устанавливает более строгие правила декодирования, что делает получаемые потоки более последовательными и надёжными. Эти различия дают возможность понять, на что же именно обращали внимание создатели кодеков в первую очередь. Впрочем, официально обе стороны утверждают, что предлагаемые ими стандарты не имеют недостатков.

КТО ЭТО ПОДДЕРЖИВАЕТ?

Сравнение H.265 и VP9 подобно сравнению HDMI и DisplayPort в том смысле, что отсутствие необходимости уплачивать роялти за VP9 и DisplayPort должно давать им определённые преимущества, но богатые истории предшественников H.265 и HDMI указывают на то, что они должны иметь более широкую поддержку в отрасли. Ранее это сделало H.264 победителем в борьбе за лидерство с VP8.

На этот раз схватка ожесточённее. Компания Google использовала различные технологические выставки для того, чтобы продемонстрировать тот факт, что кодек VP9 уже получил поддержку компаний LG, Panasonic, Sony, Samsung, Toshiba, Philips, Sharp, ARM, Intel, Nvidia, Qualcomm, Realtek Semiconductor и Mozilla. Как мы упоминали выше, компания Google таже встроила поддержку кодека VP9 в свой браузер Chrome и в платформу YouTube.

Однако обратной стороной медали является то, что упомянутые компании также поддержали кодек H.265, и даже компания Google обеспечит его поддержку в браузере Chrome, а также не исключает поддержки на платформе YouTube.

Соответственно, большая часть компаний склоняется к тому, чтобы поддержать оба формата, а стало быть, в итоге мы получим ситуацию, сходную с аудиоплеерами: сложно найти плеер, который бы не поддерживал как MP3, так и AAC.

СЛЕДУЕТ ЛИ ПЕРЕЖИВАТЬ ОТНОСИТЕЛЬНО ПОДДЕРЖКИ ФОРМАТОВ?

На фоне упадка физических носителей и усиления 4K/Ultra HD ещё не было большего давления на новые стандарты компрессии видео для доставки контента. К счастью, оба формата хороши, пусть и немного по-своему и, в отличие от форматных войн прошлого, очень похоже на то, что в итоге они оба займут своё место под солнцем, поскольку в отрасли, скорее всего, не готовы ни к тому, чтобы всецело зависеть от уплаты лицензионного сбора, ни к тому, чтобы броситься в объятия к Google. А это значит, что, скорее всего, в большинстве устройств, которые появятся на рынке, будет присутствовать поддержка обеих форматов. Великолепная новость для всех нас!

Однако два года назад была начата работа по созданию так называемого кодека с открытым исходным кодом «следующего-следующего поколения» («next-next-generation»), который получил название Daala (Mozilla).

Кодек Daala уже находится на стадии разработки, которую осуществляют Mozilla и Xiph – неприбыльная организация, поддерживающая формат-контейнер Ogg и аудиокодек Vorbis. Компания Xiph также занималась разработкой того что впоследствии стало видеокодеком Opus, который был стандартизирован в IETF (Инженерный совет интернета). Кодек Opus уже встроен во все браузеры, которые поддерживают протокол WebRTC для проведения прямых видеоконференций в сети; таким образом, у Xiph и IETF уже имеется некоторый опыт широкого внедрения кодеков.

Точно также, как IETF взяла за основу протокол SPDY от Google и превратила его в стандарт HTTP/2, ныне IETF, похоже, пытается сделать то же самое с протоколом Daala, превратив его в видеостандарт NetVC. При этом, похоже, что основной принцип и цель NetVC будет схож с принципами и целью Daala. В IETF хотят, чтобы данный стандарт получил следующие возможности:

Был оптимизирован для коммуникаций в режиме реального времени в Интернете.Мог свободно конкурировать с существующими кодеками, а также – превосходить их по своей производительности.Рассматривался, как кодек, отвечающий условиям защиты прав интеллектуальной собственности, что позволит его широкое внедрение.

В течение длительного времени Интернет был прочно привязан к патентованным технологиям – таким, как H.264. До сих пор это не было такой уж большой проблемой, поскольку MPEG-LA – группа, которой принадлежат патенты H.264 и HEVC, требовала уплаты роялти лишь от производителей электроники и создателей браузеров, но не от обычных интернет-пользователей и владельцев небольших сайтов, размещающих видео.

Тем не менее, Интернет всегда развивался более быстрыми темпами при использовании открытых, беспатентных, технологий, и было бы идеальным, если этот дух сохранялся бы и в различных интернет-технологиях будущего.

Одним из возможных вариантов, который, по мнению IETF, может сделать производительность NetVC выше производительности HEVC, состоит в том, чтобы он поддерживал те же функции и хорошо работал не только с многоядерными процессорами, но и с аппаратным обеспечением SIMD/GPU.

Несмотря на то, что поддержка кодека будет определённо реализована производителями электроники, пройдёт, наверное, ещё много лет, прежде чем данный кодек обретёт повсеместное распространение. Исходя из этого, в IETF желают, чтобы кодек работал достаточно хорошо на существующем оборудовании в программном режиме, пока в чипах будущего не будет реализована аппаратная поддержка выделенных декодеров.

Создатели проекта Daala уже демонстрируют немалый прогресс, однако он ещё далёк от завершения. Теперь, когда за работу взялась IETF, похоже, пройдёт ещё год или два до тех пор, пока кодек будет готов к выходу на рынок. Если к тому времени кодеку NetVC удастся обойти прочие кодеки видео по степени эффективности, тогда он заслуженно получит более широкое распространение в браузерах и аппаратном обеспечении, и IETF не придётся прикладывать дополнительные усилия для убеждения рынка в его эффективности.

Проект по созданию видеокодека Daala

 

 

Компания Cisco работает над созданием видеокодека нового поколения «Thor», который не будет требовать уплаты роялти.

В Cisco объявили о том, что компания работает над созданием кодека нового поколения с открытым исходником, который получил название «Thor» и который в будущем позволит избежать всех патентных проблем, с которыми связано использование кодеков, существующих сегодня, в частности – HEVC.

В Cisco посетовали на то, что проблемы, связанные с HEVC, намного сильнее проблем, связанных с H.264 (для которого Cisco также выпускала вариант с открытым кодом, и который в настоящее время использует Mozilla).

В настоящее время существует два патентных пула – притом, что кодеком H.264 управлял лишь один такой пул. Кроме того, лицензирование HEVC стоит в 16 раз больше, чем стоило лицензирование H.264. Также HEVC не предусматривает верхнего лимита по стоимости годового лицензирования, как это было в случае с H.264, что может сделать использование HEVC экспоненциально более дорогостоящим, чем это было с использованием H.264.

Ситуацию ещё более усугубляет тот факт, что многие владельцы патентов не включены в данные пулы, что создаёт перспективу для появления потенциальных судебных исков, даже если компания платит роялти в два существующих патентных пула.

Существует и ряд иных проблем. В частности, невозможность использования кодека HEVC в любых проектах с открытым исходником – таких, как Firefox от Mozilla, либо в Freemium-программах – таких, как WebEx или Cisco Spark, которые имеют свободные версии.

В компании Mozilla работают над собственным кодеком видео нового поколения под названием Daala, который также будет иметь открытый код и, соответственно, будет бесплатным. Компания уже передала свои наработки в IETF, который работает над стандартизацией видеокодека нового поколения под названием NetVC – таким же способом, как это ранее было сделано с Opus, текущим стандартным аудиокодеком для сети.

Компания Cisco также передала свой кодек в IETF, и это значит, что в ближайшем будущем мы увидим либо конкуренцию двух кодеков за право стать стандартом NetVC, либо в IETF возьмут всё лучшее от каждого из них и создадут что-то новое.

Сегодняшняя цель состоит в том, чтобы создать кодек, который по своей эффективности и качеству превышал показатели HEVC, будучи при этом свободным от любых патентных проблем, а, стало быть, таким, который может свободно использоваться всеми желающими в сети без опасения получить судебный иск.

В настоящее время ближе всего к такому идеалу – кодек с открытым кодом от Google, получивший название VP9. Однако даже компания Google была вынуждена платить MPEG-LA, дабы избежать каких-либо возможных обвинений в нарушении патентных прав создателями оборудования и программного обеспечения, в которых использовалась предыдущая версия VP8.

В компании Cisco также собрали команду юристов и консультантов, которая должна определить, не нарушает ли новый кодек существующие патенты. Компания разместила открытый код на сайте по адресу thor-codec.org, надеясь на то, что он привлечёт внимание всех желающих внести свою лепту в разработку кодека.