AV1，实时编码READY
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一款編碼器的成功，不僅需要大量的金錢，還需要耐心。AV1定稿三年后，是時候為它慶祝了。
文 | 包研
不知不覺，距離AV1完成定稿已經(jīng)過去了三年多，這個新的視頻編碼標準已經(jīng)獲得了工業(yè)界認可，換句話說：AV1成功了。
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截止到2021年8月27日的AOMedia成員名單（圖片來自AOMedia官網(wǎng)）
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2018年3月28日，AOMedia（簡稱AOM）在其官網(wǎng)上發(fā)布消息，AV1完成定稿，并開放了相關(guān)規(guī)格和參考代碼。一個時代開始了。在過去三年間，AOMedia不斷迎來新會員加入，其中不乏重量級的國內(nèi)企業(yè)；AV1算法不斷優(yōu)化，大幅度降低了計算復雜度，包括點播場景和實時場景都可在生產(chǎn)環(huán)境中應用，我們也看到如Netflix、Facebook、Google、微軟等巨頭不斷在內(nèi)部部署AV1；一年一度的MSU視頻編碼大賽從在2017年開始也引入了AV1標準，MSU編碼大賽被認為是最權(quán)威的視頻編碼器評測機構(gòu)。種種跡象表明，AV1已經(jīng)成為重要的編碼器之一。
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AV1的成功，要得益于HEVC混亂的專利授權(quán)機制，并且很好的抓住了VVC成熟之前的時間窗口。相比于HEVC，AV1打出了開源、免專利費的殺手锏。盡管存在一定的專利爭議，比如Sisvel就宣布建立了AV1專利池并開始收費。但在Google和眾多巨頭組成的AOMedia擁有越來越強的談判籌碼，目前沒有因AV1專利引起的訴訟的公開報道。LiveVideoStack曾經(jīng)詢問過關(guān)于AV1專利的爭議，一名Google多媒體組的工程師告訴LiveVideoStack：所有與專利相關(guān)的詢問都將由法務團隊回復。
? ? ?突破
相對于單純的提升編碼效率（壓縮率），提供低延時、高壓縮率的編碼能力要困難的多。回顧AV1的發(fā)展歷史，最先應用AV1的是在點播場景下的視頻壓縮，Netflix和Intel在2019年共同宣布了SVT-AV1計劃，通過在服務端大量并行的CPU來加速AV1編碼，Netflix也被認為是最早的應用AV1的長視頻平臺，他們在2016年就宣布擁抱AV1，并在2020年再Android平臺上部署AV1。YouTube、Facebook、Vimeo、愛奇藝先后宣布支持AV1。Twitch計劃在2022年或2023年讓最火爆的視頻支持AV1，全面支持AV1將于2024-2025年實現(xiàn)。
YouTube AV1視頻的觀看時長趨勢（圖片來自Matt Frost在AOM Summit 2021上的分享）
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云平臺方面，阿里云、騰訊云、AWS等云平臺先后在2019年至2020年推出了AV1的視頻轉(zhuǎn)碼方案，當然這些服務都僅能實現(xiàn)離線轉(zhuǎn)碼服務，不能用于實時視頻應用。
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第一則關(guān)于AV1實時編碼成果來自思科，2019年6月舉行的Big Apple Video大會上，Cisco演示了通過AV1編碼的Webex視頻會議，可以實現(xiàn)720p@30fps和1080p@30fps。但根據(jù)Cisco的另一篇博客顯示，直到2021年早些時候AV1才會部署在生產(chǎn)環(huán)境中。這凸顯了一款新的視頻編碼器冷啟動的難度。
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同時，商用編碼器也在取得突破，“微幀團隊在2019年推出了全自研 Aurora AV1 編碼器”，微幀科技聯(lián)合創(chuàng)始人&首席科學家Zoe Liu告訴LiveVideoStack。
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2021年5月，NETINT發(fā)布了一款用于數(shù)據(jù)中心的AV1編碼實時加速卡。NETINT采用了ASIC芯片方案，這從一個側(cè)面印證了AV1的成熟度與市場前景。
圖：在碼率為30kbps情況下，左圖是AV1編解碼技術(shù)處理效果，右圖是Duo目前所使用的編解碼技術(shù)的處理效果（圖片來自Google產(chǎn)品博客）
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首次將AV1用于實時編碼大規(guī)模生產(chǎn)環(huán)境的是Google的 Duo，Duo是一款實時視頻通話產(chǎn)品。在2020年4月21日，Google產(chǎn)品博客公布了這一消息。
?巨人的肩膀
AV1生態(tài)的繁榮離不開背后巨頭的投入，libaom AV1是其中最重要的項目，主要由Google來維護。從AV1定稿以來，保持了每年一個大版本更新。尤其在2021年，libaom AV1的3.0版更新格外頻繁。Google將Duo上實時AV1編碼能力通過libaom AV1開放給社區(qū)，并在不斷優(yōu)化中。“過去半年我們的主要工作方向在提高實時編碼器運行速度，提高壓縮性能，特別是主觀壓縮質(zhì)量方向。同時我們也是2-4線程下的實時編碼器算法進行優(yōu)化，提高多線程效率。這些工作方向在未來的一段時間還會繼續(xù)展開”，Google Senior Staff Engineer韓敬寧告訴LiveVideoStack。
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dav1d是最成熟的AV1開源解碼器，2018年由VideoLAN、VLC和FFmpeg共同開發(fā)，由AOMedia提供資助。VideoLAN的president，Jean-Baptiste Kempf在博客上透露：“most of the work for the optimizations are done”，盡管未來dav1d還會做一些優(yōu)化工作，但主要的工作已經(jīng)完成。
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libaom AV1 + dav1d讓AV1的生態(tài)達成了非常理想的狀態(tài)，尤其是用于終端的硬件解碼器還未普及的情況下，軟件方案也可以很好的享受AV1帶來的收益。
?WebRTC加速器
今年1月20日，IETF RTCWEB草案最終都成為標準并獲得了一個RFC編號，一周后WebRTC 1.0版發(fā)布。盡管此前WebRTC已經(jīng)廣泛應用各種瀏覽器、Android客戶端中。毫無疑問，WebRTC定稿將更好的促進各種瀏覽器和系統(tǒng)之間兼容與協(xié)作。1月21日，Google宣布在Chrome中支持AV1 SVC實時編碼。SVC提供了從單個編碼器在單個比特流中生成多層次分辨率的能力。換言之，SVC是對服務器端轉(zhuǎn)碼和ABR的替代方案。在提供海量視頻通信的場景下，SVC能夠節(jié)省巨大的服務器算力開銷。
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借助WebRTC，AV1駛?cè)肓薘TC的快車道。
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“近幾年, AV1編解碼器的開發(fā)已經(jīng)有了長足的進步。很快，各家都會推出AV1實時編碼的產(chǎn)品或者基于AV1的RTC產(chǎn)品”，拍樂云創(chuàng)始人&CEO趙加雨告訴LiveVideoStack，“Google的Duo及Cisco的Webex都已經(jīng)成功將AV1應用于RTC產(chǎn)品，增加了產(chǎn)業(yè)界的信心。”本月，拍樂云發(fā)布了Pano Venus，一款基于AV1的實時視頻通話引擎，也是一套實時視頻SDK服務Solution。趙加雨透露，Venus支持視頻會議、社交娛樂、云游戲、泛教育等各行業(yè)實時場景，未來也將會服務于4K/8K、全景、VR等下一代實時視頻通信產(chǎn)品形態(tài)，一些頭部教育客戶已經(jīng)找到我們體驗產(chǎn)品。
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“開源的AOM Encoder已經(jīng)可以在性能好的終端上實時運行，此外開源的AV1解碼器dav1d的進展也非常迅速，它早就支持在PC或者移動終端的實時解碼”，拍樂云首席科學家&合伙人章琦表示，“目前主流的i5/i7的CPU上均可以支持Pano Venus，主流的iOS和Android手機上也可以支持Pano Venus，支持的最大分辨率為1080p@30fps。”
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“從我們在iPhone 12 Pro的測試情況看，在720p@30fps和相同的主觀質(zhì)量條件下，運行 AV1 SDK設備的溫度比運行H.264 SDK增加2攝氏度, ?電量消耗增加電池容量的1%，內(nèi)存和CPU消耗相近”，章琦對AV1充滿了信心。
? ? ?未來
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“對于開發(fā)商和制造商來說，使用新的視頻編解碼器是一場既費時又費錢的博弈”，Matt Frost（Chair of the board, AOMedia）在演講中直言不諱的表示。在AV1漸入佳境之時，AOMedia已經(jīng)啟動了AV2的開發(fā)工作。AV1不僅要面臨來自HEVC、VVC的挑戰(zhàn)，還要和AV2同場競技。
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“我認為AV1的核心壓縮能力還有很大的空間沒有發(fā)揮出來。更好的核心壓縮能力也會帶來新的速度和性能的平衡點。所以我個人預期AV1在未來的一年內(nèi)會帶來更高的壓縮性能，同時運算復雜度會進一步降低，”韓敬寧告訴LiveVideoStack，“AOM也在推進AV2的研發(fā)工作。目前的主要工作重心依然是在壓縮性能方向。”
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據(jù)了解，AV2將在標準層面，針對實時編碼場景做優(yōu)化。包括聲網(wǎng)在內(nèi)的企業(yè)正在參與相關(guān)工作。
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在采訪最后，韓敬寧強調(diào)：libaom是一個面向全球的開源項目，我們歡迎更多的同行加入我們，一同提升AV1的性能，服務全球的生態(tài)系統(tǒng)。
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“Venus的發(fā)布是拍樂云音視頻技術(shù)上一個非常重要的里程碑，代表著AV1在實時通信領(lǐng)域的應用走向成熟。我們希望可以為AV1生態(tài)的進一步發(fā)展添磚加瓦，盡一份心力”，趙加雨表示。他還透露，拍樂云有計劃加入AOMedia。
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HEVC被認為是被專利毀掉的標準，相比而言，VVC的專利池清晰了許多。“HEVC由于其高昂且不明晰的專利政策，在其定稿后的多年，都未得到真正大規(guī)模應用，特別是在RTC領(lǐng)域。VVC作為業(yè)界最新標準，擁有較高的編碼效率和較高的編碼復雜度，在RTC領(lǐng)域，還有一段路要走，特別是RTC生態(tài)的建立。如果其能打破知識產(chǎn)權(quán)方面的壁壘，或許未來可期，”談到HEVC與VVC的前景，趙加雨表示。
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談到Pano Venus的未來，章琦表示：“首先，提升主觀質(zhì)量。第二，增加覆蓋到的設備種類， 在盡可能多的設備上支持運行AV1的編碼和解碼。”據(jù)了解，當Pano Venus發(fā)現(xiàn)設備無法支持AV1編解碼的情況下，系統(tǒng)將自動切換到H.264視頻流。Cisco Webex也采用了相似的策略。
參考
騰訊云直播+點播全線產(chǎn)品支持AV1，帶來極致視頻體驗?
許耀武：有趣有挑戰(zhàn)的二十年
AOM聯(lián)盟：AV1完成1.0版定稿
Sisvel宣布成立AV1專利池 1050項專利許可面臨收費
9家專利擁有者退出MPEG LA HEVC 華為加入HEVC Advance
Netflix與英特爾共同發(fā)布開源編解碼器SVT-AV1
Netflix在安卓移動啟用AV1格式 較VP9編碼效率提升20%
W3C與IETF共同定義WebRTC未來6大應用方向
實時AV1 SVC——釋放WebRTC的真正力量
AV1和開放媒體聯(lián)盟(AOM)的發(fā)展、成果與未來
AV1的實時模式
重新定義實時視頻時代，拍樂云發(fā)布國內(nèi)首個 AV1 編碼引擎 Pano Venus
阿里云視頻云正式支持AV1編碼格式 為視頻編碼服務降本提效?
https://developer.aliyun.com/article/738081
AV1 在 RTC 應用實踐中的現(xiàn)狀與展望?
https://www.infoq.cn/article/2x8BYoYzoeuBk9K21suY
https://en.wikipedia.org/wiki/AV1
https://www.chromestatus.com/feature/6206321818861568
https://trac.ffmpeg.org/wiki/Encode/AV1
https://blog.webex.com/engineering/the-av1-video-codec-comes-to-webex/
https://www.blog.google/products/duo/4-new-google-duo-features-help-you-stay-connected/
https://aomedia.googlesource.com/aom/
http://webrtcbydralex.com/index.php/2019/07/09/real-time-av1-in-webrtc-is-now-production-ready/
https://blogs.cisco.com/collaboration/cisco-leap-frogs-h-264-video-collaboration-with-real-time-av1-codec
https://blog.webex.com/engineering/the-av1-video-codec-comes-to-webex/
http://www.compression.ru/index_en.htm
https://aws.amazon.com/cn/about-aws/whats-new/2020/03/av1-encoding-now-available-with-aws-elemental-mediaconvert/
https://caniuse.com/?search=av1
https://code.videolan.org/videolan/dav1d
http://www.jbkempf.com/blog/post/2021/dav1d-0.9.1-a-ton-of-asm
https://www.prnewswire.com/news-releases/netint-announces-the-worlds-first-commercially-available-hardware-av1-video-encoder-for-the-data-center-301247855.html
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總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的AV1，实时编码READY的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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