AV1: la nuova generazione di codec video

AV1 si prospetta come il nuovo standard per i formati video per il web e ha lo scopo di sostituire l’ormai ben noto e consolidato formato MPEG. Il codec AV1 nasce da un’alleanza tra VP10 di Google, Daala di Mozilla e Thor di Cisco, che hanno lavorato insieme per rilasciare un codec video potente e privo di diritti d’autore.

Negli ultimi anni, i codec MPEG come MPEG1, MPEG2 e le varianti MPEG4 ASP (DivX/XviD), AVC (H.264) e HEVC (H.265) sono diventati gli standard dominanti sul web. I fornitori di streaming, per esempio, preferiscono usare HEVC per i loro contenuti in 4K. Ma i formati MPEG sono anche lo standard per i file video altamente compressi su DVD, Blu-ray e televisione digitale.

Il fatto che i formati MPEG non abbiano avuto rivali per molto tempo non è solo dovuto alla loro superiorità tecnologica: molti degli algoritmi sono protetti da brevetti, il che ha sempre reso difficile per i fornitori terzi portare sul mercato un codec comparabile. Questo problema riguarda anche l’uso commerciale di HEVC: i fornitori di streaming non solo hanno bisogno di una licenza da MPEG, ma anche da altri partner nel pool di licenze, fino ai singoli titolari di brevetti. Il codec AV1 intende aggirare queste difficoltà e allo stesso tempo superare tecnicamente i formati precedenti.

AV1 è un codec video aperto progettato per aiutare le aziende e gli individui a diffondere in modo efficiente video di alta qualità sul web. Mozilla, Google e Cisco stanno finanziando il progetto per rimuovere le barriere tecnologiche e finanziarie esistenti per gli utenti. Il loro obiettivo è che tutti gli utenti abbiano accesso a potenti formati multimediali e li usino per condividere e riprodurre file video sulle loro piattaforme web aperte, come il browser Firefox o la piattaforma video YouTube.

I creatori del codec AV1 si sono uniti nell’Alliance for Open Media (AOMedia) e dal 2015 sviluppano codec, formati e tecnologie per il web pubblico. AOMedia Video 1, o AV1 in breve, è il primo progetto a essere reso disponibile al pubblico. Il codec AV1, aperto e libero da diritti, è usato per la compressione video. I file video codificati con esso possono essere salvati come MP4 o MKV. All’interno di WebM AV1 può anche essere usato insieme al formato audio Opus per incorporare video HTML5.

Secondo una ricerca di Cisco, i contenuti video rappresentano oggi il 70 percento del traffico Internet. Entro il 2021, questo numero dovrebbe crescere a oltre l’80 percento. Con questi numeri, anche piccoli miglioramenti nelle dimensioni dei file, nella qualità delle immagini e nei tempi di trasferimento fanno una grande differenza per i creatori e gli utenti di video. L’uso e la condivisione di AV1 sono gratuiti, permettendo così a molte piccole imprese e individui di entrare in un mercato che altrimenti sarebbe al di sopra delle loro possibilità economiche, visti gli alti costi di licenza di altri formati.

Il problema degli alti costi di licenza non è una novità. Già sei anni fa, quasi tutte le grandi aziende hanno iniziato i loro progetti per creare alternative valide ai codec video brevettati: Google ha rilasciato VP9, Mozilla il progetto Daala e Cisco ha presentato Thor, un codec particolarmente adatto per le videoconferenze. Tutti avevano un obiettivo: creare il codec video di prossima generazione che avrebbe reso la condivisione di video online più veloce, più facile e più economica.

Nel 2015, le forze sono state unite sotto AOMedia e sono stati portati a bordo giganti dello streaming e dell’hardware come Amazon, Netflix, Intel, AMD e NVIDIA. Il risultato è il codec AV1, basato in particolare su Google VP9, ma che beneficia notevolmente anche degli strumenti e delle tecnologie di Daala, Thor e VP10. AV1 è supportato già dal 2018 da Google Chrome e Mozilla Firefox, due dei browser più utilizzati al mondo.

AV1 è un codec multimediale, ovvero un programma per computer che può codificare e decodificare video digitali, così come foto e file audio. La codifica permette agli utenti di comprimere i loro file per editing, archiviazione e condivisione efficienti. La decodifica, a sua volta, permette agli utenti di aprire o riprodurre il contenuto, di solito tramite un’app o un lettore. Affinché questa interazione funzioni, i processi di codifica e decodifica devono basarsi su un formato comune: in questo caso AV1.

Questo però è più facile a dirsi che a farsi, poiché l’interazione tra il tipo di media, la finalità d’uso e l’hardware del dispositivo è altamente complessa, ed è per questo che i codec devono essere altrettanto altamente specializzati. Oggi vengono utilizzati innumerevoli codec, alcuni dei quali open source e gratuiti, mentre altri su licenza e a pagamento.

AV1 sarà standardizzato dalla Internet Engineering Task Force (IETF) con il nome di NetVC (Internet Video Codec) nel futuro prossimo. YouTube, naturalmente, supporta già il codec AV1 e offre inoltre il primo streaming 8K per gli schermi compatibili. Con questo, AOMedia intende dimostrare l’efficienza del suo codec AV1 in confronto ai formati concorrenti.

L’Alliance for Open Media fornisce anche il formato AVIF, un formato immagine basato sul codec video AV1. Questo formato immagine aspira a raggiungere una fetta di mercato piuttosto alta, con l’obiettivo finale di sostituire il formato JPEG. L’estensione del file è .avif (AV Image File), mentre le sequenze di immagini terminano con .avifs. Il nuovo formato immagine dovrebbe raggiungere un’alta qualità d’immagine ad alti livelli di compressione e supporta le animazioni, un’alternativa moderna all’obsoleto formato GIF.

L’AV1 di AOMedia differisce in diversi modi dal più diffuso AVC, che è stato introdotto dal Moving Picture Experts Group (MPEG) nel 2003. L’obiettivo del progetto AV1 è quello di imporsi come formato video principale per il web, per permettere di scambiare liberamente video di alta qualità sul World Wide Web.

I principali vantaggi di AV1 sono i seguenti:

• AV1 utilizza una tecnologia di compressione quasi due volte più veloce.
• I video possono essere trasmessi più velocemente in alta qualità.
• AV1 non ha costi di licenza e non ci sono neanche costi per la codifica, la decodifica e la compressione dei file video.
• Gli utenti finali possono godere di un’esperienza video di alta qualità anche con una larghezza di banda Internet limitata.

AOMedia ha per AV1 un obiettivo molto ambizioso: punta a un aumento di efficienza del 25 percento rispetto a HEVC. In termini di aumento della complessità, l’attenzione è attualmente ancora principalmente sulla decodifica software, poiché il supporto hardware è ancora lontano. AV1 è già usato nei file del contenitore WebM insieme al formato audio Opus in tutti i comuni browser web. L’unica eccezione è il browser Safari, che attualmente supporta solo Opus.

Il codec AV1 è stato inizialmente introdotto nei browser Chrome e Firefox, e ora i browser di Microsoft e di Apple stanno seguendo l’esempio. Ma ci sono anche molti altri i sostenitori di AV1. I distributori di contenuti multimediali come Netflix, Amazon, Hulu, Apple e Google sono aziende membri di AOMedia, così come i fornitori di hardware come Intel, AMD, ARM e Nvidia. YouTube è invece un caso particolare: il servizio di streaming video è stato infatti tra i primi ad adottare AV1 e a utilizzarlo come terreno di prova già dal 2017. Inoltre, il codec è stato disponibile per l’uso gratuito su Googlesource dal 2018.

Supporto hardware

Una lista di prodotti hardware che già supportano AV1:

• L’azienda Allegro DVT ha introdotto un hardware di codifica video multiformato che supporta AV1.
• Il televisore Q950TS di Samsung supporta lo streaming 8K con AV1.
• La serie ZX-OLED di LG può anche trasmettere 8K grazie al supporto AV1.
• Il processore grafico Intel Xe ha un decoder hardware AV1.
• La serie RTX 30 di Nvidia supporta fino a 8K, 10bit e 60 FPS attraverso il codec AV1.

Supporto software

La lista dei software che supportano AV1 è ancora più lunga. Di seguito una selezione degli esempi più importanti:

• Google Chrome
• Mozilla Firefox
• Microsoft Edge
• Opera
• Vivaldi
• Pale Moon
• VLC media player
• Android 10

AOMedia ha rilasciato il codec AV1 nel giugno 2018. Da allora, il bitstream è stabile e disponibile a qualsiasi utente interessato su base gratuita. La licenza del brevetto è completamente compatibile con la politica dei brevetti del W3C, quindi la licenza di AV1 è esente da diritti. Tutti i produttori di browser possono usare il codec AV1 come standard web aperto.

Il codec AV1 può già essere utilizzato con dispositivi compatibili tramite Android TV. Questi includono televisori con Broadcom BCM72190 e 72180 e Realtek RTD1311 o RTD1319.

Una volta che lo streaming 8K si sarà affermato definitivamente, ci si aspetta che anche AV1 vedrà un significativo aumento della sua diffusione.