AV1
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1. 개요
'''A'''OMedia '''V'''ideo '''1'''
오픈 미디어 연합(Alliance for Open Media)이 개발하여 2018년 3월 28일에 발표되어 6월 25일에 세부 스펙이 공개된 오픈소스 기반의 비디오 코덱. 은근히 AVI와 철자가 비슷하다.
2. 상세
2.1. 목표 및 참여회사
동영상을 사용하는 모든 분야에 적용할 수 있는 오픈소스 기반의 자유 라이선스 코덱으로서 기존 보다 30% 이상 높은 효율을 발휘하는 것을 목표로 개발됐다.
서로 개별적으로 진행되던 구글의 VP10, 모질라(Mozilla)의 Daala, 시스코(CISCO)의 Thor 프로젝트를 통합해 진행 되었으며[1], 각각의 기술들을 접목시켜 AV1이 탄생하게 된다.
가장 눈에 띄는 특징으로는 사용료가 '''무료'''이다. 오픈소스 코덱 치고는 참여회사가 많은 편인데, 기존 사실상 표준 코덱(HEVC)의 라이선스 비용이 나날이 비싸지며 라이선스 요건도 점점 복잡해지게 되어[2] 이에 이해관계가 얽힌 여러 유명한 단체 및 기업이 이에 대응하여 오픈 미디어 연합에 참여하게 된 것이다.
오픈 미디어 연합(Alliance for Open Media)의 총괄 멤버는 아마존, 애플, ARM, 시스코, 페이스북, 구글, IBM, 인텔, 마이크로소프트, 모질라, 넷플릭스, 엔비디아, 삼성전자, 텐센트이며, 일반 멤버는 어도비, Agora.io, 알리바바, Allegro DVT, AMD, 암로직, Argon Design, ATEME, BBC 연구개발, 브로드컴, 베이징 킹소프트 클라우드 인터넷 테크놀로지, 비트무빈, 케이블랩스, 칩스앤미디어, 지피캣, 훌루, Ittiam, iQiyi, 엔지코덱, 폴리콤, 리얼텍, Sigma Designs, 소시오넥스트, 시나미디어, V-Silicon, VeriSilicon, ViCue Soft, 비디오랜, 비됴, 비메오, Visionular, Xilinx로 다양한 회사들이 참여하고 있다. 동영상이 소진하는 네트워크 이용량을 절약해야만 하는 회사, 동영상을 재생하는 기기(칩셋)를 만드는 회사, 동영상 재생 앱(웹브라우저) 제작사들이 적극적으로 참여하는 편이다.
2.2. 역사
AV1 역사, 현황, 예정 관련 영상
- 2015년 9월 1일, 오픈 미디어 연합(Alliance for Open Media, AOMedia, AOM)을 결성해 새로운 코덱 개발을 시작하게 된다.
- 2018년 3월 28일, 비트스트림 프리즈(bitstream freeze)를 공표했다.
- 2018년 6월 25일, AV1의 세부 스펙 1.0.0 버전이 발표되었다.
2.3. 품질 및 효율
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모스크바 대학에서 발표한 동영상 코덱 별 효율성
VP9 및 H.265 대비 약 30%의 데이터 레이트 절감이라는 목표는 달성했다.
그러나, 19년 초 표준 인코더 기준, 인코딩 시간이 VP9 보다 16배[3] 길고 개인이 적당한 인코더 구해서 써먹기에는 호환성 이전에 버그가 문제가 되는 등, 안정화와 최적화가 숙제로 남아있다. 그나마 현재 희망적인 면은, 처음부터 PC 하드웨어 업계가 적극적으로 참여[4]해서 일단 하드웨어 가속 회로가 나오면 효율적으로 쓸 수 있을 가능성이 있다는 것. # (주로 댓글 참고)
인텔이 Netflix와 협력하여 SVT-AV1 코덱을 만들었다고 한다.#, # 그러나 서버용 백본망에서 쓰려고 만든 거라 그런지 4K 10bit 인코딩에 '''48GB(...)'''가 필요하여 메모리를 쳐드시는 수준이며, 화질도 libaom보단 떨어지는 듯 #
특히 이 비교[5]에서는 비트레이트당 화질이 x265랑 비슷하다가 비트레이트가 낮을 수록 VP9보다도 떨어지는데, 저 정도 낮은 비트레이트는 잘 안 쓴다고 쳐도, 인코딩 속도 대비 화질이 어느정도 나오느냐가 관건이 될 듯 싶다.
2020년 아직 AV1이 대중화 하지 않는 시기에 H.266이 등장하였다. H.265 대비 데이터 레이트는 50% 절감 하면서도 인코딩은 10배 디코딩은 2배의 시간이 필요해서 AV1 대비 데이터 절감과 인/디코딩 면에서 우월하다. 하지만 해당 코덱은 라이센스 비용이 유료로서 공개 코덱이자 라이센스 비용이 없는 AV1이 대중화 할만한 시간은 남아 있다.
2.4. Profile
AV1의 프로파일은 Main, High, Professional의 3가지가 준비되었다.
- Main
- 8, 10비트 컬러
- 4:0:0 그레이 스케일
- 4:2:0 크로마 서브 샘플링
- High
- 8, 10비트 컬러
- 4:0:0 그레이 스케일
- 4:2:0 크로마 서브샘플링
- 4:4:4 크로마 서브샘플링
- Professional
- 8, 10, 12비트 컬러
- 4:0:0 그레이 스케일
- 4:2:0 크로마 서브샘플링
- 4:2:2 크로마 서브샘플링
- 4:4:4 크로마 서브샘플링
2.5. Level
- AV1에서의 레벨은 총 32개의 순차 레벨 인덱스 안에 정의되며, 현재까지 알려진 레벨은 Level 2.0부터 Level 7.3까지 총 23번째이지만 완전히 정의된 인덱스는 0, 1, 4, 5, 8, 9, 12~19번째만 이루어져 있다.
- 레벨조차 정의되지 않은 24번째부터 30번째까지는 이미 추후에 정의될 것으로 예정되어 있지만, 마지막 31번째는 최대 순차 레벨 인덱스 값이라고만 명시되었을 뿐 추후 정의에 대한 여부는 확정되어 있지 않다.
- Level 5.2와 5.3, Level 6.2와 6.3의 최대 해상도, 프레임 속도, 비트레이트가 각각 쌍으로 동일한 값이 정의되어 있지만 초당 최대 디코딩 샘플 개수가 서로 다르게 정의되어 있다.[6]
- 다른 비디오 코덱과는 달리 최대 해상도 항목의 모든 레벨들이 16:9 비율의 해상도로 통일되어 있다.
- 레벨 2.2, 2.3, 3.2, 3.3, 4.2, 4.3, 7.0, 7.1, 7.2, 7.3은 사용되지 않는다.
2.6. 적용
VP9와 마찬가지로 AV1도 Opus 오디오 포맷과 함께 WebM 및 MKV, MP4 컨테이너 파일 내에서 사용할 수 있다. 유튜브에서는 mp4 컨테이너를 이용하여 AV1 코덱으로 인코딩한다.
2.6.1. 하드웨어
- 2019년 6월 리얼텍에서 AV1 H/W 디코딩을 지원하는 RTD1311 SoC를 공개했다.
- 2019년 9월 브로드컴에서 AV1 H/W 디코딩을 지원하는 BCM7218X SoC를 공개했다.
- 2019년 11월 미디어텍에서 AV1 H/W 디코딩을 지원하는 Dimensity 1000 SoC를 공개했다.
- 2020년 9월 NVIDIA에서 AV1 H/W 디코딩 기능을 지원하는 5세대 NVDEC가 탑재된 GeForce 30 시리즈 그래픽 카드가 출시되었다. 자세한 내용은 NVIDIA PureVideo 참조.
- 2020년 9월 인텔에서 AV1 H/W 디코딩 기능을 지원하는 8세대 퀵 싱크 비디오가 탑재된 타이거 레이크 계열 CPU가 출시되었다. 자세한 내용은 Intel Quick Sync Video 참조.
- 2020년 11월 AMD에서 AV1 H/W 디코딩 기능을 지원하는 VCN 3가 탑재된 RX 6000 시리즈 그래픽 카드가 출시되었다. 자세한 내용은 Video Core Next 참조.
- 2020년 11월 Apple Silicon#Apple M1 M1칩에서 H/W av1 decode를 지원하는걸 확인했다. 이는 차후 av1코덱이 상용화 될 경우 애플이 업데이트를 통해 M1시리즈에 해당 코댁을 지원할 가능성이 있음을 암시한다.
- 2021년 1월 삼성에서 AV1 H/W 디코딩 기능을 지원하는 엑시노스 2100 SoC가 공개되었다.
2.6.2. 소프트웨어
2.6.2.1. 운영체제
- 안드로이드 (10 버전부터)
2.6.2.2. 웹 사이트
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2018년 9월 13일부터 유튜브에서 AV1을 지원 테스트를 시작했다. 아울러서 동영상을 업로드할 때에 AV1 코덱으로 인코딩 된 동영상을 지원한다. 크롬 버전 70, 파이어폭스 버전 66 이상이어야 한다. # 공개당시에는 극히 일부 영상만 1080p까지만 AV1으로 지원하고, 그나마 720p부터는 사양과 관계없이 수시로 버벅대는 등 불안정상 모습을 보였으나, 20년 현재는 대부분의 영상에서 (원래 4K이상 지원할 경우) AV1으로도 4K 재생이 가능하고 CPU 성능만 받쳐주면 최신버전 크롬, 파이어폭스 등으로 원할하게 재생이 가능한 상태이다. 그러나 20년 8월까지도 설정을 기본값인 자동으로 두면 사실상 off (AV1 미사용)으로 작동하고 있고, 720p 이상을 AV1으로 보려면 "항상 AV1 사용" 옵션을 켜야하는데 그러면 AV1 미지원 해상도는 아예 표시가 안되는 문제[7]가 있다.
2018년 9월 13일부터 유튜브에서 AV1을 지원 테스트를 시작했다. 아울러서 동영상을 업로드할 때에 AV1 코덱으로 인코딩 된 동영상을 지원한다. 크롬 버전 70, 파이어폭스 버전 66 이상이어야 한다. # 공개당시에는 극히 일부 영상만 1080p까지만 AV1으로 지원하고, 그나마 720p부터는 사양과 관계없이 수시로 버벅대는 등 불안정상 모습을 보였으나, 20년 현재는 대부분의 영상에서 (원래 4K이상 지원할 경우) AV1으로도 4K 재생이 가능하고 CPU 성능만 받쳐주면 최신버전 크롬, 파이어폭스 등으로 원할하게 재생이 가능한 상태이다. 그러나 20년 8월까지도 설정을 기본값인 자동으로 두면 사실상 off (AV1 미사용)으로 작동하고 있고, 720p 이상을 AV1으로 보려면 "항상 AV1 사용" 옵션을 켜야하는데 그러면 AV1 미지원 해상도는 아예 표시가 안되는 문제[7]가 있다.
- 구글 드라이브 및 구글 포토: 2018년 하반기부터 AV1 코덱으로 인코딩 된 동영상을 디코딩이 가능해졌다.
- 넷플릭스: 2018년 9월 13일부터 AV1 코덱으로도 인코딩 된 동영상을 서비스하고 있다.
2.6.2.3. 웹 브라우저
2.6.2.4. 미디어 플레이어
2.6.2.5. 기타 응용프로그램
- LAVFilters (0.73.0 버전부터)
- libaom-av1: AV1 코덱을 인코딩하거나 디코딩할 수 있는 오픈소스의 레퍼런스 모듈이다. FFmpeg에서 libaom-av1 모듈을 포함하고 있으나 속도가 느려 잘 사용되지는 않는다.
- dav1d: AV1 코덱을 디코딩할 수 할 수 있는 SIMD 최적화 모듈이다. 2020년 기준 AV1 하드웨어 디코더가 탑재된 GPU를 통해 재생하는 방법 외에 AV1 코덱으로 인코딩된 영상을 원활하게 재생할 수 있는 사실 상 유일한 디코더다. FFmpeg와 각종 웹 브라우저의 AV1 코덱 디코더로 탑재되어 있다.
- 포맷 팩토리(Format Factory) (5.2.0 버전 부터) : 다양한 포맷을 서로 변환해주는 툴이다.
- GStreamer (1.14 버전부터)
- FFmpeg (4.1 버전부터)
- MKVToolNix (22 버전부터)
- MediaInfo (18.03 버전부터)
- Bitmovin 인코딩 (1.50 버전부터)
- AV1 Video Extension: Windows 10 Microsoft 스토어에 있는 코덱이다. 아직 베타 버전으로 windows 10 October 2018 Update (Build 17763) 이상이여야 한다.
2.7. AV1 이미지 파일 포맷
2019년 2월에 최종 발표된 이미지 파일 포맷으로 자세한 내용은 해당 문서 참조.
3. 여담
- 대부분의 국내 포털 사이트와 구글에 비로그인 상태에서 AV1이라고 검색하면 해당 단어와 비슷한 성인 사이트의 존재로 인해 청소년에게 부적절한 검색 결과라면서 검색이 제한된다.
- 2020년 9월 아이유 8K 챌린지가 이어졌고, 수많은 이들이 좌절하였다#. 코로나바이러스감염증-19으로 인해 각종 공연이 취소되고 언택트 콘서트(비대면 스트리밍 콘서트) 트렌드가 이어지는 와중에 아이유[8] 데뷔 12주년을 기념하여 유희열의 스케치북에서 대국민 콘서트가 열렸다#. 이 영상은 유튜브에 업로드 되었는데, 무려 8K 화질로 제공되었다. 이에 따라 많은 이들이 8K 화질 영상재생을 시도하고 그 결과를 공유하게 된다. 구글은 고화질 고해상도 영상은 AV1으로 제공하기 때문에[9] 아직 하드웨어 디코딩이 되는 재생기기들이 보급되지 않은 이 시점에서는 다수의 시청자들에게 CPU가 버벅이는 경험을 안겨주게 되었다.
4. 참고 링크
- AV1 Bitstream & Decoding Process Specification: https://aomediacodec.github.io/av1-spec/av1-spec.pdf
- AOMedia 공식 홈페이지: https://aomedia.org/
[1] VP10의 경우 On2 Technologies가 독자적으로 개발한 TrueMotion 시리즈를 VP8 때 구글이 회사 통채로 인수하여 오픈한 이후 VP9을 거쳐 VP10으로 개발 중이었고, 모질라의 Daala 프로젝트는 Xiph.Org 재단과 힘을 합쳐 Theora의 후계 코덱으로 개발 중이었다. 시스코도 저 둘과 별개로 사내의 필요에 의해 독자적으로 개발 중이었고. 결국 나오기도 전부터 파편화될 위기에 처했다는 사실이 당사자들에게도 뻔히 보였기 때문에, 대타협의 결과로 Alliance for Open Media가 탄생한 것이다.[2] 라이선스 관리 조직이 분열되고 파편화되어 있다. "MPEG LA"의 특허 라이선스를 해결하면, "HEVC Advance"가 삥뜯으러 오며, "Technocolor SA"의 특허 라이선스도 신경써야 한다. 그 뒤에 누가("Velos Media") 또 소송결며 나타날지 모른다. 영문위키 [3] 2018년 10월 17일, 유튜브 엔지니어 발언 (At the Battle of the Codecs, Answers on AV1, HEVC, and VP9)[4] 공홈의 멤버 페이지를 보면 알겠지만 일단 인텔과 NVIDIA가 설립 멤버이고, AMD도 참여하고 있다.[5] 화질평가를 위해 넷플릭스에서 개발한 Video Multimethod Assessment Fusion (VMAF)라는 비교 척도를 사용했다.[6] Level 5.2: 1,094,860,800개/초, Level 5.3: 1,176,502,272개/초, Level 6.2: 4,379,443,200개/초, Level 6.3: 4,706,009,088개/초[7] 8K 지원 영상인데 AV1으로 4K까지만 될 경우, "항상 AV1 사용" 상태에서는 그냥 해상도 옵션 자체가 4K까지만 나오므로 이걸 모르는 상태에서 "항상 AV1 사용" 옵션을 걸고 해당 영상을 접할 경우 8K 미지원으로 착각하게 된다.[8] 국민가수. 삼촌팬 특히 젊은 기덕들에게 인기가 많다.[9] VP9에서 AV1으로 전환되는 시점이었다.