AV1 (AOMedia Video 1) нередко называют не просто очередным кодеком, а ответом индустрии на патентные проблемы в сфере сжатия видео. Его создал альянс, в который вошли Google, Apple, Microsoft, Amazon, Netflix, Intel, AMD, NVIDIA и другие компании. Это один из первых полностью открытых и бесплатных видеокодеков, цель которого — убрать патентные барьеры, сдерживавшие распространение H.265/HEVC. По эффективности сжатия AV1 опережает HEVC на 25–35%, поэтому его считают основой для раздачи контента в 4K/8K и HDR. При этом у него есть фундаментальные ограничения, из-за которых он пока не вытеснил лицензируемые HEVC и AVC. Ниже специалисты «СервакМастер» объясняют, что такое AV1, как он работает, чем отличается от H.264, H.265 и VP9 и что тормозит его массовое внедрение.

Что собой представляет AV1

AV1 — современный видеокодек, вышедший в 2018 году. Его спецификация полностью открыта и бесплатна, а разрабатывала его группа компаний Alliance for Open Media (AOMedia). Причиной появления стал патентный кризис вокруг H.265/HEVC: сложная схема отчислений сразу нескольким пулам правообладателей замедлила переход с H.264 на более современный стандарт.

Задача AV1 — дать рынку эффективное сжатие без юридических рисков и скрытых надбавок. Кодек проектировался для будущего интернета, где огромные объёмы видеотрафика требуют экономии полосы пропускания, а реализовать стандарт может кто угодно. Поэтому главными его сторонниками стали стриминговые платформы и производители оборудования: для них роялти — прямые многомиллионные расходы. По сути, это ставка на то, что выгоднее вместе вложиться в новый свободный стандарт, чем бесконечно платить за старые.

Как устроено сжатие в AV1

AV1 переосмысливает и усложняет каждый этап гибридного сжатия. Подробнее о ключевых элементах.

Разбиение кадра

Вместо макроблоков и CTU кодек работает с Superblocks размером до 128×128 пикселей. Каждый из них рекурсивно делится по гибкой иерархии на блоки самых разных форм и размеров — вплоть до 4×4. Благодаря этому разбиение точно подстраивается под содержимое кадра.

Предсказание

На этом этапе добавлено много новых инструментов:

  • Внутрикадровое (Intra) предсказание использует 56 направленных режимов, включая плавные и нелинейные модели.
  • Межкадровое (Inter) предсказание — главный прорыв: обобщённая компенсация движения с переменным размером блоков, Warped Motion (деформация блоков) и сложная компенсация движения на уровне объекта.
  • Для компенсации могут применяться направленные фильтры и сразу несколько опорных кадров.

Преобразование и энтропийное кодирование

Для преобразования AV1 использует целое семейство методов — DCT, ADST и Identity. Кодер выбирает оптимальный вариант для каждого блока, что повышает точность. Завершающее энтропийное кодирование выполняется алгоритмом ANS (Asymmetric Numeral Systems): он эффективнее традиционного CABAC и лучше подходит для параллельной обработки.

Именно сочетание этих инструментов, от огромных Superblocks до сложного Inter-предсказания, объясняет и высочайшую эффективность AV1, и его огромную вычислительную сложность: для одного кадра нужно проанализировать миллионы возможных комбинаций параметров.

Схема работы видеокодека AV1. Источник: Mavink.

Профили и уровни

Чтобы обеспечить совместимость, спецификация задаёт профили и уровни.

Профили определяют допустимую глубину цвета и формат изображения:

Профиль Возможности
Main Базовый профиль для большинства контента: 8 и 10 бит на канал, формат 4:2:0
High Добавляет 4:4:4 chroma subsampling для контента без потери цветового разрешения (графика, анимация)
Professional До 12 бит на канал и формат 4:2:2 для профессиональных рабочих процессов

Уровни (от 2.0 до 7.3) ограничивают максимальное разрешение, частоту кадров и битрейт. Так, Уровень 5.1 примерно соответствует 4K при 60 кадрах в секунду, а Уровень 6.3 допускает 8K при 120 fps.

Битрейт, качество и задержка

Главный козырь AV1 — степень сжатия. По объективным тестам (BD-rate) он экономит 25–35% битрейта относительно H.265/HEVC при одинаковом визуальном качестве по метрикам VMAF/PSNR. Пример: 4K HDR-фильм, которому в HEVC требовалось 12 Мбит/с, в AV1 передаётся с тем же качеством при 8 Мбит/с.

Цена эффективности

За это приходится платить временем кодирования. Раньше программное кодирование AV1 было в сотни, а порой и в тысячи раз медленнее x264. Даже современные оптимизированные кодеры (libaom, SVT-AV1) в сложных режимах работают в 10–50 раз медленнее x265. Из-за этого кодирование в реальном времени на CPU при высоких разрешениях практически невозможно.

Задержка

Сложная структура GOP с большим числом B-кадров и продвинутыми методами предсказания увеличивает буферизацию. Для VOD (видео по запросу) это некритично, а вот для стриминга с низкой задержкой (игры, видеосвязь) нужны специальные настройки, которые отчасти снижают эффективность сжатия. В таких сценариях индустрия пока чаще опирается на H.264/AVC или специальные режимы HEVC.

Сравнение блочного кодирования видеокодеков AV1 и VP9. Источник: Mavink.

Аппаратная поддержка

Картина здесь такая: декодирование уже стало массовым, а кодирование остаётся прерогативой флагманских решений.

Декодирование

  • GPU: NVIDIA GeForce RTX 30/40 серий, AMD Radeon RX 6000/7000 серий (RDNA 2/3), Intel Arc (Alchemist).
  • Мобильные SoC: Apple A17 Pro и M-серия, Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2 и новее, MediaTek Dimensity 9000+.
  • ТВ и плееры: практически все современные Smart TV на чипах MediaTek Pentonic и Amlogic, а также плееры вроде NVIDIA Shield TV Pro и Apple TV 4K.

Кодирование

  • GPU с аппаратным энкодером AV1: NVIDIA GeForce RTX 40 серии (NVENC), Intel Arc (Quick Sync), AMD Radeon RX 7000 серии (RDNA 3).
  • Серверные и специализированные решения: ASIC-ускорители (например, NETINT), серверные GPU (NVIDIA A100, AMD Radeon V710 / MA350D).

Следовательно, большинство не самых новых устройств — смартфоны, ноутбуки, консоли, ТВ — умеют лишь воспроизводить AV1, но не записывать в нём видео. Массовое кодирование выполняется в облаке или на специализированном стриминговом оборудовании.

Что это значит при выборе сервера

Если вам нужно перекодировать большие библиотеки видео в AV1, ориентируйтесь на серверы с GPU, у которых есть аппаратный энкодер, либо на ASIC-ускорители: программное кодирование на CPU слишком медленно. Подобрать конфигурацию под такую задачу можно в разделах серверов и AI-серверов, а специалисты «СервакМастер» помогут с расчётом через контакты.

Разрешение, HDR и цветовые форматы

Формально спецификация не ограничивает разрешение и допускает вплоть до 16K. На практике AV1 уже применяется для 8K-стриминга, например на YouTube. Из HDR-форматов поддерживаются HDR10 и HLG, а HDR10+ и Dolby Vision можно передавать с помощью метаданных в медиаконтейнере (MP4, MKV).

Благодаря глубине цвета 10 и 12 бит в профилях Main и High, а также форматам 4:2:0, 4:2:2 и 4:4:4 кодек закрывает задачи от домашнего стриминга до профессионального монтажа. Тем не менее в кинопроизводстве и при работе с RAW по-прежнему используют менее сжатые или специализированные форматы: ARRIRAW, ProRes RAW, DNxHR.

По качеству сжатия открытый AV1 находится на уровне проприетарного стандарта H.266. Источник: BlogGeek.me.

Лицензирование

AV1 — royalty-free кодек. AOMedia открывает доступ к спецификации и необходимым для её реализации патентам без лицензионных отчислений. Любая компания или разработчик может встроить AV1 в оборудование или программы, не платя взносов в патентные пулы.

Это принципиально отличает его от H.265/HEVC и нового H.266/VVC, где платят и за каждое кодирующее или декодирующее устройство, и за объём закодированного контента. Бесплатность стала главным двигателем быстрого появления декодеров в браузерах (Chrome, Firefox, Edge) и чипах, а также принятия кодека крупными платформами, для которых лицензионные сборы измеряются миллионами долларов.

Где AV1 применяется уже сейчас

Кодек давно покинул тестовые лаборатории и работает в ключевых сегментах:

  • Стриминговые платформы. YouTube сделал AV1 основным кодеком для 4K и выше, Netflix использует его на поддерживаемых устройствах, а Twitch начал тестировать AV1 для трансляций.
  • Веб-видео. Все современные браузеры воспроизводят AV1 через HTML5-видео, так что он подходит для встраиваемого контента.
  • Облачный гейминг и VOD. Такие сервисы, как Xbox Cloud Gaming, используют AV1, чтобы улучшить картинку при ограниченной полосе.
  • Серверные ЦОД. Для кодирования огромных библиотек применяют фермы серверов с GPU (NVIDIA, AMD) или специализированные ASIC-ускорители, что даёт максимальную экономию на хранении и трафике.

Ограничения и проблемы

  • Высокая сложность кодирования. Это главная преграда для пользовательского контента и прямых трансляций. Кодирование 4K в высоком качестве в реальном времени возможно только на самом современном и дорогом оборудовании (RTX 40, Radeon RX 7000).
  • Нет нативной поддержки в камерах. Ни одна профессиональная камера не пишет в AV1 напрямую, поэтому требуется транскодирование из других форматов, что нагружает производственный конвейер.
  • Медленное проникновение в мобильный сегмент. Хотя декодеры есть в топовых чипсетах, массовым смартфонам среднего класса ещё годы придётся обходиться без AV1.
  • Фрагментация поддержки. Наличие декодера не гарантирует поддержку всех профилей и уровней, отсюда возможные проблемы совместимости.

Будущее: AV2

AV1 заложил прочную основу для свободного будущего видеоиндустрии. В ближайшие 1–2 года стоит ждать резкого роста доступности аппаратного кодирования AV1 в потребительском сегменте — в следующих поколениях GPU и мобильных SoC. Это откроет кодеку дорогу в live-стриминг и создание контента.

Преемник, AV2, уже вышел — совсем недавно, в декабре 2025 года. Его цель — ещё 30–40% выигрыша в эффективности сжатия при меньшей вычислительной сложности кодирования, а также поддержка разрешений от 8K и выше. Идеологическая основа, то есть открытость и отсутствие роялти, сохраняется. AV1 и AV2 формируют новую независимую экосистему, которая в долгосрочной перспективе может стать доминирующей для интернет-видео.

Многие уже прочат AV2 большое будущее среди открытых стандартов, однако полноценного внедрения стоит ждать не раньше чем через 1–2 года. Источник: AOMedia.

Выводы

AV1 утвердился как технологический и идеологический прорыв: беспрецедентная эффективность сжатия без лицензионных платежей. Сегодня его роль ясна — это премиальный стандарт для раздачи готового контента, особенно сверхвысокого разрешения и веб-видео, где экономия трафика напрямую снижает затраты. Здесь он уже победил, став основным кодеком для 4K и выше на ведущих платформах.

До статуса универсального инструмента, сопоставимого по охвату с H.264, ему ещё далеко. Главный барьер — асимметрия между повсеместным декодированием и ограниченным кодированием: большинство пользовательских устройств (смартфоны, телевизоры, ноутбуки) только воспроизводят AV1, но не создают в нём контент. Поэтому live-стриминг энтузиастов, видеонаблюдение и запись на камеры пока остаются за более старыми, но аппаратно оптимизированными кодеками.

Тем не менее будущее AV1 и его преемника AV2 выглядит как постепенное, но необратимое вытеснение проприетарных стандартов из интернет-экосистемы и формирование основы для свободного и экономичного видео.

Автор: СервакМастер