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AV1

オープンでロイヤリティフリーの動画圧縮フォーマット

AV1︵AOMedia Video 1︶は、インターネット上での動画配信を目的として非営利団体のAlliance for Open Mediaが開発したオープンかつロイヤリティフリーな動画圧縮コーデックである。主にGoogleのVP9を基礎とし、DaalaとThorとVP10の技術を組み込んで開発された[1]。類似技術であるGoogleのVP9やMPEGのHEVC/H.265の置き換えを目指している。
AV1
MIMEタイプvideo/AV1、video/webm; codecs="av01.*"
開発者Alliance for Open Media
初版2018年3月28日 (6年前) (2018-03-28)
種別動画ファイルフォーマット
包含先
派生元
オープン
フォーマット		Yes
libaom
FFmpeg上で動作するlibaomのスクリーンショット
開発元 Alliance for Open Media
プログラミング
言語		 C言語、アセンブリ言語
サポート状況 開発中
種別 動画コーデック
ライセンス BSDライセンス
公式サイト aomedia.googlesource.com/aom/
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コンソーシアム

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詳細は「Alliance for Open Media」を参照

開発を行っているのは半導体産業、ビデオ・オン・デマンドプロバイダやウェブブラウザ開発主体の主要企業の出資により2015年に設立されたコンソーシアムであるAlliance for Open Media︵AOMedia︶である。

このコーデックはInternet Engineering Task Force︵IETF︶の動画の標準化ワーキンググループである Internet Video Codec︵NETVC︶による標準化の最有力候補となっている[2]。彼らは標準化に必要とされる項目をリストにまとめている[3]。

沿革

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2015年に非営利団体としてAlliance for Open Media︵AOMedia︶がAmazon、Cisco、Google、Intel、Microsoft、Mozilla、Netflixの共同で設立された[4]。2016年4月にARMとNVIDIA[5]、2017年1月にHulu[4]、2017年11月にFacebook[6]、2018年1月4日にAppleがAOMediaに参加した[6]。その他、世界中の色々な会社がプロモーターメンバーとして参加している[7]。

2018年3月28日に仕様︵AV1 Bitstream and Decoding Process Specification︶が一般公開され[8]、その後も6月25日に仕様の検証済バージョン1.0が[9]、2019年1月9日にバージョン1.0の正誤表付き版が公開された[10]。また、関連仕様として2018年9月7日にコンテナフォーマットのAV1 ISO Base Media File Format Binding Specificationも公開されている[11]。

特徴

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主な特徴として、ロイヤリティフリーの︵特許︶ライセンスを用いていることがあり、競合規格であるHEVC/H.265が複雑かつ高額なソフトウェア特許ライセンスを用いていることと対照的になっている。ライセンスにより広範な利用を可能とするため競合企業の特許を侵害しないことを重要視している。この特許規約がW3Cによって採択されてからは、AV1の特許を使用している特許についても同じライセンスで提供されるようになっている[12]。

AV1は、アルゴリズムの煩雑化を避けつつ圧縮効率を上げる最先端のコーデックを目指しており、性能上での目標としてHEVCおよびVP9に対し約50%の効率上昇を掲げていた。仕様が公開された2018年3月現在、PSNRの比較でHEVCより30%程度優れていることが確認されている[13]。

前述のように、このコーデックはWebRTCを始めとするリアルタイム処理と高画質化の面においてH.264に代表される今世代の動画圧縮フォーマットに対してより高効率となるよう設計されている。

2020年1月現在、リファレンス実装であるlibaomのエンコード速度が非現実的︵x264の数千倍︶なまでに低速であることが欠点とされる[14]。エンコードの高速化を目標としたオープンソースのrav1eや、IntelがXeon CPU向けに開発しているSVT-AV1などの実装などが存在しているが、rav1eによるエンコードにはx264やx265︵英語版︶の数倍～数十倍程度の時間がかかり非常に低速である[15]が、SVT-AV1では設定次第でx265より速くなることがある[16]。

技術

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「VP9#技術」および「Daala#Technology」も参照
 
AV1エンコーダーの処理ステージと、各ステージと関係する関連技術。

AV1は、伝統的なブロックベースの周波数変換︵英語版︶のフォーマットに新しい技術を加えたものである。GoogleのVP9をベースに追加の技術が組み込まれており、AV1では主にエンコーダーでより多くの圧縮オプションを利用できるようになり、異なる種類の入力により適応できるようになっている。

Allianceは、Cとアセンブリ言語で書かれたリファレンス実装を、2条項BSDライセンスのもとでフリーソフトウェアとして公開している。開発は公開の場で行われ、AOMの会員かどうかに関わらずコントリビュートを受け付けている。

サポートしているコンテナフォーマット

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標準化された仕様

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  • ISOベースメディアファイルフォーマット[17]（ISO base media file format; ISOBMFF） - ISOBMFFコンテナフォーマットに対してAV1を対応させる仕様をAOMediaが2018年9月7日に策定した。ISOBMFF はMP4で使われているものである。このフォーマット（MP4）がYouTubeで使用されている[18]。

標準化している最中で完了していない仕様

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  • Matroska - AV1に対応させるMatroskaコンテナの最初のバージョンの仕様[19]は2018年9月に公開された[20]。しかし修正自体は2018年10月以降も続いており、最終的な仕様は2018年12月現在決まっていない。

標準化されていない仕様

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●WebM - MatroskaのサブセットであるWebMでは正式にはAV1は承認されていない[21]。しかしlibaomではMatroska側の仕様が決まる前にWebMをサポートしていた為、Matroskaの仕様に従うことになった[22]。
●On2 IVF[23] - このフォーマットは最初にVP8がリリースされたときから継続して使用されており、開発用の単純なコンテナとして使用され続けている[24]。AV1のエンコーダーのrav1eもこのフォーマットをサポートしている[25]。

採用

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前述の通りソフトウェアでのエンコードが非現実的なまでに低速なため(SVT-AV1は例外[16])、莫大なエンコード時間をかけてでもファイルサイズを小さくしトラフィックのコストを下げることが利益につながる動画配信業者が採用を表明している。

YouTubeではビットストリームの規格が固まり次第、6ヶ月以内に高画質の動画から迅速なAV1への移行を行うことを宣言しており[26]、2018年9月15日からベータ版としてAV1でエンコードされた動画をまとめたプレイリストを公開した[18]。2020年1月現在、PC向けサイトの一部動画に採用されている。また、2021年4月に専用のハードウェアエンコーダ︵H.264およびVP9︶を独自に開発したことを発表した際、将来的にAV1のエンコード機能を搭載することも明かしている[27]。

Netflixでは、2020年2月からAndroidアプリ向けのストリーミングでAV1の利用を開始した[28]。2020年にTV向けのハードウェアデコードが普及したことから、TV向けにも2021年11月にAV1でのストリーミングを始めた[28]。

また、Alliance for Open Mediaに属する半導体事業者︵AMD、ARM、NVIDIA、Intel︶はAV1のハードウェアサポートに向けて働きかけている[26]。PCでは、2020年に発売されたIntelのIntel Xeシリーズ(Tiger Lake及びRocket Lake世代のCPU及び単体GPU)、AMDのRadeon RX 6000シリーズ、NVIDIAのGeforce RTX 30シリーズ及びそれ以降の世代と、2023年に発売されたAppleのM3シリーズのGPUがAV1のハードウェアデコードに対応している[29]。スマートフォンでは2019年に発表[30]されたMediaTek社製ハイエンドスマートフォン向けSoCであるDimensity 1000[31]が先行していたが、2023年9月現在ではSamsung Exynos 2200[32], Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2[33], Apple A17 Pro[34]がハードウェアデコードに対応する[35]。

また、ハードウェアエンコーダーの実装は2024年2月現在、前述のデコーダーを搭載したIntel, Nvidia, AMD各社の次の世代にあたるIntel Arc, RTX40シリーズ,RX 7000シリーズの各GPUに実装されている[36][37][38]。

対応ソフトウェア

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ウェブブラウザ

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メディアプレイヤー

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その他

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AV1 Image File Format（AVIF）

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詳細は「AVIF」を参照

AV1 Image File Format︵AVIF︶は、画像や画像シーケンスをAV1で圧縮してHEIFファイル形式で保存するための画像ファイルフォーマットの仕様である。ISOBMFF︵英語版︶という同じコンテナフォーマットを使用し圧縮にHEVCを使用しているHEICと競合している。バージョン1.0.0は、2019年2月19日に策定された[50]。

AVIFでは、AV1のイントラフレーム︵Iフレーム︶符号化群の技術を応用して静止画を圧縮している。AVIFのように既存の動画コーデックの符号化技術を応用した例としては、VP8のWebPやH.265のHEIFがある。

AVIFは、以下のような機能をサポートしている。

AVIFの対応環境

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2018年12月14日、Netflixは最初の.avif形式のサンプル画像を公開し、VLCにサポートが追加された。MicrosoftもWindows 10の﹁19H1︵英語版︶﹂プレビューリリースでFile Explorer、Paint、複数のAPIでの対応を発表し、サンプル画像を公開した。主要ブラウザでもサポートが進んできている。2020年8月、Google Chromeのバージョン85でAVIFがサポートされた[51]。また、2021年10月、 Mozilla Firefoxがバージョン93でAVIFを標準サポート。 [52] ︵アニメーション対応は大幅に遅れて2023年5月のバージョン113でサポート[53][54]︶尚Mozillaは当初、バージョン86での標準サポートを予定していたが、これはリリースの前日に撤回されていた [55] [56]。WebKitは2021年3月5日にAVIFをサポート。Safariの画像デコードはmacOS, iOS, iPadOSによって処理されていたが[57]、Safari 16.4以降ではmacOS Ventura, macOS Monterey, macOS Big Surで[58]、iOS 16以降, iPadOS 16以降でAVIFをサポートしている。Microsoft Edgeは2024年1月25日、バージョン121で対応した。Paint.NETは2019年9月18日に読み込みに対応し[59]、2020年10月23日には保存にも対応した[60]。Colorist format conversionとDarktable RAW image dataは、それぞれサポートをリリースし、libavifのリファレンス実装を公開して、プラグインAPIのバージョン3.xと2.10.xに対応するGIMPプラグインの実装が開発された。

2020年2月14日、Netflixはブログ記事を公開し、JPEGと比較した場合のAVIF形式の画像の品質と圧縮効率を測定した、客観的な評価手法を発表した。

ライセンスの問題

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2020年、Sisvelは、AV1を使用するにはライセンス契約が必要であると主張している[61]。

脚注

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[脚注の使い方]


(一)^ AV1 is a royalty-free video compression format for the web

(二)^ Rick Merritt (EE Times), 30 June 2016: Video Compression Feels a Pinch

(三)^ Sebastian Grüner (golem.de), July 19, 2016: Der nächste Videocodec soll 25 Prozent besser sein als H.265 (german)

(四)^ abザッカメッカ (2017年7月24日). “Huluも続いたオープンメディアフォーマット﹁AV1﹂とは”. PRONEWS. 2018年11月12日閲覧。

(五)^ The Alliance for Open Media Welcomes New Members and Announces Availability of Open Source Video Codec Project - Alliance for Open Media

(六)^ ab“アップルがオープンな動画規格に参加した3つの理由”. 日経新聞 (2018年1月14日). 2018年11月12日閲覧。

(七)^ Members - Alliance for Open Media

(八)^ “HEVC/H.265対抗の動画コーデック﹁AV1﹂が正式リリース～ロイヤリティフリーで利用可能、HEIF対抗も登場か”. PC Watch/Impress (2018年3月29日). 2018年11月12日閲覧。

(九)^ “AV1 Bitstream & Decoding Process Specification (v1.0.0)” (2018年6月26日). 2019年2月25日閲覧。

(十)^ “AV1 Bitstream & Decoding Process Specification (v1.0.0-errata1)” (2019年1月8日). 2019年2月25日閲覧。

(11)^ “Version 1.0.0 of the specification” (2018年9月8日). 2019年2月25日閲覧。

(12)^ Neil McAllister, 1 September 2015: Web giants gang up to take on MPEG LA, HEVC Advance with royalty-free streaming codec – Joining forces for cheap, fast 4K video

(13)^ “Best Video Codec: An Evaluation of AV1, AVC, HEVC and VP9”. 2020年1月1日閲覧。

(14)^ Darkcrizt (2019年12月20日). “Rav1e, an AV1 encoder in Rust reaches its new version 0.2” (英語). Ubunlog. 2021年5月22日閲覧。

(15)^ “AV1 Has Arrived: Comparing Codecs from AOMedia, Visionular, and Intel/Netflix” (英語). Streaming Media Magazine (2020年9月18日). 2021年5月22日閲覧。

(16)^ ab“SVT-AV1 を定量的に評価してみる”. Qiita (2023年7月7日). 2024年4月28日閲覧。

(17)^ “AV1 Codec ISO Media File Format Binding”. cdn.rawgit.com. 2018年9月14日閲覧。

(18)^ ab“AV1 Beta Launch Playlist - YouTube” (英語). YouTube. 2018年10月18日閲覧。

(19)^ “AOM AV1 codec mapping in Matroska/WebM” (2018年12月3日). 2018年12月19日閲覧。

(20)^ “Matroska AV1 support” (2018年9月12日). 2018年12月19日閲覧。

(21)^ “WebM Container Guidelines” (2017年11月28日). 2018年12月19日閲覧。

(22)^ “WebM output in libaom” (2018年11月1日). 2018年12月19日閲覧。

(23)^ IVF

(24)^ “Simple Encoder” (2010年5月18日). 2019年1月17日閲覧。 “IVF files will not generally be used by your application.”

(25)^ “The fastest and safest AV1 encoder.”. 2018年4月9日閲覧。

(26)^ abOzer, Jan (2016年6月3日). “What is AV1?”. Streaming Media. Information Today, Inc.. 2016年11月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年11月26日閲覧。 “... Once available, YouTube expects to transition to AV1 as quickly as possible, particularly for video configurations such as UHD, HDR, and high frame rate videos ... Based upon its experience with implementing VP9, YouTube estimates that they could start shipping AV1 streams within six months after the bitstream is finalized. ...”

(27)^ “Reimagining video infrastructure to empower YouTube” (英語). blog.youtube. 2021年5月22日閲覧。

(28)^ abBlog, Netflix Technology (2021年11月9日). “Bringing AV1 Streaming to Netflix Members’ TVs” (英語). Medium. 2022年1月2日閲覧。

(29)^ 高圧縮﹁AV1﹂のハードウェアデコード、Windows 10でサポート開始 インプレス PC Watch 2020年10月19日閲覧

(30)^ Appleを除くスマートフォン向けSoCは製造元による発表から実際に各メーカーから搭載した端末が発売されるまで半年～1年ほど時間差がある

(31)^ MediaTek (2023年8月13日). “MediaTek to Enable Cutting-edge AV1 Video Codec Technology on…” (英語). MediaTek. 2023年8月13日閲覧。

(32)^ “エクシノス 2200 | モバイルプロセッサ”. サムスン半導体日本. 2023年9月18日閲覧。

(33)^ 株式会社インプレス (2022年11月16日). “クアルコム、スマホ向け最高峰チップセット﹁Snapdragon 8 Gen 2﹂発表”. ケータイ Watch. 2023年9月18日閲覧。

(34)^ 株式会社インプレス (2023年9月13日). “iPhone 15 Pro / Pro Maxに新チップセット﹁A17 Pro﹂、iPhone 15 / 15 Plusは﹁A16 Bionic﹂搭載”. ケータイ Watch. 2023年9月18日閲覧。

(35)^ “Apple、パーソナルコンピュータ向けとして最も先進的なチップのM3、M3 Pro、M3 Maxを発表”. Apple Newsroom (日本). 2023年11月6日閲覧。

(36)^ 株式会社インプレス (2022年3月31日). “Intel、ノートPC向け単体GPU﹁Arc Aシリーズ﹂を正式発表。ローエンドからハイエンドまで4月から順次投入”. PC Watch. 2022年11月16日閲覧。

(37)^ 株式会社インプレス (2022年10月13日). “OBSベータ版がGeForce RTX 40シリーズのAV1エンコードに対応”. PC Watch. 2022年11月16日閲覧。

(38)^ 株式会社インプレス (2022年11月4日). “AMD、前世代比2.7倍の性能となった﹁Radeon RX 7000﹂”. PC Watch. 2022年11月16日閲覧。

(39)^ ab“AV1 Decoder - Chrome Platform Status”. 2018年11月8日閲覧。

(40)^ Firefox 65.0, See All New Features, Updates and Fixes

(41)^ “AV1 video format | Can I use... Support tables for HTML5, CSS3, etc”. caniuse.com. 2023年5月28日閲覧。

(42)^ “mpv v0.29.0” (英語). github.com/mpv-player/mpv. 2018年10月18日閲覧。

(43)^ “MKVToolNix v22.0.0 release notes”. 2018年10月18日閲覧。

(44)^ “MKVToolNix v22.0.0 released | mosu's Matroska stuff” (英語). www.bunkus.org. 2018年10月18日閲覧。

(45)^ “Encoding Release Notes” (英語). Bitmovin Knowledge Base. 2018年10月18日閲覧。

(46)^ “clsid2/mpc-hc” (英語). GitHub. 2018年10月18日閲覧。

(47)^ “Download FFmpeg” (英語). www.ffmpeg.org. 2018年10月18日閲覧。

(48)^ “GStreamer 1.14 release notes”. gstreamer.freedesktop.org. 2018年10月18日閲覧。

(49)^ “MediaInfo 18.03” (英語). Neowin. https://www.neowin.net/news/mediainfo-1803 2018年10月18日閲覧。 

(50)^ “AV1 Image File Format (AVIF)”. 2019年7月22日閲覧。

(51)^ Abrams (2020年8月25日). “Chrome 85 released with security fixes, app shortcuts, AVIF support”. Bleeping Computer. 2020年8月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年8月26日閲覧。

(52)^ “Firefox 93.0, See All New Features, Updates and Fixes” (英語). Mozilla. 2021年10月5日閲覧。

(53)^ “Firefox 113.0, See All New Features, Updates and Fixes” (英語). Mozilla. 2023年5月10日閲覧。

(54)^ 株式会社インプレス (2023年5月10日). “ピクチャーインピクチャーを強化した﹁Firefox 113﹂が公開 ～アニメAVIF画像にも対応／再設計されたアクセシビリティエンジンが導入。セキュリティ関連の修正は13件”. 窓の杜. 2023年5月10日閲覧。

(55)^ “1682995 - (Avif-default) Enable AVIF support by default”. 2021年1月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。2021年1月9日閲覧。

(56)^ Cimpanu (2020年7月9日). “Chrome and Firefox are getting support for the new AVIF image format - After Netflix, Windows 10, VLC, and a few image editors, the new AVIF image format is coming to web browsers.”. ZDNet. 2020年8月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年8月26日閲覧。

(57)^ “WebKit開発チーム、Safari 16.0で用いられているWebKit機能について紹介”. CodeZine. 2022年10月27日閲覧。

(58)^ “Safari 16.4 Release Notes” (英語). Apple Developer Documentation. 2023年9月28日閲覧。

(59)^ 樽井秀人 (2019年10月24日). “AVIF形式の画像をサポートした﹁paint.net﹂v4.2.2が正式版に”. 窓の杜. 2021年10月22日閲覧。

(60)^ 樽井秀人 (2020年10月26日). “AVIF形式イメージの閲覧・編集だけでなく、保存も可能となった﹁paint.net﹂v4.2.14”. 窓の杜. 2021年10月22日閲覧。

(61)^ “動画圧縮技術﹁AV1﹂、知財管理のシズベルが特許リスト公開--オープンな方針に逆行”. 2020年3月13日閲覧。

参考文献

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  • Tsahi Levent-Levi (BlogGeek.me), September 3, 2015: WebRTC Codec Wars: Rebooted – The beginning of the end of HEVC/H.265 video codec.

外部リンク

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●公式ウェブサイト︵英語︶
●[1] - アニメーションAVIFのサンプル
●Alliance for Open Media - AV1の技術的な仕様書やソースコードはここからリンクが張られている
●Jan Ozer (2016年6月3日). “What is AV1?” (英語). Streaming Media Magazine. http://www.streamingmedia.com/Articles/Editorial/-111497.aspx 2016年6月20日閲覧。 
●Romain Bouqueau (2016年6月12日). “A view on VP9 and AV1 part 1: specifications”. GPAC Project on Advanced Content. http://www.gpac-licensing.com/2016/07/12/vp9-av1-bitstream-format/ 2016年11月19日閲覧。 
●Video Codec Requirements and Evaluation Methodology (英語). April 2020. doi:10.17487/RFC8761. RFC 8761。: IEVC NetVC適合の要件
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