AV1 : un codec vidéo nouvelle gé­né­ra­tion

AV1 est présenté comme le nouveau format vidéo pour le Web visant à remplacer le format MPEG, bien connu et qui a déjà fait ses preuves. Le codec AV1 est un savant mélange des codecs VP10 de Google, Daala de Mozilla et Thor de Cisco ; les trois en­tre­prises ont ainsi mis au point un codec vidéo haute per­for­mance et gratuit.

Au cours de ces dernières années, les codecs MPEG comme MPEG-1, MPEG-2, mais aussi les variantes MPEG-4, ASP (DivX/XviD), AVC (H.264) et HEVC (H.265) ont réel­le­ment servi de points de référence sur le Web. Les four­nis­seurs de streaming préfèrent par exemple utiliser le codec HEVC pour diffuser leur contenu en 4K. Les formats MPEG font également office de standard pour les fichiers vidéo hautement com­pres­sés utilisés dans les DVD, les Blu-ray et la té­lé­vi­sion numérique.

Si les per­for­mances des formats MPEG sont longtemps restées inégalées, cela ne tient pas uni­que­ment à leur tech­no­lo­gie su­pé­rieure : nombre de leurs al­go­rithmes sont protégés par des brevets, ce qui complique toujours la tâche des four­nis­seurs tiers sou­hai­tant lancer un codec similaire. Ce problème se ressent également sur l’usage com­mer­cial du codec HEVC : les four­nis­seurs de streaming ont besoin d’une licence MPEG, mais aussi de celles d’autres par­te­naires de ce pool de licences. Ils doivent donc passer par des dé­ten­teurs de brevets in­di­vi­duels. AV1 devrait permettre d’éviter ces com­pli­ca­tions tout en sur­pas­sant le niveau technique des formats pré­cé­dents.

AV1 est un codec vidéo ouvert imaginé pour aider les en­tre­prises et les par­ti­cu­liers à diffuser des vidéos de haute qualité sur le Web en toute ef­fi­ca­cité. Mozilla, Google et Cisco sont à l’origine de ce projet. Ils espèrent ainsi balayer les obstacles tech­no­lo­giques et fi­nan­ciers ac­tuel­le­ment ren­con­trés par tous les uti­li­sa­teurs. L’objectif est de leur permettre d’accéder à des formats mul­ti­mé­dias puissants et, en fin de compte, de les utiliser pour partager et re­trans­mettre des fichiers vidéo sur leurs pla­te­formes Web ouvertes, comme le na­vi­ga­teur Firefox ou la pla­te­forme vidéo YouTube.

Ensemble, les créateurs du codec AV1 ont créé l’Alliance for Open Media (AOMedia). Depuis 2015, ils con­ju­guent leurs efforts pour dé­ve­lop­per des codecs, des formats et des tech­no­lo­gies destinés au Web public. L’AOMedia Video 1, abrégé AV1, est en fait le premier de leurs projets mis à dis­po­si­tion du grand public. Le codec AV1, ouvert et gratuit, peut être utilisé pour com­pres­ser des vidéos. Vous pouvez choisir d’en­re­gis­trer les fichiers vidéo encodés avec celui-ci au format MP4 ou MKV. En ce qui concerne le format WebM, AV1 peut même être associé au format audio Opus pour intégrer des vidéos en HTML5.

D’après une étude de Cisco, le contenu vidéo re­pré­sente aujourd’hui 70 % du trafic Internet. En 2021, cette pro­por­tion devrait même dépasser 80 %. En con­sé­quence, même les plus petites amé­lio­ra­tions relatives à la taille des fichiers, la qualité des images et les temps de transfert peuvent faire une grande dif­fé­rence, pour les créateurs de vidéos comme pour les uti­li­sa­teurs. AV1 est mis à dis­po­si­tion gra­tui­te­ment et permet aux petites en­tre­prises et aux par­ti­cu­liers de se po­si­tion­ner sur le marché : en effet, ils n’auraient pas les moyens de payer les droits de licence élevés associés aux autres formats dis­po­nibles.

Le problème de ces droits de licence élevés ne date pas d’hier. Depuis six ans, presque tous les acteurs majeurs tra­vail­lent sur leurs propres projets visant à dé­ve­lop­per des al­ter­na­tives viables à ces codecs vidéo brevetés : Google a publié VP9, Mozilla a dévoilé son projet Daala et Cisco a présenté Thor, un codec tout par­ti­cu­liè­re­ment adapté aux vi­sio­con­fé­rences à faible com­plexité. Tous par­ta­geaient un même objectif : créer un codec vidéo nouvelle gé­né­ra­tion pour rendre le partage de vidéos en ligne plus rapide, plus facile, et surtout plus éco­no­mique.

En 2015, tous ont décidé d’unir leurs forces sous la bannière d’AOMedia et il n’a pas fallu longtemps pour que d’autres champions du streaming et de l’équi­pe­ment in­for­ma­tique comme Amazon, Netflix, Intel, AMD ou encore NVIDIA les re­joig­nent. Le codec AV1 est le produit de cette alliance. Il s’appuie notamment sur le codec VP9 de Google, mais exploite également les outils et les tech­no­lo­gies des codecs Daala, Thor et VP10. Depuis 2018, Google Chrome et Mozilla Firefox, deux des na­vi­ga­teurs les plus utilisés au monde, prennent en charge AV1.

AV1 est un codec mul­ti­mé­dia. Il s’agit donc d’un programme in­for­ma­tique capable d’encoder et de décoder des fichiers vidéo, photo et audio nu­mé­riques. L’encodage permet aux uti­li­sa­teurs de com­pres­ser leurs fichiers et de les éditer, de les stocker et de les partager en toute ef­fi­ca­cité. Ensuite, ils peuvent ouvrir ou lire leur contenu grâce au décodage, en passant gé­né­ra­le­ment par une ap­pli­ca­tion ou un lecteur mul­ti­mé­dia. Pour qu’une telle in­te­rac­tion soit possible, les processus d’encodage et de décodage doivent s’appuyer sur un même format, ici AV1.

Pourtant, ce n’est pas aussi simple qu’il n’y paraît : les in­te­rac­tions entre les dif­fé­rents types de médias, d’ap­pli­ca­tions et d’équi­pe­ments matériels sont très complexes, raison pour laquelle les codecs doivent à leur tour être hautement spé­cia­li­sés. Aujourd’hui, les uti­li­sa­teurs font appel à un nombre in­cal­cu­lable de codecs : certains sont open source et gratuits, alors que d’autres sont sous licence et donc payants.

Dans un avenir proche, l’Internet En­gi­nee­ring Task Force (IETF) a pour intention de stan­dar­di­ser AV1 sous le nom NetVC (Internet Video Codec). Bien entendu, YouTube prend déjà en charge le codec AV1 et propose même quelques vidéos en streaming 8K pour les écrans com­pa­tibles. Ce faisant, AOMedia entend bien prouver l’ef­fi­ca­cité de son codec AV1 par rapport aux formats con­cur­rents.

Avec AVIF, l’Alliance for Open Media met à dis­po­si­tion un format d’image basé sur le codec vidéo AV1. À long terme, ce format d’image devrait jouir d’une mainmise tout aussi élevée que celle du format JPEG sur le marché, l’ambition de ses créateurs étant de sup­plan­ter celui-ci. Son extension de fichier est .avif (pour AV Image File) et ses séquences d’images se terminent par .avifs. Ce nouveau format d’image a pour objectif d’offrir une haute qualité d’image à des taux de com­pres­sion élevés, mais aussi de prendre en charge les ani­ma­tions cons­ti­tuant une al­ter­na­tive moderne au format GIF, plutôt dépassé.

À bien des égards, le codec AV1 est différent d’AVC, champion de la catégorie créé en 2003 par le Moving Picture Experts Group (MPEG). Le but avoué du projet AV1 est donc de s’ap­pro­prier cette su­pré­ma­tie en matière de format vidéo pour le Web. Il devrait être possible d’échanger librement et ef­fi­ca­ce­ment des vidéos de haute qualité sur le Web.

Voici les prin­ci­paux avantages offerts par AV1 :

• AV1 utilise une tech­no­lo­gie de com­pres­sion près de deux fois plus rapide.
• Il permet de diffuser plus vite des vidéos de meilleure qualité.
• AV1 est gratuit. Aucun coût n’est à prévoir pour l’encodage, le décodage et la com­pres­sion de fichiers vidéo.
• Les uti­li­sa­teurs finaux bé­né­fi­cient d’une ex­pé­rience vidéo de haute qualité, et ce, même si leur bande passante Internet est limitée.

L’objectif de per­for­mance d’AV1 est très ambitieux : AOMedia aspire à offrir une ef­fi­ca­cité 25 % su­pé­rieure à celle du codec HEVC. Pour ce qui est de la com­plexi­fi­ca­tion, c’est surtout le décodage logiciel qui reste aujourd’hui au cœur des préoc­cu­pa­tions, car une prise en charge ma­té­rielle adéquate n’a pas encore été dé­ve­lop­pée. Sur tous les na­vi­ga­teurs Web courants, AV1 est déjà utilisé avec le format audio Opus dans les fichiers con­te­neurs WebM. Seul le na­vi­ga­teur Safari ne prend ac­tuel­le­ment en charge qu’Opus.

Les na­vi­ga­teurs Chrome et Firefox ont commencé à utiliser quo­ti­dien­ne­ment le codec AV1, suivis des na­vi­ga­teurs Microsoft et Apple. Mais la liste des adeptes d’AV1 ne s’arrête pas là. Des dis­tri­bu­teurs de contenu mul­ti­mé­dia (Netflix, Amazon, Hulu, Apple et Google) sont également membres d’AOMedia, tout comme des four­nis­seurs d’équi­pe­ment in­for­ma­tique : Intel, AMD, ARM et NVIDIA. YouTube mérite une attention toute par­ti­cu­lière : en 2017, la pla­te­forme de streaming vidéo a été l’une des premières à tester AV1 et à l’adopter. Depuis 2018, le codec AV1 est aussi dis­po­nible librement sur Goo­gle­source.

Prise en charge ma­té­rielle

Voici une liste d’équi­pe­ments matériels qui prennent déjà en charge AV1 :

• L’en­tre­prise Allegro DVT a dévoilé un encodeur vidéo mul­ti­for­mat prenant en charge AV1.
• Le té­lé­vi­seur Q950TS de Samsung prend en charge le streaming 8K avec AV1.
• La série OLED ZX de LG peut également assurer une diffusion en 8K grâce à sa prise en charge d’AV1.
• Le pro­ces­seur graphique Intel Xe dispose d’un décodeur prenant en charge AV1.
• La série RTX 30 de NVIDIA prend en charge du contenu jusqu’à 8K, 10 bits et 60 FPS avec le codec AV1.

Prise en charge lo­gi­cielle

La liste des logiciels prenant en charge AV1 est assez longue. Voici donc une sélection des plus célèbres d’entre eux :

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

AOMedia a publié son codec AV1 en juin 2018. Aujourd’hui, son flux binaire est stable et dis­po­nible pour tout uti­li­sa­teur intéressé, et aucune licence n’est né­ces­saire. La licence de brevet est plei­ne­ment conforme à la directive du W3C sur les brevets, de sorte que la licence AV1 est en­tiè­re­ment gratuite. Tous les créateurs de na­vi­ga­teurs peuvent utiliser le codec AV1 en tant que standard Web ouvert.

Il est déjà possible d’utiliser le codec AV1 sur des appareils com­pa­tibles en passant par Android TV. Ces appareils incluent notamment les té­lé­vi­seurs équipés des puces BCM72190 et 72180 de Broadcom et RTD1311 ou RTD1319 de Realtek.

Dès que le streaming 8K sera dé­fi­ni­ti­ve­ment établi, il est certain qu’AV1 sera également utilisé de plus en plus fré­quem­ment.