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.