AV1 - L'aube d'une nouvelle ère pour les codecs vidéo

En septembre 2015, le codec vidéo le plus performant en termes d'efficacité de compression était le suivant HEVC (High Efficiency Video Coding, ou H.265). La spécification a été approuvée par l'UIT-T en avril 2013, et des implémentations étaient déjà disponibles sous forme de logiciel et de matériel. Il semble que l'industrie de la vidéo soit prête à passer de la norme H.264/AVC à ce nouveau codec, comme il l'a fait pour le MPEG-2 plusieurs années auparavant.

Malheureusement, motivés par le grand succès des précédents programmes de licences de brevets liés aux codecs vidéo, deux communautés de brevets étaient déjà actives et une troisième a été annoncée. Chacune d'entre elles était censée servir de guichet unique pour l'obtention des droits de brevet nécessaires à la mise en œuvre de la norme. Pire encore, alors que les programmes d'octroi de licences précédents prévoyaient des plafonds pour les paiements de redevances (c'est-à-dire un paiement maximum par entreprise pour une technologie donnée), ce n'était plus le cas pour certains des pools. Cela a créé de sérieux problèmes, en particulier pour les sociétés de diffusion de vidéos sur le web, qui devaient payer des coûts par flux.

L'industrie de la vidéo sur Internet a réagi en prenant les choses en main. Les sociétés de contenu vidéo Amazon, Netflix et YouTube/Google se sont associées aux développeurs de technologies logicielles Cisco, Google, IBM, Microsoft et Mozilla et aux développeurs de puces ARM, Intel et NVIDIA pour fonder l'Association européenne de l'audiovisuel. Alliance pour les médias ouverts. L'objectif de l'alliance est de construire un codec vidéo open-source et libre de droits qui sera plus performant que le HEVC. Le projet a été lancé en septembre 2015 et a intégré les travaux en cours sur les codecs vidéo libres réalisés par des entreprises individuelles (VP9/VP10 de Google, Daala de Mozilla et Thor de Cisco). L'objectif était de produire non seulement une spécification technique, mais aussi un logiciel libre qui la mettrait en œuvre.

Vidyo a été invité à rejoindre le groupe en février 2016, et j'ai été invité à servir en tant que coprésident du sous-groupe des communications en temps réel (RTC SG). Le principal objectif de l'organisme parent, le groupe de travail sur les codecs (Codec WG), est l'efficacité de la compression pour la diffusion vidéo (c'est-à-dire le streaming HLS ou DASH). Le SG RTC répond aux exigences spécifiques des applications en temps réel, notamment le codage à faible délai, la résistance aux erreurs et la prise en charge de l'évolutivité temporelle et spatiale.

Les 18 derniers mois ont été une période d'activité intense. En août 2017, nous avons reçu l'approbation de notre proposition de syntaxe de haut niveau du codec, basée sur ce que l'on appelle les "unités de flux binaire ouvertes" (OBU). La syntaxe de haut niveau décrit la manière dont les différents composants de données vidéo sont regroupés dans des "bacs" afin qu'ils puissent être traités de manière transparente par les applications.

En décembre 2017, nous avons également reçu l'approbation de notre proposition sur la façon de prendre en charge l'évolutivité spatiale (et temporelle) dans AV1, comme le codec est maintenant connu. La conception imite le travail que nous avons fait plus tôt avec Google sur l'extensibilité spatiale dans le codec vidéo VP9. La prise en charge de la scalabilité spatiale est essentielle pour l'utilisation de l'AV1 dans notre VidyoCloud haute performance basé à SFU, exactement de la même manière qu'avec H.264/AVC et VP9. De cette façon, nous pouvons utiliser toutes les innovations qui ont été conçues dans notre système et profiter de l'efficacité de codage améliorée offerte par AV1.

Bien qu'il faille un certain temps avant que les implémentations commerciales qui utilisent pleinement les capacités de l'AV1 soient disponibles sur le marché, nous pensons que l'AV1 deviendra un concurrent important d'ici 12 à 18 mois. Le fait qu'Apple et Facebook aient rejoint l'alliance au cours des derniers mois est une indication supplémentaire que les vents sont favorables à l'AV1. Les puces prenant en charge l'AV1 devraient arriver fin 2019, voire plus tôt. Une partie du défi que représente la mise en œuvre d'un nouveau codec réside dans les optimisations utilisées dans la partie encodeur, en particulier lorsque des performances en temps réel sont requises.

C'est la première fois dans l'histoire des codecs vidéo qu'une alliance industrielle d'une telle ampleur se range derrière un forum industriel pour concurrencer les normes officielles produites par les organisations internationales de normalisation basées à Genève. C'est vraiment l'aube d'une nouvelle ère.

La situation est décrite de manière très éloquente dans un billet de blog, "Une crise, ses causes et sa solution,", par Leonardo Chiariglione, le président (formellement, "Convenor") de MPEG (Motion Pictures Experts Group), l'un des deux comités qui élaborent ces normes et qui font partie de l'Organisation mondiale de la propriété intellectuelle (OMPI) basée à Genève. Organisation internationale de normalisation. Le Dr. Chiariglione argumente :

"L'AOM apportera certainement la stabilité nécessaire au marché des codecs vidéo, mais cela se fera au prix d'une réduction, voire d'un arrêt complet, du progrès technique.

L'hypothèse est que l'absence de redevances sur les brevets incitera les entreprises et les organismes universitaires/de recherche à cesser d'investir dans la nouvelle technologie des codecs vidéo, ce qui ralentira, voire arrêtera, les progrès.

Je comprends tout à fait l'argument. Il convient de noter que plusieurs des innovations qui sont à l'origine de la norme H.264/AVC proviennent en fait d'organismes universitaires et de recherche qui ne fabriquent aucun produit. Tout retour sur investissement ne peut provenir que des redevances sur les brevets.

Cette situation déconcertante est toutefois contrebalancée par le fait que, pour la première fois, tous les fabricants de navigateurs - Apple, Google, Microsoft et Mozilla - font désormais partie de la même organisation de développement de codecs vidéo. Bien qu'aucune annonce spécifique n'ait été faite, il est probable que le même codec haut de gamme soit enfin pris en charge par tous les principaux navigateurs, ce qui constituerait une étape importante pour WebRTC. Si les implémentations ne se limitent pas aux seuls décodeurs de streaming, nous pourrions enfin atteindre le Saint-Graal de l'interopérabilité pour les applications en temps réel.

Vidyo dispose d'une architecture système qui offre un support vidéo WebRTC natif et transparent sur l'ensemble de son infrastructure VidyoCloud. La possibilité d'utiliser un codec unique sur l'ensemble des systèmes, des téléphones et tablettes aux ordinateurs de bureau et systèmes de salle, offrirait d'énormes avantages en termes de performance et de qualité à nos clients, en particulier dans les secteurs de la santé et des services financiers, où les applications basées sur les navigateurs sont très utilisées. Si le potentiel d'interopérabilité universelle de l'AV1 se concrétise, cela marquera certainement le début d'une nouvelle ère dans l'industrie de la communication vidéo.