AV1

1. 개요

2. 상세

2.1. 목표 및 참여회사

2.2. 역사

• 2015년 9월 1일, 오픈 미디어 연합(Alliance for Open Media, AOMedia, AOM)을 결성해 새로운 코덱 개발을 시작하게 된다.
• 2018년 3월 28일, 비트스트림 프리즈(bitstream freeze)를 공표했다.
• 2018년 6월 25일, AV1의 세부 스펙 1.0.0 버전이 발표되었다.

2.3. 품질 및 효율

2.4. Profile

• Main
• 8, 10비트 컬러
• 4:0:0 그레이 스케일
• 4:2:0 크로마 서브 샘플링
• High
• 8, 10비트 컬러
• 4:0:0 그레이 스케일
• 4:2:0 크로마 서브샘플링
• 4:4:4 크로마 서브샘플링
• Professional
• 8, 10, 12비트 컬러
• 4:0:0 그레이 스케일
• 4:2:0 크로마 서브샘플링
• 4:2:2 크로마 서브샘플링
• 4:4:4 크로마 서브샘플링

2.5. Level

• AV1에서의 레벨은 총 32개의 순차 레벨 인덱스 안에 정의되며, 현재까지 알려진 레벨은 Level 2.0부터 Level 7.3까지 총 23번째이지만 완전히 정의된 인덱스는 0, 1, 4, 5, 8, 9, 12~19번째만 이루어져 있다.
• 레벨조차 정의되지 않은 24번째부터 30번째까지는 이미 추후에 정의될 것으로 예정되어 있지만, 마지막 31번째는 최대 순차 레벨 인덱스 값이라고만 명시되었을 뿐 추후 정의에 대한 여부는 확정되어 있지 않다.
• Level 5.2와 5.3, Level 6.2와 6.3의 최대 해상도, 프레임 속도, 비트레이트가 각각 쌍으로 동일한 값이 정의되어 있지만 초당 최대 디코딩 샘플 개수가 서로 다르게 정의되어 있다.[6]
• 다른 비디오 코덱과는 달리 최대 해상도 항목의 모든 레벨들이 16:9 비율의 해상도로 통일되어 있다.
• 레벨 2.2, 2.3, 3.2, 3.3, 4.2, 4.3, 7.0, 7.1, 7.2, 7.3은 사용되지 않는다.

2.6. 적용

2.6.1. 하드웨어

• 2019년 4월 ROCKCHIP에서 AV1 H/W 디코딩을 지원하는 RK3588 SoC를 공개했다. [7]
• 2019년 6월 리얼텍에서 AV1 H/W 디코딩을 지원하는 RTD1311 SoC를 공개했다.
• 2019년 9월 브로드컴에서 AV1 H/W 디코딩을 지원하는 BCM7218X SoC를 공개했다. [8]
• 2019년 10월 Chips & Media에서 AV1 H/W 디코딩을 지원하는 Wave510A SoC를 공개했다.
• 2019년 11월 미디어텍에서 AV1 H/W 디코딩을 지원하는 Dimensity 1000 SoC를 공개했다.
• 2019년 11월 Amphion에서 AV1 H/W 디코딩을 지원하는 CS8142 SoC를 공개했다.
• 2020년 1월 AMLogic에서 AV1 H/W 디코딩 기능을 지원하는 Amlogic S908X SOC를 공개하였다.
• 2020년 9월 NVIDIA에서 AV1 H/W 디코딩 기능을 지원하는 5세대 NVDEC가 탑재된 GeForce 30 시리즈 그래픽 카드가 출시되었다. 자세한 내용은 NVIDIA PureVideo 참조.
• 2020년 9월 인텔에서 AV1 H/W 디코딩 기능을 지원하는 8세대 퀵 싱크 비디오가 탑재된 타이거 레이크 계열 CPU가 출시되었다. 자세한 내용은 Intel Quick Sync Video 참조.
• 2020년 11월 AMD에서 AV1 H/W 디코딩 기능을 지원하는 VCN 3가 탑재된 RX 6000 시리즈 그래픽 카드가 출시되었다. 자세한 내용은 Video Core Next 참조. 뒤이어 2022년 1월 VCN 3가 탑재된 AMD Zen 3+, Rembrandt APU가 공개되었다.
• 2021년 1월 삼성에서 AV1 H/W 디코딩 기능을 지원하는 엑시노스 2100 SoC가 공개되었다.
• 2021년 1월 Allegro에서 AV1 H/W 디코딩 기능을 지원하는 AL-E215 SoC가 공개되었다.
• 2022년 3월 인텔에서 AV1 H/W 풀 인코딩/디코딩 기능을 지원하는 QSV 9이 탑재된 인텔 Arc A-시리즈 GPU가 공개되었다.[9]
• 2022년 9월 NVIDIA에서 AV1 H/W 인코딩 기능을 지원하는 8세대 NVENC가 탑재된 GeForce 40 시리즈 그래픽 카드가 공개되었다.
• 2022년 10월 AMD에서 AV1 H/W 인코딩 기능을 지원하는 VCN 4.0(RDNA 3)이 탑재된 Radeon RX 7000 시리즈 그래픽 카드가 공개되었다. 뒤이어 2023년 5월 VCN 4.0이 탑재된 AMD Zen 4, Phoenix(7040U) APU가 공개되었다.[10]
• 2022년 11월 퀄컴에서 AV1 H/W 디코딩 기능을 지원하는 스냅드래곤 8 Gen 2 SoC이 공개되었다.
• 2023년 9월 Apple에서 AV1 H/W 디코딩 기능을 지원하는 A17 Pro SoC이 공개되었다. 그후 2023년 10월 같은 CPU 코어를 공유하고 H/W AV1 디코딩을 지원하는 M3 시리즈가 공개되었다.

2.6.2. 소프트웨어

2.6.2.1. 운영체제

• 안드로이드 (10 버전부터)
  

2.6.2.2. 웹 사이트

• 유튜브: 베타 테스트용 영상 리스트 # 2020년 9월초쯤부터 일부 8K 영상을 시작으로 기본값 도입을 하고 있다. 자세한 건 후술할 아이유 8K 챌린지 참고
  
  2018년 9월 13일부터 유튜브에서 AV1을 지원 테스트를 시작했다. 아울러서 동영상을 업로드할 때에 AV1 코덱으로 인코딩 된 동영상을 지원한다. 크롬 버전 70, 파이어폭스 버전 66 이상이어야 한다. # 공개당시에는 극히 일부 영상만 1080p까지만 AV1으로 지원하고, 그나마 720p부터는 사양과 관계없이 수시로 버벅대는 등 불안정상 모습을 보였으나, 20년 현재는 대부분의 영상에서 (원래 4K이상 지원할 경우) AV1으로도 4K 재생이 가능하고 CPU 성능만 받쳐주면 최신버전 크롬, 파이어폭스 등으로 원할하게 재생이 가능한 상태이다. 그러나 20년 8월까지도 설정을 기본값인 자동으로 두면 사실상 off (AV1 미사용)으로 작동하고 있고, 720p 이상을 AV1으로 보려면 "항상 AV1 사용" 옵션을 켜야하는데 그러면 AV1 미지원 해상도는 아예 표시가 안되는 문제[11]가 있었다.
• 구글 드라이브 및 구글 포토: 2018년 하반기부터 AV1 코덱으로 인코딩 된 동영상을 디코딩이 가능해졌다.
• 넷플릭스: 2018년 9월 13일부터 AV1 코덱으로도 인코딩 된 동영상을 서비스하고 있다.
• 디스코드: 2023년 2월 24일부터 GeForce 40 한정으로 AV1 인코딩 스트리밍 지원 출시되었다. #

2.6.2.3. 웹 브라우저

• 모질라 파이어폭스 (66.0 버전부터)
• 구글 크롬 (70.0.3538.67 버전부터)

2.6.2.4. 미디어 플레이어

• MX 플레이어
• VLC 미디어 플레이어 (3.0.4 버전부터)
• 팟플레이어 (1.7.14804 버전부터)

2.6.2.5. 동영상 인코더

• 공식 인코딩 라이브러리 3대장
• libaom-av1 ^매뉴얼, : AOMedia에서 만든 AV1 레퍼런스 인코더/디코더 라이브러리. AV1 미디어를 고화질로 인코딩하거나 디코딩할 수 있으나 속도가 느리다. 오픈소스로 되어 있어 다른 라이브러리에서 차용할 수 있으며, FFmpeg에서도 libaom-av1 모듈을 포함하고 있으나 속도 때문에 잘 사용되지는 않는다.
  #!syntax powershell ffmpeg -i input.mkv -c:v libaom-av1 -crf 30 출력.mkv
• rav1e: Xiph.Org 재단에서 만든 AV1 인코딩 라이브러리. libaom-av1의 느린 인코딩 속도를 해결하기 위해 만들었다. 전반적인 특성은 어중간하다.
• SVT-AV1 ^{매뉴얼, FFmpeg인코딩, 파라미터}: 인텔(+넷플릭스 등 기업연합)[12]에서 만든 AV1 인코딩/디코딩 라이브러리. libaom-av1과 rav1e의 느린 인코딩 속도를 해결하기 위해 개발하였다. 왠지 QSV가 생각날 정도로, 화질에 다소 손실이 있더라도 빠른 스트리밍 처리에 최적화 되어 있는 경향이 있다. 초기버전은 화질이 떨어진다는 평이 있었으나, 버전이 올라가면서 단점을 보완하는 중이고, FFmpeg에도 포함되었다.
  #!syntax powershell ffmpeg -i input.mkv -c:v libsvtav1 -preset 10 -crf 35 -c:a copy 실시간용.mkv#!syntax powershell ffmpeg -i input.mkv -c:v libsvtav1 -preset 5 -crf 32 -g 240 -pix_fmt yuv420p10le -svtav1-params tune=0:film-grain=8 -c:a copy 소장용.mkv
• 느린 속도 때문에 '답내친'으로 만들어진 인코더: 내용물은 얼핏 위 3개의 AV1 코덱을 골라 쓸 수 있도록 도와주는 GUI(껍데기)처럼 보인다. 다만 위의 정식 AV1 인코더들은 최적화가 덜 되어 멀티코어 프로세서를 제대로 활용하지 못하는 문제가 있으므로, 이를 해결하기 위해 본 항목의 인코더들은 아예 비디오를 구간별로 쪼개 각 코어(Thread 내지는 Workers)에 할당량을 나눠주어 일을 시키는 방법을 도입하였다. 덕분에 내 IQ 150, 네 IQ 150, 도합 IQ 300 멀티코어 프로세서로 CPU를 조금 더 골고루 갈굴 수 있게 되었고, 인코딩 속도가 향상되었다. FFmpeg이 AV1 라이브러리를 도입하기 이전에 특히 유용하게 사용되었다.
• Av1an: 인터페이스가 CLI 방식이다. qencoder로 GUI를 제공받을 수 있다. Windows, Linux용으로 제공된다.
• NEAV1E: 이름부터가 NotEnoughAV1Encodes 라며 AV1 인코더들을 불충분하다며 까고 있다(...). 핸드 브레이크 인코더 UI와 비슷하다. .NET core를 사용하지만, UI 관계상 Microsoft Windows 전용이다.
• FFmpeg: 다수의 (프리웨어 대다수의) 인코더가 FFmpeg 기반으로 돌아간다.[13]
• ver. 4.1: libaom-av1 지원, 컨테이너 지원 등 AV1 지원 시작. / ver 4.2: libdav1d 지원. / ver 4.3: librav1e 지원. (2018~2020)
• ver. 4.4: SVT-AV1 지원. libaom 모노크롬 인코딩 지원. 각종 하드웨어 디코딩 지원 등 다수 기능 지원. (2021)
• ver. 6.0: 인텔 QSV, 엔비디아 NVenc 하드웨어 AV1 인코딩 지원. (2023)
• 한국어 지원 인코더
• 샤나인코더: 바닥인코더 이래로 내려온 한국적 인터페이스를 가진 인코더(곰인코더, 팟인코더 등)로 사용하기 친숙하고 쉽다. 다만 커스텀(③) 된 FFmpeg(②) 기반 인코더이므로 공식 인코더(①) 최신 버전 성능을 제대로 활용하는데 한계가 있다던가(AV1 옵션이 빈약하다던가), ①→②→③을 거치느라 최신버전 적용 그 자체가 느리다는 한계가 있다.
• 핸드 브레이크: 오픈소스 동영상 인코딩 프로그램.
• Format Factory : 다양한 포맷을 간편하게 서로 변환해주는 툴이다. 5.2.0 버전 부터 AV1을 지원한다.
• 기타 레딧에서 추천하는 인코더: shutterencoder, Staxrip, Hybrid

2.6.2.6. 기타 응용 프로그램

• LAVFilters (0.73.0 버전부터)
• dav1d: AV1 코덱을 디코딩할 수 할 수 있는 SIMD 최적화 모듈이다. 2020년 기준 AV1 하드웨어 디코더가 탑재된 GPU를 통해 재생하는 방법 외에 AV1 코덱으로 인코딩된 영상을 원활하게 재생할 수 있는 사실 상 유일한 디코더다. FFmpeg와 각종 웹 브라우저의 AV1 코덱 디코더로 탑재되어 있다.
• GStreamer (1.14 버전부터)
• MKVToolNix (22 버전부터)
• MediaInfo (18.03 버전부터)
• Bitmovin 인코딩 (1.50 버전부터)
• AV1 Video Extension: Windows 10 Microsoft 스토어에 있는 코덱이다. windows 10 October 2018 Update (Build 17763) 이상이여야 한다.
• OBS Studio (29.1 버전부터) H.265, AV1 스트리밍을 지원한다.

2.7. AV1 이미지 파일 포맷

3. 여담

• 2023년 3월에 유튜브는 AV1 라이브 전송 베타테스트 시작했고#, 8월에 정식 지원하기 시작했다.#

• 블루레이 비디오나 TV 방송 등에 현재도 널리 사용되는 H.264 비디오 코딩도 한때 AVC1 또는 AVC-1 이라는 이름을 사용해서 이와 혼동하기 쉽다.[14] AVC1 은 2003 년에 나왔고 라이센스가 필요한 코딩이다. 그 후속인 H.265는 HVC1 이라는 이름을 사용한다.
  
• 개인 사용자 선에서 사용하려면 FFmpeg를 다운로드 받는 것이 좋다. 물론 공식 사이트는 Git 리포지토리이지만, 여기는 소스코드 형태로만 제공하기에 단순히 인코딩/디코딩만 하기에는 부담이 크다.
  
• 대부분의 국내 포털 사이트와 구글에 비로그인 상태에서 AV1이라고 검색하면 해당 단어와 비슷한 성인 사이트의 존재로 인해 청소년에게 부적절한 검색 결과라면서 검색이 제한된다.

• 2020년 9월 아이유 8K 챌린지가 이어졌고, 수많은 이들이 좌절하였다#. 코로나19으로 인해 각종 공연이 취소되고 언택트 콘서트(비대면 스트리밍 콘서트) 트렌드가 이어지는 와중에 아이유 데뷔 12주년을 기념하여 유희열의 스케치북에서 대국민 콘서트가 열렸다#.
  이 영상은 유튜브에 업로드 되었는데, 무려 8K 화질로 제공되었다. 이에 따라 많은 이들이 8K 화질 영상재생을 시도하고 그 결과를 공유하게 된다. 마침 구글이 고화질 고해상도 영상에 AV1을 기본값으로 AV1으로 도입하기 시작한 시점이어서 일부 영상들은 8K 재생 시 별도의 설정 없이도 무조건 AV1으로만 나오게 된 것[15]. 참고로 퀘이사존 링크글 기준으로 처음 2개는 VP9으로만 나오지만, 나머지 AV1으로만 8K를 제공한다.
  아직 하드웨어 디코딩이 되는 재생기기들이 보급되지 않은 이 시점에서는 다수의 시청자들에게 CPU가 버벅이는 경험을 안겨주게 되었다. 2020년 9월에 막 공개되거나 출시된 GeForce 30이나 인텔 타이거레이크 계열 CPU로나 원활한 재생이 가능하다. 라이젠 시리즈의 경우 APU는 렘브란트부터 AV1 디코딩을 지원하고 RX 6000 시리즈는 좀 더 이후인 11월 출시인 데다가 AV1 지원이 8K 30p 한계라[16] 8K 60p인 해당 영상 재생이 안되며 완전한 8K 60FPS 디코딩 지원은 RX 7000시리즈에서 추가되었다.
• 소비자가 어느정도 쉽게 접할수 있는 CPU중에 해당 영상을 CPU 성능만으로 원활하게 돌릴수 있는 CPU는 다음과 같다.
  AMD 계열에선 3900X , 3950X , 5900X , 5950X , 1950X 정도가 존재하며
  인텔 계열에선 7980XE , 12900K 정도가 존재한다.
  애플 계열에선 M1 Pro, M1 Max, M1 Ultra 정도가 존재한다. 별도로 Safari가 AV1 코덱을 아직 지원하지 않아서, 8K를 보려면 Chrome이나 Firefox를 써야 한다. [17]
  10900K , 3800X , 5800X로는 해당 AV1 좌절 영상 재생시 프레임 드랍 비율이 전체 프레임중 10% 이상 발생한다.

4. 참고 링크

• AV1 Bitstream & Decoding Process Specification: https://aomediacodec.github.io/av1-spec/av1-spec.pdf
• AOMedia 공식 홈페이지: https://aomedia.org/