AV1

AOMedia Video 1 ( AV1 ) es un formato de codificación de vídeo abierto y libre de regalías, diseñado inicialmente para transmisiones de vídeo a través de Internet. Fue desarrollado como sucesor de VP9 por la Alliance for Open Media (AOMedia), ^{[ 3 ]} un consorcio fundado en 2015 que incluye empresas de semiconductores , proveedores de vídeo bajo demanda , productores de contenido de vídeo, empresas de desarrollo de software y proveedores de navegadores web. La especificación del flujo de bits de AV1 incluye un códec de vídeo de referencia . ^{[ 1 ]} En 2018, Facebook recodificó 400 vídeos comprimidos de Facebook con AV1, VP9 y x264 y descubrió que AV1 ofrecía tasas de bits aproximadamente un 34 % inferiores a las de VP9 y alrededor de un 50 % inferiores a las de x264 con una calidad visual similar, aunque la codificación era mucho más lenta. ^{[ 4 ]}

Al igual que VP9, ​​pero a diferencia de H.264 (AVC) y H.265 (HEVC), AV1 tiene un modelo de licencia libre de regalías que no dificulta su adopción en proyectos de código abierto . ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 3 ] [ 9 ]}

AVIF es un formato de archivo de imagen que utiliza algoritmos de compresión AV1.

Las motivaciones de la Alianza para crear AV1 incluyeron el alto costo y la incertidumbre relacionados con la licencia de patentes de HEVC (también conocido como H.265), el códec diseñado por MPEG que se esperaba que sucediera a AVC . ^{[ 10 ] [ 8 ]} Además, los siete miembros fundadores de la Alianza ( Amazon , Cisco , Google , Intel , Microsoft , Mozilla y Netflix ) anunciaron que el enfoque inicial del formato de video sería la entrega de video web de alta calidad. ^{[ 11 ]} El anuncio oficial de AV1 se produjo con el comunicado de prensa sobre la formación de la Alianza para Medios Abiertos el 1 de septiembre de 2015. Solo 42 días antes, el 21 de julio de 2015, se anunció que la oferta de licencia inicial de HEVC Advance sería un aumento con respecto a las tarifas de regalías de su predecesor, AVC. ^{[ 12 ]} Además del aumento de costo, la complejidad del proceso de licencia aumentó con HEVC. A diferencia de los estándares MPEG anteriores, donde la tecnología podía licenciarse a través de una única entidad, MPEG LA , cuando se finalizó el estándar HEVC, se habían formado dos consorcios de patentes y se vislumbraba un tercero. Además, varios titulares de patentes se negaban a licenciar sus patentes a través de cualquiera de los consorcios, lo que aumentaba la incertidumbre sobre la concesión de licencias de HEVC. Según Ian LeGrow de Microsoft, una tecnología de código abierto y libre de regalías se consideraba la forma más sencilla de eliminar esta incertidumbre en torno a las licencias. ^{[ 10 ]}

El efecto negativo de las licencias de patentes sobre el software libre y de código abierto también se ha citado como una razón para la creación de AV1. ^{[ 8 ]} Por ejemplo, integrar una implementación de H.264 en Firefox impediría su distribución gratuita, ya que habría que pagar tarifas de licencia a MPEG-LA. ^{[ 13 ]} La Free Software Foundation Europe ha argumentado que las prácticas de licencias de patentes FRAND hacen imposible la implementación de estándares en software libre debido a diversas incompatibilidades con las licencias de software libre . ^{[ 9 ]}

Muchos de los componentes del proyecto AV1 se basaron en investigaciones previas de miembros de la Alianza. Algunos colaboradores individuales habían comenzado plataformas tecnológicas experimentales años antes: Daala de Xiph/Mozilla publicó su código en 2010, el proyecto experimental de evolución de VP9 de Google, VP10, se anunció el 12 de septiembre de 2014, ^{[ 14 ]} y Thor de Cisco se publicó el 11 de agosto de 2015. Partiendo del código base de VP9, ​​AV1 incorpora técnicas adicionales, varias de las cuales se desarrollaron en estos formatos experimentales. ^{[ 15 ]}

Muchas empresas forman parte de Alliance for Open Media, entre ellas Samsung , Vimeo , Microsoft, Netflix , Mozilla , AMD , Nvidia , Intel, ARM , Google, Facebook, Cisco, Amazon, Hulu , VideoLAN , Adobe y Apple . Apple es miembro rector de AOMedia, aunque se unió después de su formación. La gestión de las transmisiones AV1 se ha incluido oficialmente entre los tipos de vídeos gestionables por Coremedia. ^{[ 16 ]}

La primera versión 0.1.0 del códec de referencia AV1 se publicó el 7 de abril de 2016. Aunque se implementó una congelación suave de características a finales de octubre de 2017, el desarrollo continuó en varias características importantes. El formato de flujo de bits se proyectó para congelarse en enero de 2018, pero se retrasó debido a errores críticos sin resolver, así como a cambios adicionales en las transformaciones, la sintaxis, la predicción de vectores de movimiento y la finalización del análisis legal. La Alianza anunció el lanzamiento de la especificación del flujo de bits AV1 el 28 de marzo de 2018, junto con un codificador y decodificador de referencia basados ​​en software. ^{[ 17 ]} El 25 de junio de 2018, se lanzó una versión validada 1.0.0 de la especificación. ^{[ 18 ]} El 8 de enero de 2019, se lanzó una versión validada 1.0.0 con Errata 1 de la especificación. Martin Smole, de Bitmovin, miembro de AOM, afirmó que la eficiencia computacional era el mayor desafío pendiente tras la finalización del congelamiento del formato de flujo de bits. ^{[ 19 ]} Durante el desarrollo del formato, el codificador no se diseñó para su uso en producción y no se priorizaron las optimizaciones de velocidad. En consecuencia, la versión inicial de AV1 era mucho más lenta que los codificadores HEVC existentes. Por lo tanto, gran parte del esfuerzo de desarrollo se centró en mejorar el codificador de referencia. En marzo de 2019, se informó que la velocidad del codificador de referencia había mejorado notablemente y se encontraba dentro del mismo orden de magnitud que la de los codificadores de otros formatos comunes. ^{[ 20 ]}

El 21 de enero de 2021, el tipo MIME de AV1 se definió como video/AV1. El uso de AV1 con este tipo MIME está restringido únicamente a fines del Protocolo de Transporte en Tiempo Real . ^{[ 21 ]}

En 2025, AOMedia recibió un premio Emmy de Tecnología e Ingeniería por desarrollar la especificación AV1. ^{[ 22 ] [ 23 ]}

AV1 pretende ser un formato de vídeo para la web que sea a la vez de última generación y libre de regalías . ^{[ 3 ]} Según Matt Frost, jefe de estrategia y asociaciones en el equipo Chrome Media de Google, "La misión de la Alianza para Medios Abiertos sigue siendo la misma que la del proyecto WebM ". ^{[ 24 ]} Una preocupación recurrente en el desarrollo de estándares, especialmente en el caso de los formatos multimedia libres de regalías, es el peligro de infringir accidentalmente patentes que sus creadores y usuarios desconocían. Esta preocupación se ha planteado con respecto a AV1, ^{[ 25 ]} y anteriormente a VP8 , ^{[ 26 ]} VP9, ^{​​[ 27 ]} Theora ^{[ 28 ]} e IVC . ^{[ 29 ]} El problema no es exclusivo de los formatos libres de regalías, pero amenaza de manera particular su condición de libres de regalías.

Para cumplir con el objetivo de ser libre de regalías, el proceso de desarrollo requiere que ninguna característica pueda adoptarse antes de que dos partes independientes confirmen que no infringe las patentes de empresas competidoras. En los casos en que no exista una alternativa a una técnica protegida por patente, se ha invitado a los titulares de patentes relevantes a unirse a la Alianza (incluso si ya eran miembros de otro consorcio de patentes). Por ejemplo, los miembros de la Alianza Apple, Cisco, Google y Microsoft también son licenciatarios en el consorcio de patentes de MPEG-LA para H.264. ^{[ 25 ]} Como protección adicional para el estatus libre de regalías de AV1, la Alianza cuenta con un fondo de defensa legal para ayudar a los miembros más pequeños de la Alianza o a los licenciatarios de AV1 en caso de que sean demandados por presunta infracción de patentes. ^{[ 25 ] [ 7 ] [ 30 ]}

Según las normas de patentes adoptadas del Consorcio World Wide Web (W3C), los contribuyentes tecnológicos licencian sus patentes conectadas a AV1 a cualquier persona, en cualquier lugar y en cualquier momento, basándose en la reciprocidad (es decir, siempre que el usuario no participe en litigios de patentes). ^{[ 31 ]} Como condición de defensa, quien participe en litigios de patentes pierde el derecho a las patentes de todos los titulares de patentes. ^{[ 32 ]}

Este tratamiento de los derechos de propiedad intelectual (DPI), y su prioridad absoluta durante el desarrollo, es contrario a los formatos MPEG existentes como AVC y HEVC. Estos fueron desarrollados bajo una política de no participación en DPI por sus organizaciones de estandarización, como estipula la definición de estándar abierto de la UIT-T . Sin embargo, el presidente de MPEG ha argumentado que esta práctica debe cambiar, ^{[ 33 ]} y de hecho está cambiando: EVC también tendrá un subconjunto libre de regalías, ^{[ 34 ] [ 35 ]} y tendrá características conmutables en su flujo de bits para protegerse contra futuras amenazas de DPI.

La creación de estándares web libres de regalías ha sido una aspiración largamente manifestada por la industria. En 2007, la propuesta para el video HTML especificó que Theora debía implementarse obligatoriamente. La razón era que el contenido público debía codificarse en formatos de libre implementación, aunque solo fuera como un "formato base", y que cambiar dicho formato base posteriormente sería difícil debido a los efectos de red. ^{[ 36 ]}

La Alianza para los Medios Abiertos es una continuación de los esfuerzos de Google con el proyecto WebM, que renovó la competencia libre de regalías después de que Theora fuera superado por AVC. Para empresas como Mozilla que distribuyen software libre, AVC puede ser difícil de respaldar ya que una regalía por copia es insostenible dada la falta de flujo de ingresos para respaldar estos pagos en software libre (ver FRAND § Exclusión de la distribución sin costo ). ^{[ 5 ]} De manera similar, HEVC no ha logrado convencer a todos los licenciantes para permitir una excepción para el software distribuido libremente (ver HEVC § Disposición para software sin costo ).

Los objetivos de rendimiento incluyen "un paso adelante respecto a VP9 y HEVC" en eficiencia con un bajo aumento de complejidad . El objetivo de eficiencia de NETVC es una mejora del 25 % respecto a HEVC. ^{[ 37 ]} La principal preocupación en cuanto a complejidad es la decodificación por software, ya que el soporte de hardware tardará en llegar a los usuarios. Sin embargo, para WebRTC , el rendimiento de la codificación en directo también es relevante, que es la agenda de Cisco: Cisco es un fabricante de equipos de videoconferencia , y sus contribuciones a Thor apuntan a "una compresión razonable con una complejidad moderada". ^{[ 38 ]}

En cuanto a sus características, AV1 está diseñado específicamente para aplicaciones en tiempo real (especialmente WebRTC) y resoluciones más altas ( gamas de color más amplias , velocidades de fotogramas más altas , UHD ) que los escenarios de uso típicos de la generación actual (H.264) de formatos de vídeo, donde se espera que logre sus mayores ganancias de eficiencia. Por lo tanto, está previsto que admita el espacio de color de la Recomendación BT.2020 de la UIT-R y hasta 12 bits de precisión por componente de color. ^{[ 39 ]} AV1 está destinado principalmente a la codificación con pérdida , aunque también admite la compresión sin pérdida . ^{[ 40 ]}

AV1 es un formato de transformación de frecuencia tradicional basado en bloques que incorpora nuevas técnicas. Basado en VP9 de Google, ^{[ 41 ]} AV1 incorpora técnicas adicionales que principalmente brindan a los codificadores más opciones de codificación para permitir una mejor adaptación a diferentes tipos de entrada.

La Alianza publicó una implementación de referencia escrita en C y lenguaje ensamblador ( aomenc, aomdec) como software libre bajo los términos de la Licencia BSD de 2 cláusulas . ^{[ 43 ]} El desarrollo se realiza en público y está abierto a contribuciones, independientemente de la membresía de AOM. El proceso de desarrollo fue tal que las herramientas de codificación se agregaron a la base de código de referencia como experimentos , controlados por indicadores que los habilitan o deshabilitan en el tiempo de compilación, para revisión por otros miembros del grupo, así como equipos especializados que ayudaron y aseguraron la compatibilidad con el hardware y el cumplimiento de los derechos de propiedad intelectual (TAPAS). Cuando la característica obtuvo cierto apoyo en la comunidad, el experimento se habilitó por defecto y finalmente se eliminó su indicador cuando se aprobaron todas las revisiones. ^{[ 44 ]} Los nombres de los experimentos se escribieron en minúsculas en el script de configuración y en mayúsculas en los indicadores de compilación condicional . Para admitir mejor y más confiablemente HDR y espacios de color, los metadatos correspondientes ahora se pueden integrar en el flujo de bits de video en lugar de ser señalados en el contenedor.

Particionamiento

El contenido de cada fotograma se divide en bloques adyacentes del mismo tamaño, denominados superbloques. Al igual que los macrobloques , los superbloques son cuadrados y pueden tener un tamaño de 128 × 128 o 64 × 64 píxeles. Estos se pueden subdividir en bloques más pequeños según diferentes patrones de partición. El patrón de división en cuatro partes es el único cuyas particiones se pueden subdividir recursivamente. Esto permite dividir los superbloques en particiones de tan solo 4 × 4 píxeles.

Se introducen patrones de partición en forma de "T", una característica desarrollada para VP10, así como divisiones horizontales o verticales en cuatro franjas con una relación de aspecto de 4:1 y 1:4. Los patrones de partición disponibles varían según el tamaño del bloque; los bloques de 128×128 y 8×8 no admiten divisiones de 4:1 ni de 1:4. Además, los bloques de 8×8 no admiten divisiones en forma de T.

Ahora se pueden utilizar dos predicciones distintas en partes espacialmente diferentes de un bloque mediante una línea de transición suave y oblicua ( predicción con partición en cuña ). Esto permite una separación más precisa de los objetos sin las líneas escalonadas tradicionales a lo largo de los límites de los bloques cuadrados.

Es posible un mayor paralelismo del codificador gracias a la dependencia de predicción configurable entre filas de mosaicos ( ext_tile). ^{[ 45 ]}

Una primera comparación de principios de junio de 2016 ^{[ 57 ]} encontró que AV1 estaba aproximadamente a la par con HEVC, al igual que una que utilizó código de finales de enero de 2017. ^{[ 58 ]}

En abril de 2017, utilizando las 8 características experimentales habilitadas en ese momento (de un total de 77), Bitmovin pudo demostrar métricas objetivas favorables , así como resultados visuales, en comparación con HEVC en los cortometrajes Sintel y Tears of Steel . ^{[ 59 ]} Una comparación posterior realizada por Jan Ozer de Streaming Media Magazine confirmó esto y concluyó que "AV1 es al menos tan bueno como HEVC ahora". ^{[ 60 ]} Ozer señaló que sus resultados y los de Bitmovin contradecían una comparación del Instituto Fraunhofer de Telecomunicaciones de finales de 2016 ^{[ 61 ]} que había encontrado que AV1 era un 65,7 % menos eficiente que HEVC, con un rendimiento inferior incluso al de H.264/AVC, que concluyeron que era un 10,5 % más eficiente. Ozer justificó esta discrepancia por haber utilizado parámetros de codificación respaldados por cada proveedor de codificadores, así como por tener más características en el nuevo codificador AV1. ^{[ 61 ]} El rendimiento de decodificación fue aproximadamente la mitad de la velocidad de VP9 según mediciones internas de 2017. ^{[ 48 ]}

Las pruebas de Netflix en 2017, basadas en mediciones con PSNR y VMAF a 720p, mostraron que AV1 era aproximadamente un 25 % más eficiente que VP9 (libvpx). ^{[ 62 ]} Las pruebas de Facebook realizadas en 2018, basadas en PSNR, mostraron que el codificador de referencia AV1 fue capaz de lograr una compresión de datos un 34 %, un 46,2 % y un 50,3 % mayor que libvpx-vp9, x264 High profile y x264 Main profile respectivamente. ^{[ 63 ] [ 4 ]}

Pruebas de la Universidad Estatal de Moscú en 2017 encontraron que VP9 requería un 31% y HEVC un 22% más de tasa de bits que AV1 para lograr niveles de calidad similares. ^{[ 64 ]} El codificador AV1 estaba operando a una velocidad "2500–3500 veces menor que la de sus competidores" debido a la falta de optimización (que no estaba disponible en ese momento). ^{[ 65 ]} Pruebas de la Universidad de Waterloo en 2020 encontraron que cuando se usaba una puntuación de opinión media (MOS) para video 2160p (4K) AV1 tenía un ahorro de tasa de bits del 9,5% en comparación con HEVC y del 16,4% en comparación con VP9. También concluyeron que en el momento del estudio a 2160p las codificaciones de video AV1 tardaron en promedio 590 veces más en comparación con la codificación con AVC; mientras que HEVC tardó en promedio 4,2 veces más y VP9 tardó en promedio 5,2 veces más que AVC respectivamente. ^{[ 66 ] [ 67 ]}

La última comparación de codificadores realizada por Streaming Media Magazine en septiembre de 2020, que utilizó velocidades de codificación moderadas, VMAF y un conjunto diverso de clips cortos, indicó que los codificadores de código abierto libaom y SVT-AV1 tardaron aproximadamente el doble de tiempo en codificar que x265 en su preajuste "muy lento", mientras que utilizaron entre un 15 % y un 20 % menos de tasa de bits, o alrededor de un 45 % menos de tasa de bits que x264 muy lento . El mejor codificador AV1 de la prueba, Aurora1 de Visionular, en su preajuste "más lento", fue tan rápido como x265 muy lento , ahorrando un 50 % de tasa de bits con respecto a x264 muy lento . ^{[ 68 ]}

CapFrameX probó el rendimiento de las GPU con decodificación AV1. ^{[ 69 ]} El 5 de octubre de 2022, Cloudflare anunció que tiene un reproductor beta. ^{[ 70 ]}

Estandarizado:

• Formato de archivo multimedia base ISO : ^{[ 74 ]} La especificación de contenedores ISOBMFF de AOMedia fue la primera en finalizarse y la primera en ser adoptada. Este es el formato utilizado por YouTube.
• Matroska : la versión 1 de la especificación de contenedores Matroska ^{[ 75 ]} se publicó a finales de 2018. ^{[ 76 ]}
• Protocolo de transporte en tiempo real : una especificación de empaquetado RTP de AOMedia define la transmisión de AV1 OBU ( Open Bitstream Units ^{[ 77 ]} ) directamente como carga útil RTP. ^{[ 56 ]} Define una extensión de encabezado RTP que transporta información sobre los fotogramas de vídeo y sus dependencias, lo cual es de utilidad general para la codificación de vídeo escalable . El transporte de datos de vídeo sin procesar también difiere de, por ejemplo, MPEG TS sobre RTP en que otros flujos, como el audio, deben transportarse externamente.

Estándares sin terminar:

• Flujo de transporte MPEG (MPEG TS) ^{[ 78 ]}

No estandarizado:

• WebM : AV1 no ha sido formalmente incorporado al subconjunto de Matroska conocido como WebM a fecha de octubre de 2023.. ^{[ 79 ]} Sin embargo, el soporte ha estado presente en libwebm desde mayo de 2018. ^{[ 80 ]}
• On2 IVF: este formato se heredó de la primera versión pública de VP8, donde servía como un contenedor de desarrollo simple. ^{[ 81 ]} rav1e también admite este formato. ^{[ 82 ]}
• WebM preestándar: Libaom ofrecía soporte temprano para WebM antes de que se especificara la contenerización de Matroska; esto se ha cambiado desde entonces para ajustarse a la especificación de Matroska. ^{[ 83 ]}

A principios de 2019, Sisvel, una empresa con sede en Luxemburgo, afirmó estar formando un consorcio de patentes esenciales para AV1. ^{[ 168 ]} Este desarrollo no ha llevado a Google a reevaluar su uso previsto de AV1 ^{[ 169 ]} y la Alianza para Medios Abiertos ha declarado que sigue confiando en que AV1 aún supera el entorno de "altos requisitos de regalías de patentes e incertidumbre en materia de licencias". ^{[ 170 ]} Sisvel comenzó a vender licencias para el consorcio, que contiene patentes de Philips , GE , NTT , Ericsson , Dolby y Toshiba en 2020. ^{[ 171 ]} Unified Patents ha estado haciendo un seguimiento de las impugnaciones a varias patentes del consorcio. ^{[ 172 ]}

El 7 de julio de 2022, se reveló que los reguladores antimonopolio de la Unión Europea habían abierto una investigación sobre AOM y su política de licencias. Se indicó que esta acción podría estar restringiendo la capacidad de los innovadores para competir con la especificación técnica AV1 y podría eliminar los incentivos para que innoven. ^{[ 173 ]}

La Comisión dispone de información que indica que AOM y sus miembros podrían estar imponiendo condiciones de licencia (licencias cruzadas obligatorias y libres de regalías) a innovadores que no formaban parte de AOM en el momento de la creación de la especificación técnica AV1, pero cuyas patentes se consideran esenciales para dicha especificación técnica.

El 23 de mayo de 2023, la Comisión Europea decidió cerrar la investigación sin tomar ninguna otra medida. Sin embargo, en un correo electrónico reiteraron que el cierre no constituye una determinación de cumplimiento o incumplimiento de las leyes antimonopolio de la UE. ^{[ 174 ]}

En octubre de 2023, el operador de consorcio de patentes Avanci anunció el inicio de un nuevo programa de licencias dirigido a operadores de transmisión de video que utilizan AV1 además de H.265, H.266, VP9, ​​etc. ^{[ 175 ]}

En marzo de 2026, Dolby demandó a Snapchat por infracción de patente de video en el Tribunal de Distrito de los Estados Unidos para el Distrito de Delaware (D. Del., caso n.° 1:26-cv-00317 (Dolby Video Compression LLC v. Snap Inc.)) y en el Tribunal Estatal de Río de Janeiro en Brasil (Caso n.° 3043830-49.2026.8.19.0001 (Dolby Video Compression, LLC v. Snap Inc.). ^{[ 176 ]}

En mayo de 2026, el 5.º Tribunal de Comercio de Río de Janeiro otorgó a Dolby IP Bridge una medida cautelar preliminar contra Skyworth . El juez prohibió la implementación de tecnologías patentadas en productos actuales y futuros vendidos en Brasil. ^{[ 177 ]} También en ese mismo mes, Malikie Innovations demandó a TCL Technology por patentes de AV1 ante el Tribunal de Distrito de los Estados Unidos para el Distrito Este de Texas . ^{[ 178 ]}

AV1 Image File Format (AVIF) es una especificación de formato de archivo de imagen para almacenar imágenes fijas o secuencias de imágenes comprimidas con AV1 en el formato de archivo HEIF . ^{[ 179 ]} Compite con HEIC, que utiliza el mismo formato de contenedor , basado en ISOBMFF , pero HEVC para la compresión.

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