Cómo predecir el rendimiento del mercado de la VVC (Codificación de Video Versátil)

Hoy me centro en la Codificación de Video Versátil (VVC) y su potencial de éxito comercial. Para obtener más información, eche un vistazo a mi artículo, Cómo predecir el éxito de un códec - He identificado nueve preguntas que revelan los factores críticos que en gran medida dictarán si un códec alcanzará el éxito comercial y cuándo lo hará.

Con eso en mente, aplicaré esas preguntas a la Codificación de Vídeo Versátil (VVC), un códec basado en un estándar que fue finalizado en julio. Sugiero que al menos escanees el artículo sobre el éxito del códec antes de leer este.

Una de las cuestiones que no considero es la innovación técnica desplegada en el nuevo códec. Así que si quieres saber más sobre los fundamentos técnicos del VVC, mira este artículo. Voy a saltar directamente a las preguntas.

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Obviamente, la eficiencia comparativa del códec dicta la cantidad de ancho de banda que puede ofrecer el códec, uno de los beneficios clave. En comparación con el HEVC, el comunicado de prensa del UIT-T promete que "el VVC sólo necesitará la mitad de la velocidad de bits de su predecesor 'Codificación de vídeo de alta eficiencia' para lograr el mismo nivel de calidad de vídeo para el contenido de vídeo de alta resolución". Qualcomm es un poco menos optimista y afirma que "VVC... ofrece una reducción del 40% en el tamaño de los archivos en comparación con el estándar anterior, HEVC, manteniendo el mismo nivel de calidad de vídeo".

El libro blanco más reciente sobre el tema es Comparación de VVC, HEVC y AV1 utilizando evaluaciones objetivas y subjetivas. En el cuadro III, que se muestra a continuación, se presentan dos de los casos de prueba más relevantes considerados por los investigadores, el vídeo UHD y HD, y se compara la AV1 y la VVC (llamada VTM en el cuadro) con la HEVC utilizando dos medidas objetivas, PSNR y VMAF.

La línea de Promedio en la parte inferior cuenta la historia. Leyendo de izquierda a derecha, usando PSNR como métrica, la AV1 produjo la misma calidad que la HEVC con una reducción de la tasa de datos del 7,3%, mientras que la VVC (de nuevo, la VTM) produjo la misma calidad con una reducción de la tasa de datos del 28,5%. Escaneando todos los resultados del VTM, tienen un promedio ligeramente inferior al 30% en comparación con el HEVC.

Estos hallazgos no refutan los resultados del ITU-T o de Qualcomm, ya que los códecs generalmente mejoran su rendimiento con el tiempo. Aún así, el beneficio probado hoy en día parece estar más cerca del 30% que del 50%, lo cual es significativo pero no innovador.

Como observo en el artículo de las Nueve Preguntas, "la gran mayoría de los nuevos despliegues de códecs no son para cosechar ahorros de ancho de banda u otras eficiencias de entrega. Sólo la punta de la pirámide de editores como Netflix, Facebook y YouTube han desplegado VP9, a pesar de que actualmente es alrededor de 35-40% más eficiente que x264. En cambio, los editores suelen adoptar nuevos códecs como HEVC porque abre mercados para nuevos clientes".

Esta es una gran pista para la pregunta 2.

Mirando hacia atrás, H.264 fue desplegado muy rápidamente por los editores de streaming porque permitía la entrega a los dispositivos móviles, lo que el códec anterior, VP6, no hacía. De manera similar, la mayoría de los editores que implementan HEVC lo hacen para enviar videos 4K SDR/HDR a SmartTV, un mercado que no podían atender de manera asequible con H.264.

Como discutiremos en un momento, el VVC está al menos a 2-3 años de despliegues significativos. Tal vez en ese momento 8K o VR serán mercados nuevos y atractivos, aunque es generalmente reconocido que sin un alto rango dinámico, el video 4K es difícil de distinguir del HD en la mayoría de las configuraciones. En el mejor de los casos, en este momento, no sabemos si el VVC permitirá nuevos mercados o no.

El tiempo de codificación se traduce directamente en el costo de la codificación; cuanto más cuesta codificar con un códec, más difícil es lograr el punto de equilibrio con el ahorro de ancho de banda, en particular con los costos de distribución (en costos por GB) en continuo descenso.

El libro blanco comparó los tiempos de codificación de VVC (de nuevo, VTM) y AV1 con los tiempos de codificación de HEVC normalizados a 1,0 (HM en la tabla), y produjo los resultados que se muestran en la Tabla 2. Aquí se ve que el VVC tarda entre 7 y 9 veces más en codificar que el HEVC. Si tiene su propia granja de codificación, esto significa que la codificación del VVC será entre 7 y 9 veces más cara que la del HEVC. Si utiliza un proveedor de servicios, espere un aumento de precio similar.

Debo señalar que las observaciones del libro blanco sobre AV1 se basaron en la versión 1.0 de AV1, y en mayo de 2020 AOM lanzó la versión 2.0 de AV1. Mientras que las mejoras de calidad fueron mínimas, AV1 es un codificador mucho más rápido en este momento. Así que, mientras que las observaciones de calidad relacionadas con la AV1 del libro blanco probablemente todavía están en marcha, las observaciones relacionadas con el rendimiento probablemente estén desactualizadas.

A lo largo de esas líneas, también se debe esperar que la codificación VVC se haga más eficiente con el tiempo, y que no se quede en 7-9x HEVC.

Probablemente no. Como todos sabemos personalmente, la vida de la batería es el rey cuando se trata del uso móvil. Desde la perspectiva de la complejidad de la decodificación, el VVC es entre 1 y 2 veces más complejo que el HEVC según este estudio, y requiere el 167% del tiempo de decodificación del HEVC en este informe.

Por lo tanto, aunque el VVC puede ser reproducido en computadoras (más sobre esto en la próxima sesión) sin soporte de hardware, probablemente no se desplegará en los dispositivos móviles hasta que la decodificación de hardware esté disponible. La regla empírica para el soporte de hardware es que un año después de que se finalice el códec para que los productos a nivel de chip estén disponibles, y otro año para que los productos de usuario final basados en esos chips salgan al mercado.

Eso significa Otoño 2022 para soporte móvil en hardware, en el mejor de los casos. Lo mismo para los SmartTV y los dispositivos OTT/STB, que tampoco tendrán soporte de hardware hasta entonces.

Probablemente no. Los miembros de la Alianza para los Medios Abiertos son desarrolladores de software, fabricantes de chips y dispositivos, compañías de contenido y proveedores de servicios que juntos desarrollaron y lanzaron el códec AV1. Dado que Google y Mozilla son ambos miembros, sus respectivos navegadores, Chrome y Firefox, han soportado durante mucho tiempo la AV1, pero ninguno de ellos soporta el códec HEVC ni siquiera en plataformas en las que el sistema operativo ya soporta el códec.

Este es un punto sutil pero importante; Google y Mozilla probablemente podrían soportar HEVC en sistemas con soporte de hardware HEVC existente sin incurrir en derechos de autor, ya que así es como Mozilla soporta H.264 en algunas plataformas (ver aquí para más detalles). Los sistemas con compatibilidad con HEVC incluyen todos los nuevos Mac y dispositivos de Apple, muchos nuevos ordenadores con Windows y la mayoría de los nuevos dispositivos con Android. Sin embargo, no se puede jugar HEVC en Chrome, Firefox, o Edge para el caso -Microsoft también es miembro de AOM- porque ninguna de estas compañías ha añadido soporte para este hardware.

Es difícil imaginar que cualquier desarrollador de navegadores de AOM extenderá el soporte a VVC. Así que, aunque VVC probablemente podría reproducirse sin soporte de hardware en ordenadores y portátiles (donde la duración de la batería no es un problema tan grande), la falta de soporte dentro de Chrome y Firefox complicará la reproducción en estos dispositivos y desalentará su adopción.

Sí, y esto es generalmente algo bueno. Pero después de la debacle de la realeza que desanimó el apoyo a HEVC, no es una garantía de éxito del códec como lo fue para H.264 y MPEG-2.

Cuanto más limpio sea el modelo de propiedad y monetización de la tecnología, más fácil será determinar el costo final de la licencia. El VVC es un verdadero códec MPEG desarrollado por docenas, si no cientos, de colaboradores, y sus esfuerzos de desarrollo se monetizarán mediante la concesión de licencias.

Como leerán en la siguiente sección, esto significa que puede pasar un tiempo antes de que conozcamos la estructura de derechos de VVC.

En este punto es completamente desconocido. Entienda que antes del lanzamiento del códec HEVC, muchas empresas se comprometieron a apoyar los nuevos códecs de hardware antes de que se conocieran los costos de las regalías porque asumieron que los costos serían razonables. Eso cambió con el HEVC que sigue siendo un desastre. Por lo tanto, se espera que los grandes fabricantes como Apple y Samsung se resistan a apoyar un nuevo códec hasta que la estructura de regalías sea clara.

En 2018, se formó un grupo industrial llamado Media Coding Industry Forum (MC-IF) para ayudar a los titulares de propiedad intelectual de VVC a formular una regalía más cohesiva y a un precio razonable para VVC. En julio de 2020, el MC-IF puso en marcha esfuerzos formales de "fomento de patentes" para ayudar a formar un único fondo común de patentes para VVC. Sin embargo, uno de los tres administradores del fondo común de patentes de HEVC, HEVC Advance, anunció recientemente su propia propuesta de programa de licencias de VVC, que fue visto como un intento de ataque preventivo por parte de al menos otro administrador del fondo común.

En el mejor de los casos, el proceso de fomento de las patentes conduciría a la selección de un administrador (o administradores) del consorcio de patentes a finales de 2020, pero no hay garantías. Por lo tanto, en este momento, la estructura de regalías es desconocida y las perspectivas de un único consorcio están en duda.

Lo mismo digo. No lo sabemos en este momento.

¿Qué significa todo esto? En el mejor de los casos, dado el ciclo de dos años de hardware entre el momento en que se finaliza un códec y el momento en que aparece en los productos de consumo, será en 2022 cuando los dispositivos con decodificación de VVC lleguen al mercado, y eso será algo muy poco frecuente. La base instalada tardará mucho más tiempo en alcanzar una masa crítica relevante. Y esta adopción puede retrasarse hasta que se establezca el cuadro de regalías, lo que probablemente no ocurrirá hasta mediados de 2021.

Si eres un productor de streaming preocupado por perder el barco en VVC, archiva esa preocupación en el archivo "Preocupación por el 2022".