コーデックの状況は変化しており、2021 年末までに 6 つの新しいコーデックが登場します。2020 年の初めには、ほとんどのストリーミング ビデオ プロデューサーは、2003 年にデビューした H.264 コーデックのみを使用してエンコードしていました。Netflix、Amazon、YouTube などの大手パブリッシャーの一部は、 、および Facebook も、H.264 の標準ベースの後継である HEVC コーデックや Google の VP9 コーデックを導入しました。数人のプロデューサーが、Alliance for Open Media の AV1 コーデックを実験しました。これら 4 つの既存のコーデックに加えて、MPEG は 2020 年に、Versatile Videocoding (VVC)、Essential Videocoding (EVC)、および Low Complexity Enhancement Videocoding (LCEVC) という 3 つの新しいコーデックを発売する予定です。
2021 年末までに 6 つの新しいコーデックが検討される予定であるため、コーデックの導入の成功に寄与する要素を検討する価値があります。この記事では、H.264 と HEVC を使用してこれらの要因を検討し、AV1 と 3 つの新しい MPEG コーデックの潜在的な成功を妨げるために今後の記事で使用する分析フレームワークを作成します。
私は主に出版社の観点から書くことに注意してください。プレーヤーやエンコーダベンダーの観点からではありません。
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1. コーデックの相対的な効率はどれくらいですか?
コーデックの最も重要な役割は、視聴者にビデオを配信するために必要なストリームのサイズを削減することです。多くの場合、効率は H.264 に対して測定されます。これは、モスクワ州立大学 (MSU) の2015 HEVC 比較レポートの図 1 に示されています。説明すると、MSU は常に、数ある H.264 コーデックの 1 つである x264 を使用してデータを 100% の品質で表示します。次に、他のコーデックごとに、x264 と同じ品質を生成するために必要なデータ レートの減少または増加の割合を示します。
たとえば、表では、x265 コーデックはビットレートの 74% で x264 と同じ品質を提供でき、約 26% の節約になります。VP9 コーデックも 77% でそれほど遅れはなく、x264 よりも約 23% 節約できます。
この節約は、新しいコーデックによってもたらされる主な金銭的利点の 1 つを表しています。2015 年に x265 を実装していれば、HEVC 対応プレーヤーに同等の品質のビデオを配信するための帯域幅コストが 26% 削減されていたでしょう。VP9 では帯域幅のコストが 23% 削減されます。
コーデックの適応は損益分岐点分析として考えてください。流入源は 2 つあります。先ほど説明した既存の顧客への配送による節約と、次のセクションで説明する新しい市場の顧客への追加収益です。コーデックの実装には複数のコストがかかります。当面は H.264 でエンコードされたビデオを配信することになるため、新しいコーデックのエンコードとストレージのコストは両方とも加算されます。また、プレーヤーを更新し、何らかのテストと QC を実行する必要があります。
帯域幅の節約は、明らかに各ビデオの視聴者数に関係します。以下に簡単な例を示します。HEVC エンコード ラダーにエンコードするのに 20.00 ドルかかり、視聴者あたりの帯域幅コストが 0.01 ドル節約されたと仮定します。2,000 人の視聴者がビデオを視聴すると、その費用は回収されたことになります。200 万人の視聴者がビデオを視聴した場合、帯域幅コストを 20,000 ドル節約できます。そのため、Netflix、YouTube、Amazon、Facebook などの大企業が新しいコードを導入するのが簡単です。
規模に関係なく、新しいコーデックに関連する節約や新たな収益が実装コストやその他のコストを超える場合、新しいコーデックを導入することは経済的に合理的です。明らかに、既存のソリューションよりも圧縮効率が高ければ高いほど、帯域幅の節約も大きくなります。
これらすべてはさておき、新しいコーデックの導入の大部分は、帯域幅の節約やその他の配信効率の向上を目的としていません。現時点では x264 よりも約 35 ～ 40% 効率が高いにもかかわらず、VP9 を導入しているのは Netflix、Facebook、YouTube などのピラミッドの先端のパブリッシャーだけです。むしろ、パブリッシャーは通常、HEVC のような新しいコーデックを採用します。これは、新しい顧客に市場を開拓するためです。
これは次の質問につながります。
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2. コーデックはどのような新しい市場やプラットフォームを可能にしますか?
Adobe が 2007 年に Flash に H.264 再生を追加したとき、H.264 は、H.264 以前に最も広く使用されていた Flash コーデックである VP6 コーデックよりも約 15% 効率的でした。このようなわずかな節約にもかかわらず、ほとんどのパブリッシャーが迅速かつ完全に H.264 に移行したのはなぜでしょうか? VP6 は iPod、iPhone、その他のモバイル デバイスでは再生できませんでしたが、H.264 は再生できたからです。Flash とモバイル デバイスの主流のコーデックの両方に H.264 が搭載されているため、パブリッシャーは VP6 を廃止し、1 つのコーデックで 2 つの市場に参入できる可能性があります。これはまったく簡単なことです。
同様に、ほとんどのパブリッシャーは HEVC を導入して、4K および/またはハイ ダイナミック レンジ (HDR) ビデオをスマート TV、セットトップ ボックス、OTT デバイスに配信しています。たとえば、encoding.com は、2018 年の制作状況を報告した 2019 Global Media Format Reportの中で、次のように報告しています。「プレミアム HDR 標準である Dolby Vision と HDR+ の両方が、 HEVC ビデオ形式。」残念ながら、encoding.com は 2019 年の結果に関するレポートを更新していません。
同様に、ついに Apple は、視聴者が YouTube で 4K ビデオを視聴できるように、4K AppleTV デバイスで VP9 または AV1 のサポートを開始しました。これは、Facebook、Netflix、YouTube、Amazon などのオープン メディア ベンダー向けアライアンスが AV1 の採用において重要性を持つことを予感させます。
要するに、コーデックが新しい市場を可能にしない場合、利点は帯域幅の節約だけになるということです。前述したように、何らかの理由で、最大手のビデオ パブリッシャー以外では、こうした節約が新しいコーデックを導入する十分な動機になると考えている企業はほとんどありません。
3. エンコード時間はどうですか?
損益分岐点分析についてお話しました。私がこの質問をしたのは、エンコード時間はエンコード コストに直接変換され、コストが高くなるほど損益分岐点を達成するのが難しくなるからです。
たとえば、AWS Elemental MediaConvert では、H.264 エンコードの場合は 1 分あたり 0.024 ドル、HEVC エンコードの場合は 1 分あたり 0.048 ドル、AV1 エンコードの場合は 1 分あたり 0.864 ドルが課金されます。幸いなことに、AV1 のエンコード時間はここ数か月で大幅に短縮されており、Elemental の価格もそれに続くものと確信しています。それでも、エンコード時間がかつての AV1 と同じくらい遅い場合、損益分岐点を達成するために必要な帯域幅の節約を蓄積するには、何百万ものビューが必要です。
4. 関連するプラットフォーム上のソフトウェアに実装できますか?
この質問は、サービスに関連するプラットフォームにコーデックをどれだけ早く実装できるかを示しています。2007 年に Adobe が Flash に H.264 を追加したとき、再生はすべてのコンピューターとモバイル デバイスでほぼ普遍的に行われました。対照的に、HEVC では、バッテリー効率の高い再生のためにモバイル デバイスでのハードウェア サポートが必要であり、ほとんどのスマート TV、セットトップ ボックス、OTT デバイスでは専用の HEVC デコード ハードウェアが必要でした。
時間が経つにつれて、HEVC をサポートするデバイスが増え、現在では現行世代の製品でほぼ遍在しており、VP9 はわずかに遅れています。しかし、効率的な再生のためにハードウェアを必要とする新しいコーデックは、ゼロからスタートしています。
経験則として、ハードウェア サポートを備えた最初のコンシューマ デバイスが登場するまでに約 2 年かかります。その好例として、AV1 仕様は2018 年半ばに最終決定され、 AV1 をサポートする最初のスマート TV は2020 年半ばに出荷されました。明らかに、起動時のコーデックの効率は問題ではありません。これは、配信先の相当数のプラットフォームで再生が可能な場合にのみ意味を持ちます。
それは次の質問につながります。
5. Alliance for Open Media はコーデックをサポートしていますか?
ハードウェアのサポートには 2 年かかりますが、再生要件がそれほど高くない場合、ブラウザまたはモバイル オペレーティング システムでの再生には数週間かかる場合があります。ただし、Alliance for Open Media メンバーである Microsoft、Google、Mozilla、Apple が、ほとんどのブラウザーとオペレーティング システム、およびそれらがサポートする形式を管理しています。これが、HEVC の発売から丸 7 年が経過した現在、www.caniuse.comで追跡されているすべてのブラウザおよびモバイル オペレーティング システムの 16.99% でのみ HEVC がサポートされている理由です(図 2)。
5 年後に発売されたAV1に匹敵する数字は何ですか? 36.56%。HEVC とほぼ同時期に発売されたVP9はどうですか? 94.52%。
かなりの数の視聴者がブラウザやモバイル デバイスで視聴している場合、プラットフォームのサポートは経済性に大きな違いをもたらします。ソフトウェアのサポートは非常に迅速に実現できるため、これは特に当てはまります。
現時点では、AOM メンバーが HEVC、VVC、EVC、LCEVC のいずれの MPEG コーデックもサポートする可能性は低いと思われます。そのため、かつては H.264 や MPEG-2 などの標準ベースのコーデックが優位に立っていたのですが、現在では MPEG コーデックは従来のコンピュータやモバイル市場では明らかに不利な立場にあります。
6. コーデックは MPEG 標準ですか?
Motion Pictures Experts Group (MPEG) は、アナログ ビデオをデジタルに移行するのに役立つ複数のオーディオおよびビデオ コーデックを作成および推進しました。かつて、MPEG-2 や H.264 などの MPEG 標準には、VP9 などの独自のコーデックよりも成功への道筋がはるかに明確でした。現在、その力関係は変化しています。では、標準化プロセスは特定のテクノロジーに信頼性をもたらしますが、成功を保証するものではありません。
何が変わったのでしょうか？ほとんど全て。2003 年に H.264 が発表されたとき、ブロードキャストが王様であり、ストリーミングは犬の尻尾ではなく、爪のようなものでした。現在、ストリーミングは明らかに犬であり、ブロードキャストは尻尾であり、ブラウザやモバイル OS でのコーデックの導入を管理する企業や、Netflix や YouTube などのコンテンツ企業は、コーデックの導入に信じられないほどの影響力を持っています。
詳細については後ほど説明しますが、MPEG-2 と H.264 には明確で一貫したロイヤルティ ポリシーがあり、3 つのパテント プールを持つHEVC ではそれが適用されませんでした。プールのうち 2 つは料金を公表しており、年間上限は H.264 の約 1,000 万ドルから HEVC の場合は 6,000 万ドル以上に跳ね上がります。もう 1 つのプールは料金を公開しておらず、HEVC のリリースから 7 年以上が経過した今でも、コンテンツに対して使用料を請求するかどうかを明らかにしていません。
コーデック展開の 2 年間の開発サイクルを考慮して、多くのハードウェア企業はロイヤルティ ポリシーが明確になる前に H.264 と HEVC を展開することを決定しました。HEVC 後、Apple や Samsung などの大企業は、ロイヤルティの状況が明確になるまでテクノロジーの導入を遅らせる可能性があり、その場合、導入サイクルがさらに 24 か月長くなる可能性があります。
最後に、ビデオ コーデックの観点から見ると、MPEG は、MPEG-2、H.264、HEVC 間の約 10 年サイクルから、2020 年に完成する 3 つの追加ビデオ コーデックの 7 年サイクルに短縮されました。コーデックはさまざまな機能、パフォーマンス、その他の特性を提供しており、すべてが同じように商業的に採用される可能性は低いです。
7. テクノロジーの所有権と収益化モデルは何ですか?
ほとんどのコーデックは、複数の当事者間のコラボレーションの結果です。一部のコーデックでは、これにより 1 つ以上の特許プールが形成され、企業は研究開発投資のコストを回収できるようになります。対照的に、VP9 は Google によって独占的に開発されましたが、AV1 は、Alliance for Open Media 企業によって開発され、すべての企業がロイヤリティフリーで AOM に特許を提供しました。
ただし、企業または組織がテクノロジーに対するすべての権利を所有していると主張しているからといって、それがそうとは限りません。Google は VP9 はオープンソースであると主張しており、AV1 の Open Media Alliance も同様ですが、特許プール管理者の Sisvel はVP9 と AV1 の両方の特許プールを開始し、これらのコーデックはプール内の特許所有者がカバーする発明を利用していると述べています (注意)著者はこれらのプールについて Sisvel と相談しています)。
もちろん、H.264 と HEVC はどちらも、エンコーダーとデコーダー、および一部のコンテンツ タイプに対してロイヤルティが発生するため、ロイヤルティが存在するだけでテクノロジーが失われるわけではありません。むしろ、潜在的なライセンサーは、そのグループの結束力、ライセンス条項の明確さ、ライセンス条項がどれだけ早く利用可能になるかを気にします。
8. ロイヤルティ構造はどのように設定されていますか?
2017 年、コーデック開発会社 Divideon の CEO であるJonathan Samuelsson 氏は、図 3 に示す図を作成しました。これは、HEVC 関連特許の所有者が代表する機能不全の典型となりました。3 つのプールと、どのプールにも含まれていない非常に重要な企業を含む複数の追加企業が表示されます。これは Samuelsson によってデザインされたオリジナルのグラフィックであることに注意してください。それ以来、所有権のイメージは多少変化しました。
あなたが潜在的なライセンサーであれば、既知の技術貢献者をすべて含む単一のプールを好むことは明らかであり、EVC や LCEVC では実際にそうなる可能性があります。とはいえ、ほとんどの主要な標準には複数のプールがあります。ライセンサーが望んでいるのは、すべての主要な貢献者にとってタイムリーで既知の構造である。重要なのは、VVC 標準は 2020 年 7 月に最終決定されましたが、ライセンス条件が 2021 年半ばまで判明する可能性は低いということです。図 3 に示すようなものであれば、VVC は決して軌道に乗らない可能性があります。
9. コンテンツの使用料はありますか?
ストリーミング パブリッシャーの場合、質問 4 ～ 8 は、コーデックがハードウェアおよびソフトウェア開発者にどれだけ早く採用されるかを決定します。これにより、視聴者に配信するためにコーデックの使用を開始できる時間が決まります。この質問により、ストリーミング パブリッシャーがそのコーデックを使用してコンテンツをデプロイするのにどれくらいの費用がかかるかが決まります。
繰り返しますが、コンテンツの使用料は前代未聞のことではなく、コーデックが失敗する運命にあるわけではありません。HEVC と H.264 の両方に、ある程度のコンテンツ ロイヤルティが発生します。ただし、新しいコーデックをいつ導入することが経済的に合理的かどうかを判断するには、これらのコストを損益分岐点モデルに組み込む必要があることは明らかです。
過去と将来を見据えて
振り返ってみると、H.264 が成功した理由は簡単にわかります。H.264 は帯域幅をわずかに節約しましたが、Flash のおかげでコンピュータですぐに再生でき、新しい市場 (モバイル) への参入をもたらしました。ライセンスは、関連する特許の大部分を保持する単一の特許プールによって管理されており、モバイル デバイスでの H.264 再生にはハードウェア再生が必要でしたが、ハードウェア サポートは当初はほぼ普遍的であり、すぐに普及しました。
対照的に、HEVC は非常にばらばらなライセンス構造でデビューし、テクノロジーの採用を妨げていました。HEVC サポートはモバイル デバイス、スマート TV、最新世代の OTT デバイスでほぼ普遍的ですが、ブラウザのサポートがないため全体的な投資収益率が低下し、コンテンツ ロイヤルティが明確でないことが多くのパブリッシャーにとって大きな懸念事項となっています。その結果、HEVC は主に 4K および HDR ビデオをリビングルームに配信するパブリッシャーによって実装されてきました。