Objektivní porovnání kvality video kódovacího formátu AV1

Petr Hovorka

Bachelor's thesis

Objective quality assessment of AV1 video coding format

Anotácia:

Bakalářská práce mapuje royalty-free kodeky a jejich historii. Detailně se zabývá video formátem AV1, za kterým stojí Alliance for Open Media. V teoretické části práce popisuje historický vývoj royalty-free video formátů a stručně seznamuje se samotným formátem AV1 včetně jeho implementací. V praktické části pomocí metod pro objektivní porovnání kvality videa (MS-SSIM, PSNR-HVS-M, VMAF) hodnotí efektivitu komprese různých kodérů AV1 a porovnává je s kodéry formátů H.264, H.265 a VP9. Dalším významným aspektem, který práce zahrnuje, je zhodnocení časové a paměťové náročnosti různých kodérů formátu AV1.Bylo zjištěno, že formát AV1 dosahuje ve většině případů lepších výsledků objektivního hodnocení kvality než starší formáty. Kvalitou nejblíže referenční implementaci libaom formátu AV1 je kodér x265 formátu H.265. Dalším poznatkem je, že mezi jednotlivými kodéry AV1 jsou značné rozdíly jak ve výsledné kvalitě videa, tak v rychlosti kódování. Ta je závislá nejen na použitém kodéru, ale také na jeho nastavení a přenosové rychlosti výsledného videa. Porovnání využití paměti zobrazuje optimalizaci kodéru kodeku libaom, jehož novější verze k chodu potřebuje přibližně polovinu paměti než jeho o rok starší verze. Nejvíce paměti potřebuje kodér SVT-AV1.

Abstract:

This bachelor’s thesis maps royalty-free video codecs and their history. It deals in detail with AV1 codec by Alliance for Open Media. The theoretical part of the thesis describes the historical development of royalty-free video formats and briefly describes the AV1 itself, including its implementations. Practical part evaluates compression efficiency of AV1 encoders using various objective video quality assessment methods (MS-SSIM, PSNR-HVS-M, VMAF) and compares them with encoders of H.264, H.265 and VP9 video formats. Moreover, it evaluates computational complexity and memory usage of various AV1 encoders.It was found that the AV1 format achieves better results of objective quality assessment than older formats in most cases. The closest objective quality to the reference implementation of the AV1 format (libaom) has the x265 encoder of the H.265 format. Another finding is that there are significant differences between AV1 encoders in both the resulting video quality and the encoding speed. Speed is dependent not only on the used encoder but also on encoder settings and the bit rate of the resulting video. The memory usage comparison shows significant optimization of the libaom encoder, whose newer version requires approximately half the memory to run than its one-year older version. The SVT-AV1 encoder needs the most memory.

Kľúčové slová

AV1, AOMedia, video, kódování, VMAF

Keywords

AV1, AOMedia, video, coding, VMAF

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 1. 2. 2019

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 25. 6. 2020
• Vedúci: Jaroslav Svoboda
• Oponent: David Krameš

Vysoká škola ekonomická v Praze

Bachelor programme / odbor:
Aplikovaná informatika / Aplikovaná informatika