AV1 (AOMedia Video 1) ist ein lizenzfreier, blockbasierter Interframe-Video-Codec mit erweiterter Prädikation und Entropiecodierung, entwickelt von der Alliance for Open Media (AOM), veröffentlicht 2018, standardmäßig eingesetzt für Streaming auf YouTube, Netflix, Twitch sowie als Zukunftsformat für Web- und OTT-Distributionen.
Typ: Lossy (lossless-Modus optional) · Intraframe/Interframe: Interframe (Superblocks, I/P/B-Frame-äquivalent) · Container: WebM, MP4 (ISOBMFF), MKV · Lizenz: Royalty-free (Apache 2.0)
Was ist AV1?
AV1 ist das Ergebnis einer branchenweiten Initiative zur Schaffung eines leistungsfähigen, vollständig lizenzfreien Video-Codecs. Die Alliance for Open Media (AOMedia) wurde 2015 von Amazon, Cisco, Google, Intel, Microsoft, Mozilla und Netflix gegründet, allesamt Unternehmen, die von den Lizenzkosten proprietärer Codecs wie H.264 und H.265 direkt betroffen waren. AV1 baut auf VP9 (Google) und Thor (Cisco) sowie Daala (Mozilla/Xiph) auf und vereint deren stärkste Technologien.
Die Kompressionseffizienz von AV1 übertrifft H.265 / HEVC um 30–50 % bei gleicher Bildqualität. Gleichzeitig ist die Codec-Spezifikation und alle Referenzimplementierungen (libaom, SVT-AV1, rav1e) unter royalty-free-Lizenzen verfügbar. Das macht AV1 zur logischen Wahl für Web-Streaming und Cloud-Dienste, wo Lizenzgebühren direkt die Betriebskosten beeinflussen.
Der einzige signifikante Nachteil von AV1 ist die Encodiergeschwindigkeit: Softwareencoder wie libaom sind bis zu 100-mal langsamer als H.264. Hardwareencoder (in modernen GPUs von NVIDIA, AMD, Intel sowie Apple M-Chips) schließen diese Lücke jedoch schnell (Mukherjee 2015; AOM 2018).
Technische Funktionsweise
Superblöcke und rekursive Partitionierung AV1 verwendet 128×128-Pixel-Superblöcke als oberste Einheit (statt 64×64 CTUs bei H.265). Diese werden durch einen flexiblen Partitionierungsbaum in bis zu 22 verschiedene Rechteck- und Quadratformen unterteilt, darunter auch nicht-rechteckige T- und L-Formen (Recursive Partitioning mit SMBT, SMP-Splits). Das ermöglicht präzisere Adaption an Bildinhalt.
Intraprädikation: Directional und Non-Directional AV1 bietet über 60 Intraprädiktionsmodi, darunter neue nicht-direktionale Modi wie „Smooth", „Paeth" und „DC" sowie 56 Winkelprädiktionen mit Feingranularität. Besonders die Paeth-Prädikation aus PNG-Algorithmen ist eine AV1-Innovation.
Compound Prediction und Overlapped Block Motion Compensation (OBMC) AV1 unterstützt compound reference frames: Ein Block kann aus zwei verschiedenen Referenz-Frames gewichtet zusammengesetzt werden. OBMC weicht scharfe Blockgrenzen durch Überlappungsinterpolation auf und reduziert Blockierungsartefakte signifikant.
Film-Grain-Synthese Ein einzigartiges Feature: AV1 kann Filmkorn aus dem Originalbild extrahieren, separat als Parameter speichern und beim Dekodieren synthetisch wiederherstellen. Das spart Bitrate, weil stochastisches Rauschen schlecht komprimierbar ist.
Entropiecodierung: rANS und Multi-Symbol Statt CABAC verwendet AV1 rANS (range Asymmetric Numeral Systems) mit Multi-Symbol-Trellis, das schneller dekodiert und besser parallelisierbar ist.
Bittiefe und Chroma Subsampling AV1 unterstützt 8-Bit und 10-Bit Bittiefe, 4:2:0, 4:2:2 und 4:4:4 Chroma Subsampling sowie eine vollständig lossless-Kodierung (lossless-Flag im Bitstream). HDR10 und HLG sind nativ unterstützt.
Beispiele
1. YouTube 4K (AVIF/AV1, 8–16 Mbit/s) YouTube transcodiert alle Uploads automatisch in AV1 (neben H.264 und VP9) für unterstützte Clients. 4K@30fps wird mit ca. 8–12 Mbit/s in AV1 gestreamt, verglichen mit ca. 15–20 Mbit/s in H.265 für gleiche Qualität.
2. Netflix 1080p SDR (2–4 Mbit/s) Netflix hat AV1 für mobile Streams eingeführt (Android-App) und spart damit 20–40 % Bandbreite gegenüber H.264 bei subjektiv gleicher oder besserer Qualität.
3. Twitch-Streaming (1080p@60fps, 6 Mbit/s) Twitch bietet AV1 als experimentelle Streamingoption. NVIDIA RTX 4000-Karten nutzen ihren AV1-Hardwareencoder für echtzeitfähiges AV1 bei 1080p@60fps mit 6 Mbit/s.
4. Archivierung (lossless, 4:4:4 10-Bit) AV1 im lossless-Modus ist eine interessante Alternative zu FFV1 für Frame-genaue Archivierungen. Typisch: AV1 lossless in MKV-Container, 4:4:4 10-Bit.
5. Web-Video (720p, 1–3 Mbit/s) Browser-natives AV1 (Chrome 70+, Firefox 67+, Edge 84+) ermöglicht qualitativ hochwertige Web-Videos bei sehr niedrigen Bitraten. 720p@30fps ist bereits bei 1–2 Mbit/s sehr sauber.
In der Praxis
Adobe Premiere Pro Seit Premiere Pro 2022 ist AV1-Export über den Media Encoder möglich (Format „AV1", Container „MP4"). Die Encodiergeschwindigkeit hängt stark von Hardware-Encodern ab; ohne GPU-Beschleunigung ist AV1 für lange Produktionen unpraktisch.
DaVinci Resolve Resolve 18+ unterstützt AV1-Export über Hardware-Encoder (NVENC AV1, Apple VideoToolbox AV1). Deliver-Seite: Format „MP4", Codec „AV1". Für Archivierung und Masterfiles ist ProRes oder DNxHR schneller und stabiler.
FFmpeg ```bash ffmpeg -i input.mov -c:v libaom-av1 -crf 30 -b:v 0 \ -cpu-used 4 -row-mt 1 -pix_fmt yuv420p10le \ -c:a libopus -b:a 128k output.webm
ffmpeg -i input.mov -c:v libsvtav1 -crf 30 -preset 6 \ -pix_fmt yuv420p -c:a aac -b:a 192k output.mp4
ffmpeg -i input.mov -c:v av1nvenc -cq 28 \ -pixfmt p010le -c:a aac -b:a 192k output.mp4 ```
Vergleich & Abgrenzung
| Merkmal | AV1 | H.265 / HEVC | VP9 | H.264 |
|---|---|---|---|---|
| Kompressionseffizienz | Höchste | Sehr gut | Gut | Basis |
| Encodiergeschwindigkeit (SW) | Sehr langsam | Mittel | Langsam | Schnell |
| Encodiergeschwindigkeit (HW) | Schnell (2022+) | Schnell | Mittel | Sehr schnell |
| Lizenz | Royalty-free | Proprietär | Royalty-free | Proprietär |
| Browser-Support | Chrome, Firefox, Edge | Safari | Chrome, Firefox | Universal |
| HDR-Unterstützung | Nativ | Nativ | Eingeschränkt | Eingeschränkt |
| Film-Grain-Synthese | Ja | Nein | Nein | Nein |
| Hauptnutzer | YouTube, Netflix, Twitch | 4K-Broadcast, OTT | YouTube (ältere) | Überall |
Häufige Fragen (FAQ)
Ist AV1 bereits reif für professionelle Postproduktion? Für Delivery-Outputs ja; als Schnittformat nein. Die Encodiergeschwindigkeit ohne dedizierte Hardware ist zu langsam für Postpro-Workflows. Als Endformat für Web und OTT-Plattformen ist AV1 jedoch die beste Wahl für neue Projekte.
Funktioniert AV1 auf älteren Geräten? Hardwarebasiertes AV1-Decoding ist ab 2020er-Geräten (Intel Ice Lake, AMD RX 6000, NVIDIA RTX 3000, Apple M1) verfügbar. Ältere Geräte müssen softwarebasiert dekodieren, was CPU-intensiv ist. Für Zielgruppen mit älteren Endgeräten empfiehlt sich ein adaptiver ABR-Stack (AV1 + H.264 Fallback).
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Weiterführend
- Alliance for Open Media (2018): AV1 Bitstream and Decoding Process Specification.
- Mukherjee, D. et al. (2015): The latest open-source video codec. In: SPIE Proceedings, Vol. 9599.
- Chen, Y. et al. (2018): An Overview of Core Coding Tools in the AV1 Video Codec. In: Proceedings of PCS 2018.
- Mozilla (2018): AV1 in Firefox.
