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.
