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| インターネットメディアの種類 | ビデオ/VP9 |
|---|---|
| 開発者 | グーグル |
| 初回リリース | 2013年6月17日 |
| フォーマットの種類 | ビデオコーディングフォーマット |
| 含まれるもの | |
| 延長 | VP8 |
| 延長 | AV1 |
| 標準 | VP9 ビットストリームとデコード プロセス仕様 |
| オープンフォーマット? | はい |
| フリーフォーマット? | はい § 特許請求 |
| Webサイト | ウェブプロジェクト |
VP9はGoogleが開発したオープンでロイヤリティフリーの[1] ビデオコーディング形式です。
VP9はVP8の後継であり、主にMPEGの高効率ビデオコーディング（HEVC / H.265）と競合します。当初、VP9は主にGoogleのビデオプラットフォームYouTubeで使用されていました。[2] [3] Alliance for Open Mediaの出現と、Googleも参加している 後継AV1の継続的な開発に対する同団体の支援により、このフォーマットへの関心が高まりました。
HEVCとは対照的に、VP9のサポートは現代のウェブブラウザでは一般的です（HTMLビデオ§ブラウザサポートを参照）。Androidはバージョン4.4 KitKatからVP9をサポートしていますが、[ 4] Safari 14ではiOS / iPadOS / tvOS 14とmacOS Big SurでVP9のサポートが追加されました。[5] [6]
このフォーマットの一部はGoogleが保有する特許で保護されています。同社は相互主義に基づき、つまりユーザーが特許訴訟に関与しない限り、自社の関連特許の無償使用を許可しています。[7]
歴史
VP9は、2010年にGoogleが開発元であるOn2 Technologies社と共同で1億3400万ドルで買収したTrueMotionシリーズのビデオフォーマットの最後の公式イテレーションである。VP9の開発は、Next Gen Open Video（NGOV）およびVP-Nextという開発名で2011年後半に開始された。[8] [9] [10] VP9の設計目標には、同じビデオ品質を維持しながらVP8と比較してビットレートを50％削減し、 MPEG High Efficiency Video Coding（HEVC）標準よりも優れた圧縮効率を目指すことが含まれていた。[9] [11] 2013年6月にVP9の「プロファイル0」が完成し、2か月後にGoogleのChromeブラウザがVP9ビデオ再生をサポートしてリリースされた。[12] [13]同年10月にはネイティブVP9デコーダーがFFmpegに追加され、[14] 6週間後にLibavにも追加された。Mozillaは2014年3月にFirefoxにVP9のサポートを追加しました。[15] 2014年にGoogleはプロファイル2とプロファイル3という2つの高ビット深度プロファイルを追加しました。[16] [17]
2013 年には、VP9 と Opus オーディオをサポートする WebM形式の更新バージョンが公開されました。
2013年3月、MPEGライセンス管理局は、米国司法省がVP8とその後継製品が不当に競争を阻害しているかどうかの調査を開始したことを受けて、VP8とその後継製品に対する特許請求の主張を取り下げた。 [18] [19] [20]
Googleは一貫して、VP9のサポートをシリコンに組み込むためにハードウェアベンダーと協力してきました。2014年1月、IttiamはARMおよびGoogleと共同で、ARM Cortexデバイス用のVP9デコーダーをデモしました。GPGPU技術を使用して、デコーダーはArndale Boardで1080p 30fpsに対応しました。[21] [22] 2015年初頭、NvidiaはTegra X1 SoCでVP9をサポートすることを発表し、VeriSiliconはHantro G2v2デコーダーIPでVP9プロファイル2をサポートすることを発表しました。[23] [24] [25]
2015年4月、Googleはlibvpxライブラリの重要なアップデートをリリースし、バージョン1.4.0では10ビットと12ビットのビット深度、4:2:2と4:4:4のクロマサブサンプリング、VP9マルチスレッドデコード/エンコードのサポートが追加されました。[26]
2015年12月、NetflixはMPEG Common Encryptionを使用したMP4コンテナにVP9ビデオを含めるための草案を公開した。[27]
2016年1月、IttiamはOpenCLベースのVP9エンコーダーをデモしました。[28]このエンコーダーはARM MaliモバイルGPUをターゲットにしており、Samsung Galaxy S6でデモが行われました。
VP9のサポートは2016年にマイクロソフトのウェブブラウザEdgeに追加されました。[29]
2017年3月、Ittiamはlibvpxのエンコード速度を向上させるプロジェクトの完了を発表しました。速度は50〜70％向上し、コードは「libvpxの一部として公開」されると言われています。[30]
特徴
VP9 は、 1080pを超えるビデオ解像度( UHDなど) 向けにカスタマイズされており、ロスレス圧縮も可能になります。VP9 は最大 65536×65536 ピクセルの解像度をサポートしますが、HEVC は最大 8192×4320ピクセルの解像度をサポートします。
VP9フォーマットは、以下の色空間（および対応するYCbCrからRGBへの変換マトリックス）をサポートしています：Rec. 601、Rec. 709、Rec. 2020、SMPTE-170、SMPTE-240、およびsRGB。[31] [32]
VP9は多くの伝達関数をサポートし、ハイブリッドログガンマ（HLG）または知覚量子化器（PQ）を使用したHDRビデオをサポートします。[33] [34]
効率
さまざまなエンコード速度を考慮した初期の比較では、最高品質（最も遅いエンコード）ではx265がlibvpxをわずかに上回り、その他のエンコード速度ではlibvpxがSSIMで優れていることが示されました。[35]
2014年に実施された、HEVC（HM 15.0）、MPEG-4 AVC/H.264（JM 18.6）、VP9（予備的なVP9サポートを備えたlibvpx 1.2.0）のリファレンスエンコーダーを使用した主観的な品質比較では、VP9はH.264と同様に、HEVCに匹敵するビデオ品質に到達するために約2倍のビットレートが必要でしたが、合成画像ではVP9はHEVCに近かったです。[36] 対照的に、2014年の別の主観的な比較では、より高品質の設定では、HEVCとVP9はH.264に対して40〜45％のビットレート優位性で同率であると結論付けられました。[37]
Netflixは、2016年8月に大規模なテストを実施した結果、libvpxはx265よりも20%効率が悪いという結論に達したが、同年10月にはエンコードパラメータを微調整することで「VP9とHEVCの差を縮めるか、逆転させる」こともできることも発見した。[38] NAB 2017でNetflixは、 EVEエンコーダーに切り替えたことを発表した。同社の調査によると、EVEエンコーダーは2パスのレート制御がより優れており、libvpxよりも8%効率が高かった。[39]
2017年5月にStreaming Media MagazineのJan Ozer氏がlibvpx、2つのHEVCエンコーダー、x264のオフラインエンコーダー比較を行いました。この比較では、各エンコーダーベンダー（それぞれGoogle、MulticoreWare、MainConcept）が提供またはレビューしたエンコードパラメータを使用し、NetflixのVMAF客観的指標を使用して、「VP9と両方のHEVCコーデックは非常に似たパフォーマンスを生み出す」と「特に低ビットレートでは、HEVCコーデックとVP9の両方がH.264よりも大幅に優れたパフォーマンスを発揮する」という結論が出ました。[40]
パフォーマンス
2015 年 9 月、 FFmpeg開発者がlibvpx 、x264、x265のリファレンス実装のエンコード速度と効率の比較を行いました。SSIM インデックスでは、同等のエンコード速度の範囲全体で libvpx が x264 より優れていましたが、主な利点はx264@veryslowの低速側で見られました(これより 2 倍遅い速度で 30～40% のビットレート向上のスイートスポットに到達)。一方、x265 はx264@veryslowの約 10 倍遅い速度でのみ libvpx と競合可能になりました。libvpx と x265 はどちらも H.264 よりも 50% のビットレート向上が可能であると主張されていますが、エンコード時間は x264 の 10～20 倍であるという結論に達しました。[35] 2015 年初頭の客観的な品質指標 VQM で判断すると、VP9 リファレンス エンコーダーは最高のHEVC実装と同等のビデオ品質を実現しました。[41]
同じ開発者によるデコーダーの比較では、同じ品質のビデオ、つまり同じビットレートで「同一」のビデオの場合、ffvp9 のデコードは ffh264 より 10% 高速であることが示されました。また、実装によって違いが出る可能性があることも示され、「ffvp9 は libvpx を一貫して 25～50% 上回る」という結論が出ました。[42]
別のデコーダーの比較では、 H.264よりもCPU負荷が10～40パーセント高いことが示されました（ただし、これがffvp9かlibvpxのどちらであったかは不明です）。また、モバイルでは、IttiamデモプレーヤーはVP9の再生においてChromeブラウザよりも約40パーセント高速でした。[43]
プロフィール
VP9 形式にはいくつかのバリエーション (「コーディング プロファイル」と呼ばれる) があり、順次、より多くの機能が許可されます。プロファイル 0 は基本的なバリエーションであり、ハードウェア実装に要求される機能が最も少なくなります。
- プロフィール 0
- 色深度: 8 ビット/サンプル、クロマサブサンプリング: 4:2:0
- プロフィール 1
- 色深度: 8 ビット、クロマサブサンプリング: 4:2:2、4:2:0、4:4:4
- プロフィール2
- 色深度: 10～12 ビット、クロマサブサンプリング: 4:2:0
- プロフィール3
- 色深度: 10～12ビット、クロマサブサンプリング: 4:2:2、4:2:0、4:4:4 [44]
レベル
VP9には以下の14のレベルがあります: [45]
テクノロジー
VP9は従来のブロックベースの変換コーディング形式です。このビットストリーム形式は、HEVCのような同様のビットレート効率を提供する形式と比較すると比較的シンプルです。[46]
VP9はVP8に比べて多くの設計上の改良が加えられている。最も大きな改良点は64×64ピクセルの符号化単位[47]の使用をサポートしたことだ。これは高解像度のビデオで特に有用である。[3] [8] [9]また、動きベクトルの予測も改善された。[48] VP8の4つのモード（平均/「DC」、「真の動き」、水平、垂直）に加えて、VP9はフレーム内予測におけるピクセルの線形外挿のための6つの斜め方向をサポートしている。[要出典]
新しいコーディング ツールには以下も含まれます:
- 動きベクトルの8分の1ピクセル精度、
- 3つの異なる切り替え可能な8タップサブピクセル補間フィルタ、
- 参照モーションベクトルの選択の改善、
- 動きベクトルの参照に対するオフセットのコーディングの改善、
- エントロピー符号化の改善、
- ループフィルタリングの改善と適応（新しいブロックサイズに対応）
- 非対称離散正弦変換（ADST）
- より大きな離散コサイン変換（DCT、16×16および32×32）
- 特定の類似性を持つ領域（前景/背景など）へのフレームの分割の改善
フレームの並列処理を可能にするために、ビデオ フレームはコーディング ユニットの境界に沿って、各タイルの列を個別にコーディングした、256 ～ 4096 ピクセル幅の均等間隔のタイルを最大 4 行に分割できます。これは、4096 ピクセルを超えるビデオ解像度では必須です。タイル ヘッダーにはタイルのサイズがバイト単位で含まれているため、デコーダーは先に進み、各タイルの行を別のスレッドでデコードできます。次に、画像は 64×64 ピクセルのスーパーブロックと呼ばれるコーディング ユニットに分割され、4 分木コーディング構造で適応的にサブパーティション化されます。[8] [9]これらは水平方向、垂直方向、またはその両方に細分化できます。正方形の (サブ) ユニットは、4×4 ピクセル ブロックまで再帰的に細分化できます。サブユニットは、ラスター スキャン順序 (左から右、上から下) でコーディングされます。
各キー フレームから開始して、デコーダーは参照フレームとして使用したり、後で表示したりするために 8 つのフレームをバッファリングします。送信されたフレームは、どのバッファを上書きするかを通知し、オプションで表示せずにバッファの 1 つにデコードできます。エンコーダーは、バッファの 1 つを表示するだけの最小限のフレームを送信できます (「スキップ フレーム」)。各インター フレームは、時間予測のためにバッファリングされたフレームを最大 3 つ参照できます。これらの参照フレームの最大 2 つを各コーディング ブロックで使用して、参照フレームの空間的に変位した (動き補正) コンテンツまたは 2 つの参照フレームのコンテンツの平均 (「複合予測モード」) を使用して、サンプル データ予測を計算できます。計算された予測から実際の画像コンテンツまでの (理想的には小さい) 残りの差 (デルタ エンコーディング) は、DCT または ADST (エッジ ブロックの場合) を使用して変換され、量子化されます。
スーパーフレームと呼ばれる構造を使用して、ビットストリーム内の元のフレーム順序を維持しながら、Bフレームのようなものをコード化することができます。隠された代替参照フレームは、通常のインターフレームとスキップフレームと一緒にパックすることができ、スキップフレームは、付随するPフレームの直後に、参照フレームバッファから以前の隠された代替参照コンテンツの表示をトリガーします。[46]
VP9は、最低の量子化レベル（qインデックス0）で追加の4×4ブロック符号化されたウォルシュ・アダマール変換（WHT）残差信号を送信することにより、ロスレス符号化を可能にする。[49] [50]
シーク可能にするためには、生のVP9ビットストリームをコンテナ形式、例えばMatroska（.mkv）、その派生WebM形式（.webm）、またはlibvpxで伝統的にサポートされている古い最小限のIndeoビデオファイル（IVF）形式にカプセル化する必要があります。[46] [47]V_VP9 VP9は、 WebMとMP4VP09ではそれぞれ命名規則に従って識別されます。[51]
採択
Adobe Flashは、従来VP7までVPx形式を使用していたが、VP8やVP9にはアップグレードされず、代わりにH.264にアップグレードされた。そのため、VP9は、Flashから、VP9が導入された当時はまだやや未熟だったHTML5技術への段階的な移行によってのみ、対応するウェブアプリケーションに浸透することが多かった。UHD解像度、より高い色深度、より広い色域へのトレンドは、新しい特殊なビデオ形式への移行を推進している。Alliance for Open Mediaの設立によって示された明確な開発展望と業界からの支援、およびHEVCの高価で複雑なライセンス状況により、これまで主流であったMPEG形式のユーザーは、HEVCにアップグレードする代わりに、ロイヤリティフリーの代替形式であるVPx / AVxシリーズに切り替えることが多くなると予想される。[52]
コンテンツプロバイダー
VP9の主なユーザーはGoogleの人気動画プラットフォームYouTubeであり、 DASHストリーミングを通じて、あらゆる解像度のVP9動画[52]とWebMファイル形式のOpusオーディオを提供している。
もう一つの早期導入者はWikipedia（特にWikipediaのサブページや言語全体でマルチメディアファイルをホストするWikimedia Commons ）でした。Wikipediaはオープンでロイヤリティフリーのマルチメディア形式を推奨しています。 [53] 2016年現在、受け入れられている3つのビデオ形式はVP9、VP8、Theoraです。[54]
2016年12月以来、NetflixはH.264やHEVCと並んで、カタログにVP9エンコーディングを使用しています。2020年2月現在、 VP9がプラットフォーム上で開始されたのと同様に、 AV1がモバイルデバイスに採用され始めています。[55]
Google TVは（少なくとも部分的に）VP9プロファイル2とWidevine DRMを使用しています。[56] [57] [58]
Stadiaは、Chromecast Ultra、携帯電話、ウェブブラウザなどの対応ハードウェアで最大4KのビデオゲームストリーミングにVP9を使用しました。 [59]
エンコーディングサービス
一連のクラウドエンコーディングサービスがVP9エンコーディングを提供しており、その中にはAmazon、Bitmovin、[60] Brightcove、castLabs、JW Player、Telestream、Wowzaなどがある。[43]
Encoding.comは2016年第4四半期からVP9エンコーディングを提供しており、[61]その年の顧客の間でVP9の人気は年間平均11%に達しました。[62]
Webミドルウェア
JW Playerは、広く使用されているサービスとしてのソフトウェアHTMLビデオプレーヤーでVP9をサポートしています。 [43]
ブラウザのサポート
VP9 は次の Web ブラウザーに実装されています。
- Chromium [63]およびGoogle Chrome [64]（それぞれ2013年5月と8月のバージョン29以降でデフォルトで使用可能）[65]
- Opera (2013 年 7 月のバージョン 15 以降)
- Firefox（2014年3月のバージョン28以降）[15]
- Microsoft Edge（2016年夏現在）[29]
- Safari（Safari Technology Preview Release 110時点、バージョン14で公式サポートが追加）[66]
- ペイルムーン（2018年現在）
オペレーティングシステムのサポート
メディアプレーヤーソフトウェアのサポート
VP9は、 VLC、MPlayer /MPlayer2/ MPV、Kodi、MythTV、[68]、FFplayなど、すべての主要なオープンソースメディアプレーヤーソフトウェアでサポートされています。
ハードウェアデバイスのサポート
Androidはバージョン4.4「KitKat」以降VP9ソフトウェアデコードを採用している。[69]テレビ、スマートフォン、セットトップボックス、ゲーム機などハードウェアサポートを備えた家電製品の一覧については、webmproject.orgのリストを参照のこと。[70]
ハードウェア実装
ハードウェアアクセラレーションによるVP9デコードのサポートは、ほとんどのGPUとSoCがネイティブでサポートしているため、現在では広く普及しています。ハードウェアエンコーディングは、IntelのKaby Lakeプロセッサ以上に搭載されています。[71]
ビデオゲーム機
ソニーの プレイステーション5は、WebMコンテナでVP9を使用して1080pおよび2160pの映像をキャプチャすることをサポートしています。[72]
ソフトウェア実装
Googleのリファレンス実装はフリーソフトウェア プログラミングライブラリ にありますlibvpx。シングルパスと2パスのエンコードモードがありますが、シングルパスモードは壊れていると考えられており、ターゲットビットレートに対する効果的な制御を提供しません。[43] [73]
エンコーディング
- libvpx
- SVT-VP9 – VP9用スケーラブルビデオテクノロジー – Intelのオープンソースエンコーダ[74]
- Eve – 商用エンコーダ
デコード
- libvpx
- ffvp9 ( FFmpeg )
FFmpeg の VP9 デコーダーは、他のコーデックと共有されるSIMD最適化の集合を利用して高速化を図っています。FFmpeg 開発者による比較では、これは libvpx よりも高速であり、FFmpeg の h.264 デコーダーと比較すると、同じビットレートのビデオでは「同一」のパフォーマンス、同じ品質のビデオでは約 10% 高速であることが示されました。[42]
特許請求
2019年3月、ルクセンブルクに本拠を置くシズベルは、VP9とAV1の特許プールの設立を発表した。プールのメンバーには、JVCケンウッド、NTT、オレンジSA、フィリップス、東芝が含まれ、これらの企業はいずれもAVC、DASH、HEVCのいずれかの特許プールについてMPEG-LAに特許のライセンスを供与していた。 [75] [76]特許請求リストは、2020年3月10日に初めて公開された。このリストには650件以上の特許が含まれている。[77]
シズベルの価格は、VP9を使用するディスプレイデバイスの場合は0.24ユーロ、非ディスプレイデバイスの場合は0.08ユーロですが、エンコードされたコンテンツに対してはロイヤリティを求めていません。[78] [75]しかし、同社のライセンスにはソフトウェアに対する免除規定はありません。[77]
WebMプロジェクトによると、Googleは特許プールを認識しているにもかかわらず、VP9やAV1の現在または今後の使用計画を変更する予定はなく、特許プールのライセンサーはいずれもVP9やVP8の開発に関与しておらず、オープンソース、ロイヤリティフリー、無料の技術に対して第三者がライセンス料を要求することを阻止することはできないとのことである。[79]
後継：VP10からAV1へ
2014年9月12日、GoogleはVP10の開発が開始されたこと、VP10のリリース後、ビデオフォーマットのリリース間に18か月のギャップを設ける予定であることを発表しました。[80] 2015年8月、GoogleはVP10のコードを公開し始めました。[81]
しかし、GoogleはVP10をAOMedia Video 1 (AV1)に組み込むことを決定しました。AV1コーデックは、VP10、Daala ( Xiph / Mozilla )、Thor ( Cisco )の技術を組み合わせて開発されました。[82] [83] [84]そのため、GoogleはVP10を社内で展開することも正式にリリースすることもしないと述べており、VP9はGoogleがリリースする最後のVPxベースのコーデックとなります。[85]
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では、VP9のデコード性能は他のコーデックと比べてどうなのでしょう？これを測定するには基本的に2つの方法があります。同じビットレート、または同じ品質です。（…）同じ品質の測定を行ったところ、ffvp9はffh264をわずかに（10％）上回る傾向があることがわかりました。（…）同じビットレートの比較をいくつか行ったところ、そのシナリオではx264とffvp9は基本的に同じであることがわかりました。
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、VP9 に関連するメディアがあります。
- 公式サイト
- 「WebM と新しい VP9 オープン ビデオ コーデック」、I/O (YouTube) (ビデオ)、2013。
- ビットストリームの概要
- Jan Ozer (Streaming Media Magazine)、2016 年 6 月: VP9 はついに成熟期を迎えましたが、すべてのユーザーに適しているのでしょうか?
- Ronald Bultje: VP9 ビデオ コーデックの概要、2016 年 12 月 13 日