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VP9

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1. 개요

VP9는 구글이 개발한 오픈 소스 비디오 코덱으로, 2010년 On2 Technologies를 인수하여 개발을 시작했다. VP8에 비해 비트 전송률을 50% 줄이고 HEVC보다 나은 압축 효율성을 목표로 개발되었으며, 2013년 프로파일 0이 최종 확정되었다. VP9은 WebM 형식으로도 사용되며, 구글 크롬, 파이어폭스, 엣지 등 주요 웹 브라우저에서 지원한다. 넷플릭스, 유튜브 등에서도 VP9을 사용하고 있으며, AV1의 등장으로 VP9의 개발은 중단되었다. 2019년 시스벨이 VP9에 대한 특허 풀을 구성했지만, 구글은 VP9 및 AV1에 대한 사용 계획을 변경하지 않았다.

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VP9 - [IT 관련 정보]에 관한 문서
일반 정보
VP9 로고
VP9 로고
이름VP9
종류비디오 코딩 포맷
개발사구글
발표일2013년 6월 17일
라이선스로열티 프리 (특허 관련 사항은 참조)
웹사이트webmproject.org/vp9
확장해당 없음
MIME 형식해당 없음
기반VP8
확장 대상AV1
포함 형식Matroska
WebM
IVF
표준VP9 비트스트림 및 디코딩 과정 사양
libvpx (VP9 코덱 라이브러리)
개발자구글
프로그래밍 언어C 언어
지원 운영체제유닉스 계열 (리눅스, macOS 포함)
Windows
종류비디오 코덱
라이선스BSD 라이선스
웹사이트VP9 공식 웹사이트
최신 버전1.8.1
최신 버전 발표일2019년 7월 15일
기술 정보
설명오픈 및 로열티 프리 비디오 코딩 포맷 (2013년 구글에서 발표)
특징4K 유튜브 스트리밍 지원
WebM Project의 일부
HTML5 비디오 지원
지원 플랫폼
브라우저브라우저 지원 참조
운영체제Android
기타iOS 14 및 macOS Big Sur의 Safari에서 WebP, HDR 지원

2. 역사

VP9은 구글이 2010년 1.34억달러에 인수한 On2 Technologies에서 개발한 TrueMotion 비디오 포맷 시리즈의 마지막 공식 버전이다. VP9의 개발은 2011년 하반기에 '차세대 개방형 비디오'(NGOV) 및 'VP-Next'라는 개발명으로 시작되었다. VP9의 설계 목표는 VP8에 비해 비트 전송률을 50% 줄이고, MPEG의 고효율 비디오 코딩(HEVC) 표준보다 더 나은 압축 효율성을 제공하는 것이었다.

2013년 6월, VP9의 기본 프로파일인 '프로파일 0'이 완성되었고, 두 달 후 VP9 비디오 재생을 지원하는 구글 크롬 브라우저가 출시되었다. 같은 해 10월, FFmpeg에 VP9 디코더가 추가되었고, 6주 후에는 Libav에도 추가되었다. 2013년 3월, MPEG LA미국 법무부가 VP8이 경쟁을 부당하게 억압하는지 조사하기 시작한 후 VP8 및 그 후속 제품(VP9)에 대한 특허 분쟁 주장을 철회했다. 이는 구글의 기술 개방 정책이 긍정적인 영향을 미친 것으로 해석할 수 있다.

Mozilla는 2014년 3월 파이어폭스에 VP9 지원을 추가했다. 2014년, 구글은 10비트 및 12비트 색 심도를 지원하는 프로파일 2와 프로파일 3을 추가했다.

2015년 초, Nvidia는 Tegra X1 SoC에서 VP9 지원을 발표했고, VeriSilicon은 Hantro G2v2 디코더 IP에서 VP9 프로파일 2 지원을 발표했다. 2015년 4월, 구글은 libvpx 라이브러리에 중요한 업데이트를 출시하여 10비트 및 12비트 색 깊이, 4:2:2 및 4:4:4 크로마 서브샘플링 및 VP9 다중 스레드 디코딩/인코딩을 지원한다.

2016년, 마이크로소프트의 웹 브라우저 엣지에 VP9 지원이 추가되었다. 2017년 3월, Ittiam은 libvpx 인코딩 속도를 50~70% 향상시키는 기술을 발표했으며, 이 코드는 libvpx의 일부로 공개되었다.

3. 기술

VP9는 VP8에 비해 많은 설계 개선을 이루었다. 가장 큰 개선점은 64x64 픽셀의 슈퍼 블록을 지원하여 압축 효율성을 높인 것이다. 이는 특히 UHD와 같은 고해상도 비디오에 유리하다. 최대 65536×65536 해상도를 지원한다.

코딩 유닛의 예시 분할 및 내부 코딩 순서


변환 계수는 원형 패턴으로 스캔된다(모서리에서 거리가 증가). 이는 계수의 중요도가 예상되는 순서와 일치하여(전통적인 지그재그 패턴보다 더 나은) 엔트로피 코딩으로 압축률을 높이기 위함이다. 수평 또는 수직 가장자리가 더 중요한 경우 패턴의 왜곡된 변형이 사용된다.


VP9는 64x64 픽셀 슈퍼 블록을 쿼드트리 코딩 구조를 사용하여 적응적으로 분할한다. 움직임 벡터 예측도 개선되었는데, VP8의 4가지 모드(평균/"DC", "진정한 움직임", 수평, 수직) 외에도 VP9는 인트라 프레임 예측에서 픽셀의 선형 외삽을 위해 6가지 사선 방향을 지원한다.

새로운 코딩 도구는 다음과 같다:

  • 움직임 벡터에 대한 1/8 픽셀 정밀도
  • 3가지 다른 전환 가능한 8-탭 서브픽셀 보간 필터
  • 참조 움직임 벡터의 향상된 선택
  • 움직임 벡터의 오프셋을 해당 참조에 대한 향상된 코딩
  • 향상된 엔트로피 코딩
  • 개선되고 적응된(새로운 블록 크기에 맞게) 루프 필터링
  • 비대칭 이산 사인 변환(ADST)
  • 더 큰 이산 코사인 변환(DCT, 16×16 및 32×32)
  • 특정 유사성을 가진 영역(예: 전경/배경)으로 프레임의 향상된 분할


VP9는 Rec. 601, Rec. 709, Rec. 2020, sRGB 등 다양한 색 공간을 지원하며, HDR 영상도 하이브리드 로그 감마(HLG) 또는 지각 양자화(PQ) 방식으로 지원한다.[4][5] 또한, 가장 낮은 양자화 레벨(q 인덱스 0)에서 추가 4×4 블록 인코딩된 Walsh-Hadamard 변환(WHT) 잔여 신호를 전송하여 무손실 압축을 지원한다.

프레임의 일부 병렬 처리를 위해 비디오 프레임은 코딩 유닛 경계를 따라 최대 4개의 256~4096 픽셀 너비의 균등하게 간격을 둔 타일 행으로 분할할 수 있으며, 각 타일 열은 독립적으로 코딩된다. 이는 4096 픽셀을 초과하는 비디오 해상도에 필수적이다. 타일 헤더에는 디코더가 건너뛰고 각 타일 행을 별도의 스레드에서 디코딩할 수 있도록 타일 크기가 바이트 단위로 포함되어 있다.

3. 1. 프로파일

VP9는 다음과 같은 프로파일을 지원한다.[36]

프로파일색 심도크로마 서브샘플링
08비트4:2:0
18비트4:2:2, 4:4:0, 4:4:4
210–12비트4:2:0
310–12비트4:2:2, 4:4:0, 4:4:4


3. 2. 레벨

VP9는 14개의 레벨을 제공한다.[37]

레벨
Luma Samples/sLuma Picture SizeMax Bitrate (Mbit/s)Max CPB Size for Visual Layer (MBits)Min Compression RatioMax TilesMin Alt-Ref DistanceMax Reference Frames해상도 @ 프레임레이트 예시
1829440368642148256×144@15
1.12764800737282148384×192@30
246080001228801.8Mbit/s1.5Mbit/s2148480×256@30
2.192160002457603.6Mbit/s2.8Mbit/s2248640×384@30
3207360005529607.2Mbit/s24481080×512@30
3.13686400098304012Mbit/s10Mbit/s24481280×768@30
483558400222822418Mbit/s16Mbit/s44482048×1088@30
4.1160432128222822430Mbit/s18Mbit/s44562048×1088@60
5311951360891289660Mbit/s36Mbit/s68644096×2176@30
5.15882511368912896120Mbit/s46Mbit/s881044096×2176@60
5.211765022728912896180Mbit/sTBD881044096×2176@120
6117650227235651584180Mbit/sTBD8161048192×4352@30
6.1235300454435651584240Mbit/sTBD8161048192×4352@60
6.2470600908835651584480Mbit/sTBD8161048192×4352@120


4. 채택

유튜브4K 해상도 영상 제공에 VP9을 사용하며,[24][25] 이는 VP9의 대중화에 크게 기여했다. 넷플릭스는 VP9 인코딩을 사용하며, AV1 도입 이전까지 VP9를 활용했다.[7] 위키미디어 공용은 VP9, VP8, Theora 등 개방형 코덱을 지원한다.

다음은 주요 웹 브라우저의 VP9 지원 현황이다.



안드로이드는 4.4 "킷캣" 버전부터 VP9 소프트웨어 디코딩을 지원한다.

운영 체제별 VP9 지원
scope="row" |Microsoft WindowsmacOSBSD / 리눅스Android OSiOS
코덱 지원
컨테이너 지원윈도우 10 1주년 업데이트(1607):
WebM (.webm은 인식되지 않음; 가상 확장 필요)
Matroska (.mkv)
WebM (.webm)
- macOS 11.3에서 도입
WebM (.webm)
Matroska (.mkv)
WebM (.webm)
Matroska (.mkv)
WebM (.webm)
- iOS 17.4에서 도입
참고윈도우 10에서:macOS 11.0에서 지원 도입FFmpeg 2.7.7 "Nash"에서 지원 도입안드로이드 4.4에서 지원 도입iOS 14.0에서 지원 도입[2][3]


5. 특허 문제

2013년 3월, MPEG 라이선스 관리국미국 법무부가 VP8이 경쟁을 부당하게 억압하는지 조사하기 시작한 후, VP8 및 그 후속 제품에 대한 특허 분쟁 주장에 대한 주장을 철회했다.

2019년 3월, 룩셈부르크에 본사를 둔 Sisvel은 VP9 및 AV1에 대한 특허 풀 정보를 발표했다. 해당 풀의 회원사로는 JVC 켄우드, NTT, Orange S.A., Philips, 도시바 등이 있으며, 이들은 모두 AVC, DASH 또는 HEVC 특허 풀에 대해 MPEG-LA에 특허를 라이선스했다.[14][15] 청구된 특허 목록은 2020년 3월 10일에 처음 공개되었으며, 이 목록에는 650개 이상의 특허가 포함되어 있다.

Sisvel이 제시한 가격은 VP9을 사용하는 디스플레이 장치의 경우 0.24EUR, 비(非) 디스플레이 장치의 경우 0.08EUR이며, 인코딩된 콘텐츠에 대해서는 로열티를 요구하지 않을 것이다.[16][14] 그러나 해당 라이선스는 소프트웨어에 대한 면제를 제공하지 않는다.

WebM 프로젝트에 따르면, 구글은 특허 풀을 인지하고 있음에도 불구하고 VP9 또는 AV1에 대한 현재 또는 향후 사용 계획을 변경할 계획이 없으며, 특허 풀의 라이선스 제공자 중 누구도 VP9 또는 VP8 개발에 참여하지 않았고, 제3자는 오픈 소스, 로열티 프리 및/또는 무료 기술에 대해 라이선스 요금을 요구하는 것을 막을 수 없다.[17]

6. 후속 기술: AV1

구글은 VP9의 후속 기술로 VP10을 개발하고 있었으나, AV1 개발에 집중하기 위해 VP10 개발을 중단했다.[32] AV1은 VP10, Daala (Xiph/모질라), Thor (Cisco) 등 여러 기술을 통합하여 개발된 오픈 소스, 로열티 프리 코덱이다. AV1은 VP9보다 더 높은 압축 효율성을 제공하며, 차세대 비디오 코덱으로 주목받고 있다.

7. VP9의 현재와 미래

VP9의 명세는 2016년 3월 31일 v0.6을 마지막으로 갱신되지 않아 미완성 상태이지만, 2021년 현재 유튜브를 비롯한 다양한 곳에서 사용되고 있다.[26] 구글이 이미 AV1(AOMedia Video 1) 개발로 전환했기 때문이다. 라이브러리 libvpx는 Git 저장소와 그 스냅샷이 공개되어 있으며, 2020년 3월 현재에도 유지보수가 계속되고 있다.[33]

참조

[1] 웹사이트 Supported media formats https://developer.an[...] 2021-08-09
[2] 뉴스 Apple adds WebP, HDR support, and more to Safari with iOS 14 and macOS Big Sur https://9to5mac.com/[...] 2021-06-02
[3] 뉴스 iPhones, iPads can now stream 4K YouTube videos in iOS 14 https://appleinsider[...] 2021-06-02
[4] 뉴스 HDR Video Playback https://source.andro[...] Android 2016-09-23
[5] 뉴스 Android TV 7.0 supports Dolby Vision, HDR10 and HLG http://www.flatpanel[...] flatpanelshd 2016-09-23
[6] 웹사이트 VP9 Levels and Decoder Testing https://www.webmproj[...] 2017-03-17
[7] 웹사이트 Netflix has started streaming to Android in AV1 https://www.gsmarena[...] 2020-05-18
[8] 웹사이트 Google details what you need to play Stadia games in 4K on the web https://www.engadget[...] 2020-05-18
[9] 웹사이트 MPEG-DASH VP9 for VoD and Live - Bitmovin https://bitmovin.com[...] 2017-10-29
[10] 웹사이트 Safari Technology Preview Release Notes https://developer.ap[...] 2020-07-16
[11] 웹사이트 HTML5 + & https://www.alltomwi[...] 2019-02-17
[12] 웹사이트 Encode and Decode Capabilities for 7th Generation Intel® Core™ Processors and Newer https://www.intel.co[...] Intel Corporation 2024-08-04
[13] 웹사이트 MLB The Show 20 Gameplay Video - 4K HDR 60 FPS on PlayStation 5, Load Times Also Revealed https://www.operatio[...] 2021-04-19
[14] 웹사이트 Sisvel Announces Patent Pools for VP9 and AV1 https://streaminglea[...] 2019-04-04
[15] 웹사이트 Did Sisvel just catch AOM with their patents down? https://mux.com/blog[...] 2019-04-04
[16] 웹사이트 No Content Royalties in Sisvel VP9/AV1 Patent Pools https://www.streamin[...] Information Today Inc 2019-04-04
[17] 웹사이트 Frequently Asked Questions https://www.webmproj[...] 2021-04-15
[18] 뉴스 VP9 Video Codec Summary http://www.webmproje[...] Google 2013-07-04
[19] 뉴스 VP9 Lands in Chrome Dev Channel http://blog.webmproj[...] Google 2013-07-04
[20] Github libvpx/CHANGELOG at master · webmproject/libvpx https://github.com/w[...]
[21] 뉴스 VP-Next Overview and Progress Update http://downloads.web[...] Google 2012-12-29
[22] 뉴스 Overview of VP-Next http://www.ietf.org/[...] Internet Engineering Task Force 2012-12-29
[23] 뉴스 Next Gen Open Video (NGOV) Requirements http://downloads.web[...] Google 2012-12-29
[24] 웹사이트 Apple Safari、YouTubeの4K動画再生非対応に。YouTube、4K VP9エンコードのみに切り替え - http://www.pronews.j[...] PRONEWS 2017-09-07
[25] 문서 macOS Catalina 이전은 Google Chrome 등 VP9 지원 브라우저에서 볼 수 있음. iOS나 iPadOS는 Webkit의 제약상 서드파티 브라우저를 도입해도 볼 수 없음.
[26] 웹사이트 Draft VP9 Bitstream and Decoding Process Specification https://www.webmproj[...]
[27] 웹사이트 구글, MPEG LA와 “VP8” 비디오 코덱으로 합의 https://japan.cnet.c[...] 2019-02-22
[28] 웹사이트 Sisvel Announces Patent Pools for VP9 and AV1 https://streaminglea[...] 2019-04-04
[29] 웹사이트 Did Sisvel just catch AOM with their patents down? https://mux.com/blog[...] 2019-04-04
[30] 웹사이트 No Content Royalties in Sisvel VP9/AV1 Patent Pools https://www.streamin[...] Information Today Inc 2019-04-04
[31] 웹사이트 Frequently Asked Questions https://www.webmproj[...] 2021-04-15
[32] 웹사이트 Google’s Royalty-Free Answer to HEVC: A Look at AV1 and the Future of Video Codecs https://www.xda-deve[...] XDA-Developers 2017-11-01
[33] 웹사이트 WebM Repositories https://www.webmproj[...]
[34] 뉴스 YouTube goes 4K, Google signs up long list of hardware partners for VP9 support http://gigaom.com/20[...] Gigaom 2014-01-02
[35] 웹인용 H.265 vs VP9: 4K video codecs explained http://www.trustedre[...] 2016-07-26
[36] 웹인용 VP9 Bitstream & Decoding Process Specification https://storage.goog[...] 2016-03-31
[37] 웹인용 VP9 Levels and Decoder Testing https://www.webmproj[...]



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