VP8


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VP8 ist der Name eines lizenzgebührenfreien Videocodecs für verlustbehaftete Komprimierung von Videodaten. Er baut auf der Entwicklungsreihe TrueMotion auf, einer Reihe von Video-Codecs, die vom Unternehmen On2 Technologies entwickelt und vertrieben wurden.

Zusammen mit dem Audio-Codec Vorbis und einem Teilbereich von Matroska als Containerformat bildet VP8 Googles Empfehlung WebM für das Internet. Auf der Intra-Frame-Kodierung von VP8 basiert das Grafikformat WebP.

Laut Google wird VP8 hauptsächlich im Zusammenhang mit WebRTC und als Format für Animationen, als Ersatz für das Graphics Interchange Format (GIF) eingesetzt.<ref name="VP10 compression techniques"/>

Technik

VP8 ist ein klassisches blockbasiertes Transformations-Verfahren. Zum Zeitpunkt der ersten Vorstellung von VP8 zählten laut On2 der Loop-Filter<ref name="Loop Filter"/> und die Golden Frames<ref name="Golden Frames"/> zu den Neuheiten gegenüber den Vorgängern. Die erste Definition eines solchen Filters fand sich jedoch schon im Standard H.263, Golden Frames wurden schon in VP5<ref name="VP5"/> und VP7<ref name="VP7"/> benutzt. Die VP8-Implementierung von On2 unterstützt in der ersten veröffentlichten Version Mehrkernprozessoren mit bis zu 64 Kernen gleichzeitig. Laut Aussage von On2 Technologies ist im Vergleich zu VP7 bei gleicher Qualität die doppelte Decodiergeschwindigkeit möglich. Laut x264-Entwickler Jason Garrett-Glaser ist der VP8-Decoder – in der ursprünglich veröffentlichten Open-Source-Version von Google – langsamer als der H.264/AVC-Decoder aus dem FFmpeg-Projekt.<ref name="Garrett-Glaser"/>

Vergleich zu H.264/AVC

Datei:VP8 vs h264 (file size).svg
Vergleich der Kompressionsleistung: Im Schnitt benötigt VP8 21 % mehr Speicherplatz als H.264, um ein Video bei vergleichbarer Qualität zu speichern.

Laut On2 ist VP8 konkurrenzfähig zu H.264/AVC. VP8 hat viele Gemeinsamkeiten mit H.264/AVC, zum Beispiel einige Prädiktionsmodi.<ref name="MultimediaWiki"/> On2 gab an, VP8 habe vergleichsweise dramatisch überlegene Qualität.<ref name="heise20080911"/> Ein von On2 Technologies veröffentlichtes Vergleichsvideo<ref name="Vergleichsvideo"/> soll die Verbesserungen gegenüber (einer Implementation des Standards) H.264/AVC demonstrieren. Dem gegenüber verglich ein x264-Entwickler VP8 mit der Qualität von H.264/AVC Constrained Baseline.<ref name="Garrett-Glaser"/> In ersten unabhängigen Tests erwiesen sich VP8 und H.264/AVC im niedrigsten Profil „Baseline“ als gleichwertig,<ref name="streamingmedia"/><ref name="quAVlive"/> diese Ergebnisse wurden in anderen Artikeln jedoch angezweifelt.<ref name="ZDnet"/> Im ersten veröffentlichten Test, der eine objektive Metrik (SSIM) verwendet, konnte VP8 für einige Beispielvideos bei hohen Bitraten Xvid – einen Codec, der den älteren MPEG-4-ASP-Standard implementiert – nicht schlagen (bei niedrigen Bitraten ist VP8 stets deutlich überlegen), und es schnitt für alle Beispielvideos schlechter als x264 ab. Nur für ein Video konnte es – bei deutlich langsamerer Geschwindigkeit – ähnliche, wenngleich unterlegene, Qualität wie x264 erreichen. Dieser Test führt VP8 lediglich in einem Anhang auf, da die aktuelle Version zu langsam ist, um die für einen fairen Vergleich vorgegebenen Geschwindigkeitskriterien nur annähernd erreichen zu können.<ref name="MSU comparison 2010"/>

Patentsituation

Zur Patentfreiheit gibt es verschiedene Ansichten – unter anderem Zweifel an der Unbelastetheit, die bis zu der Aussage reichen, dass die wichtigen Techniken für Videokompression derart von Patenten abgedeckt seien, dass sämtliche Video-Codecs betroffen seien. Es gab schon beim Vorgänger Theora Befürchtungen über sogenannte U-Boot-Patente, die einige große Firmen von der Nutzung abhielten. 2010 wurde von der MPEG LA versucht, einen Patent-Pool zusammenzustellen, der Ansprüche gegen Theora und andere freie Codecs bündeln sollte.<ref name="golem20100521"/> Auch aus der Freie-Software-Szene gibt es unterschiedliche Ansichten. Der x264-Entwickler Jason Garrett-Glaser kam nach seiner Analyse des Verfahrens zu dem Schluss, dass es viel zu viele Ähnlichkeiten zu H.264/AVC aufweise, um nicht von denselben Patentansprüchen betroffen zu sein. Christopher Montgomery („Monty“, Entwickler von Vorbis und Theora) hingegen hält die Patentdrohungen für erfahrungsgemäß substanzlos.<ref name="heise20100503"/>

Ein Mitarbeiter des Joint Technical Committee 1 der ISO und der IEC kommt in seiner Analyse zum Schluss, dass On2 jedenfalls große Anstrengungen unternommen hat, gegen keine Patente zu verstoßen, er weist aber auch auf die Schwierigkeiten hin, mit einem modernen Video-Codec keine Verletzungen zu begehen. Außerdem hält er es aufgrund der aktuellen Gesetzeslage in den USA für unwahrscheinlich, dass die Öffentlichkeit je erfährt, wie die firmeninternen Untersuchungen der Patentsituation genau ausgesehen haben.<ref name="Daffara"/>

Abgesehen von der schwierigen Patentsituation war die ursprüngliche Software-Lizenz von VP8 nicht mit den Anforderungen der Open Source Initiative vereinbar.<ref name="OSI"/> Google hat den umstrittenen Paragraphen am 4. Juni 2010 aus der Lizenzdatei entfernt.<ref name="heise20100606"/>

Am 7. März 2013 traf Google mit MPEG LA eine finanziell gestützte Übereinkunft, um mögliche Patentansprüche und die Formung eines VP8-Patentpools abzuwenden. Dadurch steht es Google zu, sowohl VP8, als auch den Nachfolger VP9 quelloffen und gebührenfrei zu verbreiten. <ref name="PM20130307"/>

Geschichte

2008 veröffentlichte On2 Technologies VP8 als Nachfolger ihrer früheren Codecs der TrueMotion-Videocodecserie wie VP6 und zuletzt VP7. Er sollte zu einer Verbesserung der Kompression bei gleichzeitiger Verringerung der Komplexität führen. VP8 wurde ursprünglich als proprietäre, lizenzgebührenpflichtige Technik entwickelt und nach der Übernahme durch Google Inc. offengelegt.

Seit dem Bekanntwerden von Googles Bemühungen, das Herstellerunternehmen On2 zu übernehmen, gab es Erwartungen, dass VP8 nach erfolgter Geschäftsübernahme freigegeben werden solle. Nachdem Monate später am 19. Februar 2010 die Übernahme für 134 Millionen US-Dollar besiegelt war, gab es intensivierte Spekulationen über die Freigabe.<ref name="heise20100219"/> Infolge der Übernahme ersuchte die Free Software Foundation (FSF) Google am 30. April in einem offenen Brief um die Freigabe der Videotechnik und sprach von einer Chance, die Abhängigkeit von patentbelasteten Videocodecs wie H.264 und der proprietären Flash-Technik von Adobe im Internet zurückzudrängen.<ref name="FSF"/> Durch einen solchen Schritt könnte Google mit seinem populären (weltgrößten) Video-Portal YouTube den Auseinandersetzungen um den künftigen Standard-Codec für Web-Video mit HTML5 neue Impulse geben. Google hat auf seiner Entwicklerkonferenz Google I/O am 19. Mai 2010 den Codec als Freie Software im Quelltext zur (patent-)freien Nutzung für jedermann unter einer modifizierten BSD-Lizenz freigegeben<ref name="golem20100519"/> und gleichzeitig das neue, auf Matroska basierende WebM-Containerformat für den Einsatz im Internet vorgestellt, bei dem neben VP8 für die Audiokompression Vorbis eingesetzt wird.

Die Freigabe bedeutet einen großen Fortschritt im Bereich patentfreier Videokompressionssoftware, wo VP8 neben dem für Echtzeitanwendungen weniger geeigneten Dirac an die Stelle des qualitativ deutlich unterlegenen Theora treten kann. Die Hersteller des Großteils der populären Webbrowser (Internet Explorer,<ref name="heise20100520"/> Firefox, Opera, Chrome) haben mit Freigabe angekündigt, das Format in Verbindung mit HTML5 in der jeweils nächsten (Haupt-)Version zu unterstützen und teils auch schon Entwicklerversionen mit eingebauter Unterstützung veröffentlicht.<ref name="Freigabe-heise"/>

Seit 23. Juni 2010 enthält FFmpeg einen nativen VP8-Decoder.<ref name="ffvp8"/> Nach einmonatiger Optimierung benötigt diese Implementierung zwischen 20 % und 40 % weniger Ressourcen zum Dekodieren eines VP8-Videos als Googles Dekodierer.<ref name="Garrett-Glaser20100723"/>

Skype führte in Version 5 VP8 als Codec für die Videokompression bei Telefonaten ein.<ref name="Skype"/>

Unter dem Projektnamen VP-Next fing Google an, den Codec VP9 als Nachfolger für VP8 zu entwickeln. Er ist als Vorschlag für eine Grundlage für einen zukünftigen Internetstandard bei der IETF in der Diskussion.<ref name="IETF85"/> Ende 2012 wurde Unterstützung für VP9 in Chromium eingebaut.<ref name="CNET"/>

Weblinks

Einzelnachweise

<references> <ref name="VP10 compression techniques">Alex Converse (Google), 19. September 2015: New video compression techniques under consideration for VP10 – Präsentation bei den VideoLAN Dev Days 2015 in Paris</ref>

<ref name="Loop Filter">Loop Filter (Memento vom 18. September 2008 im Internet Archive)</ref>

<ref name="Golden Frames">Golden Frames (Memento vom 22. Oktober 2008 im Internet Archive)</ref>

<ref name="VP5">Beschreibung von VP5 im MultimediaWiki</ref>

<ref name="VP7">Beschreibung zu VP7 (Memento vom 23. März 2010 im Internet Archive)</ref>

<ref name="Garrett-Glaser">Jason Garrett-Glaser (x264), 19. Mai 2010: The first in-depth technical analysis of VP8 (englisch), Analyse des x264-Entwicklers Jason Garrett-Glaser mit Vergleich von VP8 und H.264/AVC</ref>

<ref name="MultimediaWiki">Kurzbeschreibung im MultimediaWiki</ref>

<ref name="heise20080911">Volker Zota (heise.de), 11. September 2008: Videocodec TrueMotion VP8 tritt gegen H.264 an</ref>

<ref name="Vergleichsvideo">Vergleichsvideo (Memento vom 6. August 2009 im Internet Archive)</ref>

<ref name="streamingmedia">Jan Ozer (Information Today, Inc.), 20. Mai 2010: First Look: H.264 and VP8 Compared (englisch). In diesem Artikel wird Googles VP8 Encoder mit Sorenson Squish verglichen, nicht mit einem modernen H.264/AVC-Encoder wie x264</ref>

<ref name="quAVlive">quAVlive (englisch)</ref>

<ref name="ZDnet">Florian Kalenda, Stephen Shankland (ZDnet), 2. Juni 2010: Kritiker zweifeln an Qualität von Googles Videocodec VP8</ref>

<ref name="MSU comparison 2010">MSU Graphics & Media Lab, 16. Juni 2010: MPEG-4 AVC/H.264 Video Codecs Comparison 2010, Anhang 8: VP8 encoder comparison with x264 and XviD</ref>

<ref name="golem20100521">Jörg Thoma (golem.de), 21. Mai 2010: MPEG LA will mögliche Patentverstöße prüfen</ref>

<ref name="heise20100503">Volker Zota (heise.de), 3. Mai 2010: Steve Jobs: Patentpool mit Ansprüchen gegen Ogg Theora und andere</ref>

<ref name="Daffara">Carlo Daffara's Patentanalyse</ref>

<ref name="OSI">Cade Metz (The Register), 24. Mai 2010: Google open codec 'not open,' says OSI man – Net video play faces 'serious questions'</ref>

<ref name="heise20100606">Harald Bögeholz (heise.de), 6. Juni 2010: WebM-Projekt bessert seine Open-Source-Lizenz nach</ref>

<ref name="PM20130307">Pressemitteilung vom 7. März 2013: Google and MPEG LA Announce Agreement Covering VP8 Video Format</ref>

<ref name="heise20100219">Volker Zota (heise.de), 19. Februar 2010: Google schließt Übernahme des Codec-Spezialisten On2 Technologies ab</ref>

<ref name="FSF">Free Software Foundation (FSF), 19. Februar 2010: Open letter to Google: free VP8, and use it on YouTube (englisch) – Offener Brief an Google</ref>

<ref name="golem20100519">Jens Ihlenfeld (golem.de), 19. Mai 2010: WebM: VP8 ist Open Source</ref>

<ref name="heise20100520">Volker Zota (heise.de), 20. Mai 2010: Microsoft fährt zweigleisig: IE9 unterstützt neben H.264 auch Googles VP8/WebM</ref>

<ref name="Freigabe-heise">Volker Zota (heise.de), 19. Mai 2010: Google I/O: „Open Web Media Project“ soll VP8 als Videostandard fürs Web etablieren</ref>

<ref name="ffvp8">VP8 in FFmpeg integriert</ref>

<ref name="Garrett-Glaser20100723">Jason Garrett-Glaser (x264), 23. Juli 2010: Announcing the world’s fastest VP8 decoder: ffvp8 – Bericht über Optimierungen an ffvp8 (englisch)</ref>

<ref name="Skype">Jens Ihlenfeld (golem.de), 4. August 2011: Videotelefonie: Skype stellt auf Googles VP8-Codec um</ref>

<ref name="IETF85">BoF-Treffen im Rahmen der Konferenz IETF85 in Atlanta, USA mit einer Präsentation zu VP-Next. Audio-Mitschnitt (MP3, ~60 MiB), Präsentationsfolien (PDF, ~233 kiB)</ref>

<ref name="CNET">Stephen Shankland (CBS Interactive Inc.), 28. Dezember 2012: Google's new VP9 video technology reaches public view</ref> </references>