Как сильно снизить нагрузку на процессор при просмотре видео с YouTube
Около двух лет назад Google стала использовать на YouTube новый кодек — VP9. С одной стороны, он давал хорошее качество картинки при сравнительно небольшом весе роликов, но с другой — тогда аппаратно декодировать его умели далеко не все видеокарты, что выливалось в очень сильную нагрузку на процессор.
Увы, но даже по прошествии двух лет ситуация сильно в лучшую сторону для пользователей Chrome и Firefox не поменялась — попытка воспроизвести там 4K60 даже на достаточно мощных 4-ядерных Core i5 последних поколений с интегрированной графикой приводит к 100% нагрузке на процессор и тормозам, при этом в Edge все плавно при нагрузке зачастую меньше 20%. Разница при воспроизведении более привычных 1080p60 также есть и также не в пользу Chrome.
Что делать в таком случае? Самый простой выход — это отключение в браузере поддержки VP9, тогда YouTube по умолчанию будет использовать H264, который отлично декодируется практически любыми видеокартами, в результате чего нагрузка на систему становится существенно ниже. Из минусов — не будет доступно качество видео выше 1080р, и будет использоваться более простой звуковой формат m4a вместо opus, но на практике это будет заметно разве что с хорошими наушниками.
Для начала стоит проверить, какие кодеки будет использовать YouTube при просмотре видео. Для этого достаточно зайти на страничку https://www.youtube.com/html5 :
Если VP9 доступен, то инструкция ниже поможет. Нет — увы, снизить нагрузку на систему при просмотре видео не получится.
Отключить VP9 просто — для этого нужно поставить расширение h264ify (для Chrome и Firefox), после чего опять же зайти на страничку выше и убедиться, что VP9 больше не работает:
Снижение нагрузки на систему оказывается. почти двукратным:
Расширение файла VP9
VP9 Video Format
Что такое файл VP9?
Программы, которые поддерживают VP9 расширение файла
Следующий список содержит программы, сгруппированные по 3 операционным системам, которые поддерживают VP9 файлы. Файлы с расширением VP9, как и любые другие форматы файлов, можно найти в любой операционной системе. Указанные файлы могут быть переданы на другие устройства, будь то мобильные или стационарные, но не все системы могут быть способны правильно обрабатывать такие файлы.
Программы, обслуживающие файл VP9
Как открыть файл VP9?
Причин, по которым у вас возникают проблемы с открытием файлов VP9 в данной системе, может быть несколько. Что важно, все распространенные проблемы, связанные с файлами с расширением VP9, могут решать сами пользователи. Процесс быстрый и не требует участия ИТ-специалиста. Мы подготовили список, который поможет вам решить ваши проблемы с файлами VP9.
Шаг 1. Скачайте и установите VLC media player
Основная и наиболее частая причина, препятствующая открытию пользователями файлов VP9, заключается в том, что в системе пользователя не установлена программа, которая может обрабатывать файлы VP9. Решение простое, просто скачайте и установите VLC media player. Выше вы найдете полный список программ, которые поддерживают VP9 файлы, классифицированные в соответствии с системными платформами, для которых они доступны. Если вы хотите загрузить установщик VLC media player наиболее безопасным способом, мы рекомендуем вам посетить сайт VideoLAN Project Team и загрузить его из официальных репозиториев.
Шаг 2. Убедитесь, что у вас установлена последняя версия VLC media player
Если проблемы с открытием файлов VP9 по-прежнему возникают даже после установки VLC media player, возможно, у вас устаревшая версия программного обеспечения. Проверьте веб-сайт разработчика, доступна ли более новая версия VLC media player. Может также случиться, что создатели программного обеспечения, обновляя свои приложения, добавляют совместимость с другими, более новыми форматами файлов. Это может быть одной из причин, по которой VP9 файлы не совместимы с VLC media player. Самая последняя версия VLC media player обратно совместима и может работать с форматами файлов, поддерживаемыми более старыми версиями программного обеспечения.
Шаг 3. Свяжите файлы VP9 Video Format с VLC media player
Если у вас установлена последняя версия VLC media player и проблема сохраняется, выберите ее в качестве программы по умолчанию, которая будет использоваться для управления VP9 на вашем устройстве. Процесс связывания форматов файлов с приложением по умолчанию может отличаться в деталях в зависимости от платформы, но основная процедура очень похожа.
Процедура изменения программы по умолчанию в Windows
Процедура изменения программы по умолчанию в Mac OS
Шаг 4. Убедитесь, что файл VP9 заполнен и не содержит ошибок
Вы внимательно следили за шагами, перечисленными в пунктах 1-3, но проблема все еще присутствует? Вы должны проверить, является ли файл правильным VP9 файлом. Отсутствие доступа к файлу может быть связано с различными проблемами.
Если файл заражен, вредоносная программа, находящаяся в файле VP9, препятствует попыткам открыть его. Рекомендуется как можно скорее сканировать систему на наличие вирусов и вредоносных программ или использовать онлайн-антивирусный сканер. Если сканер обнаружил, что файл VP9 небезопасен, действуйте в соответствии с инструкциями антивирусной программы для нейтрализации угрозы.
2. Убедитесь, что файл с расширением VP9 завершен и не содержит ошибок
Вы получили VP9 файл от другого человека? Попросите его / ее отправить еще раз. Возможно, файл был ошибочно скопирован, а данные потеряли целостность, что исключает доступ к файлу. Если файл VP9 был загружен из Интернета только частично, попробуйте загрузить его заново.
3. Проверьте, есть ли у вашей учетной записи административные права
Иногда для доступа к файлам пользователю необходимы права администратора. Войдите в систему, используя учетную запись администратора, и посмотрите, решит ли это проблему.
4. Проверьте, может ли ваша система обрабатывать VLC media player
Если в системе недостаточно ресурсов для открытия файлов VP9, попробуйте закрыть все запущенные в данный момент приложения и повторите попытку.
5. Убедитесь, что у вас установлены последние версии драйверов, системных обновлений и исправлений
Современная система и драйверы не только делают ваш компьютер более безопасным, но также могут решить проблемы с файлом VP9 Video Format. Устаревшие драйверы или программное обеспечение могли привести к невозможности использования периферийного устройства, необходимого для обработки файлов VP9.
Вы хотите помочь?
Если у Вас есть дополнительная информация о расширение файла VP9 мы будем признательны, если Вы поделитесь ею с пользователями нашего сайта. Воспользуйтесь формуляром, находящимся здесь и отправьте нам свою информацию о файле VP9.
Видеокодек VP9 от Google получил поддержку большинства производителей
Google объявил, что практически все крупные производители в скором времени обеспечат поддержку видеокодеку VP9 в своих продуктах и позволят YouTube транслировать видео в формате 4K, пишет TechCrunch. До этого поддержка VP9 была включена в Mozilla Firefox, Google Chrome и в нескольких видеоплеерах, таких как FFmpeg.
Google утверждает, что кодирование видео в формате VP9 даёт около 50 % экономии пропускной способности по сравнению с его старшим кодеком VP8 или стандартом H.264. Среди производителей, согласившихся поддержать VP9 — компании ARM, Broadcom, Intel, LG, Marvell, MediaTek, NVIDIA, Panasonic, Philips, Qualcomm, Realtek, Samsung, Sigma, Sharp, Sony и Toshiba.
Уже в 2015 году встроенную поддержку VP9 можно будет увидеть во многих моделях телевизоров и Blu-ray-плееров упомянутых производителей, а в компьютерах и мобильных устройствах поддержка кодека появится уже в течение 2014 года.
Для большинства ноутбуков и мобильных устройств высокого класса аппаратная поддержка не является обязательной, так как они могут использовать программный декодер. Однако для достижения наилучших результатов и экономии заряда батареи аппаратная поддержка необходима. Практически все из упомянутых производителей уже предлагают такую поддержку для H.264.
Для YouTube поддержка VP9 означает, что видео будет запускаться быстрее, хотя перевод всех видео в новый формат займёт некоторое время. Эффект от перехода на VP9 будет виден на потоковом видео любого разрешения, но наиболее он будет заметен на видео в HD и особенно в 4K.
В Google считают, что для 4K более эффективные кодеки «абсолютно необходимы», и уверены, что это разрешение очень быстро станет стандартом, тем более, что цены и на экраны, и на камеры с разрешением 4K за последние несколько лет заметно упали.
Получить согласие производителей было делом несложным, учитывая, что VP9 не обременён сложными вопросами лицензирования. Google сделал кодек свободно доступным, в то время как вендоры, желающие использовать стандарт H.264, должны платить лицензионный сбор фирме MPEG LA (которая затем распределяет эти деньги между различными патентообладателями).
LG, Panasonic и Sony собираются продемонстрировать YouTube в 4K на выставке CES в этом году, и в YouTube говорят, что работают с рядом операторов, чтобы записать для выставки видео в 4K. Google в основном заинтересован в поддержке производителями VP9 из-за YouTube, но в долгосрочной перспективе другие видеосайты тоже получат выгоду от широкой поддержки кодека.
Первый видеокодек на машинном обучении кардинально превзошёл все существующие кодеки, в том числе H.265 и VP9
Примеры реконструкции фрагмента видео, сжатого разными кодеками с примерно одинаковым значением BPP (бит на пиксель). Сравнительные результаты тестирования см. под катом
Исследователи из компании WaveOne утверждают, что близки к революции в области видеокомпрессии. При обработке видео высокого разрешения 1080p их новый кодек на машинном обучении сжимает видео примерно на 20%лучше, чем самые современные традиционные видеокодеки, такие как H.265 и VP9. А на видео «стандартной чёткости» (SD/VGA, 640×480) разница достигает 60%.
Разработчики называют нынешние методы видеокомпрессии, которые реализованы в H.265 и VP9, «древними» по стандартам современных технологий: «За последние 20 лет основы существующих алгоритмов сжатия видео существенно не изменились, — пишут авторы научной работы во введении своей статьи. — Хотя они очень хорошо спроектированы и тщательно настроены, но остаются жёстко запрограммированными и как таковые не могут адаптироваться к растущему спросу и всё более разностороннему спектру применения видеоматериалов, куда входят обмен в социальные СМИ, обнаружение объектов, потоковое вещание виртуальной реальности и так далее».
Применение машинного обучения должно наконец перенести технологии видеокомпрессии в 21 век. Новый алгоритм сжатия значительно превосходит существующие видеокодеки. «Насколько нам известно, это первый метод машинного обучения, который показал такой результат», — говорят они.
Основная идея сжатия видео заключается в удалении избыточных данных и замене их более коротким описанием, которое позволяет воспроизводить видео позже. Большая часть сжатия видео происходит в два этапа.
Первый этап — сжатие движения, когда кодек ищет движущиеся объекты и пытается предсказать, где они будут в следующем кадре. Затем вместо записи пикселей, связанных с этим движущимся объектом, в каждом кадре алгоритм кодирует только форму объекта вместе с направлением движения. Действительно, некоторые алгоритмы смотрят на будущие кадры, чтобы определить движение ещё более точно, хотя это явно не сможет работать для прямых трансляций.
Второй шаг сжатия удаляет другие избыточности между одним кадром и следующим. Таким образом, вместо того, чтобы записывать цвет каждого пикселя в голубом небе, алгоритм сжатия может определить область этого цвета и указать, что он не изменяется в течение следующих нескольких кадров. Таким образом, эти пиксели остаются того же цвета, пока не сказали, чтобы изменить. Это называется остаточным сжатием.
Новый подход, который представили учёные, впервые использует машинное обучение для улучшения обоих этих методов сжатия. Так, при сжатии движения методы машинного обучения команды нашли новые избыточности на основе движения, которые обычные кодеки никогда не были в состоянии обнаружить, а тем более использовать. Например, поворот головы человека из фронтального вида в профиль всегда даёт аналогичный результат: «Традиционные кодеки не смогут предсказать профиль лица исходя из фронтального вида», — пишут авторы научной работы. Напротив, новый кодек изучает эти виды пространственно-временных шаблонов и использует их для прогнозирования будущих кадров.
Другая проблема заключается в распределении доступной полосы пропускания между движением и остаточным сжатием. В некоторых сценах более важно сжатие движения, а в других остаточное сжатие обеспечивает наибольший выигрыш. Оптимальный компромисс между ними отличается от кадра к кадру.
Традиционные алгоритмы обрабатывают оба процесса отдельно друг от друга. Это означает, что нет простого способа отдать преимущество тому или другому и найти компромисс.
Авторы обходят это путём сжатия обоих сигналов одновременно и на основе сложности кадра определяют, как распределить пропускную способность между двумя сигналами наиболее эффективным способом.
Эти и другие усовершенствования позволили исследователям создать алгоритм сжатия, который значительно превосходит традиционные кодеки (см. бенчмарки ниже).
Примеры реконструкции фрагмента, сжатого разными кодеками с примерно одинаковым значением BPP показывает заметное преимущество кодека WaveOne
Карты оптического потока H.265 (слева) и кодека WaveOne (справа) на одинаковом битрейте
Однако новый подход не лишен некоторых недостатков, отмечает издание MIT Technology Review. Пожалуй, главным недостатком является низкая вычислительная эффективность, то есть время, необходимое для кодирования и декодирования видео. На платформе Nvidia Tesla V100 и на видео VGA-размера новый декодер работает со средней скоростью около 10 кадров в секунду, а кодер и вовсе со скоростью около 2 кадров в секунду. Такие скорости просто невозможно применить в прямых видеотрансляциях, да и при офлайновом кодировании материалов новый кодер будет иметь весьма ограниченную сферу использования.
Более того, скорости декодера недостаточно даже для просмотра видеоролика, сжатого этим кодеком, на обычном персональном компьютере. То есть для просмотра этих видеороликов даже в минимальном качестве SD в данный момент требуется целый вычислительный кластер с несколькими графическими ускорителями. А для просмотра видео в качестве HD (1080p) понадобится целая компьютерная ферма.
Остаётся надеяться только на увеличение мощности графических процессоров в будущем и на совершенствование технологии: «Текущая скорость не достаточна для развёртывания в реальном времени, но должна быть существенно улучшена в будущей работе», — пишут они.
Бенчмарки
Все кодеки проверяли на стандартной базе видеороликов в форматах SD и HD, которые часто используются для оценки алгоритмов сжатия видео. Для SD-качества использовалась библиотека видео в разрешении VGA от e Consumer Digital Video Library (CDVL). Она содержит 34 видеоролика с общей длиной 15 650 кадров. Для HD использовался набор данных Xiph 1080p: 22 видеоролика общей длиной 11 680 кадров. Все видеоролики 1080p были обрезаны по центру до высоты 1024 (в данный подход нейросеть исследователей способна обрабатывать только измерения с размерностями, кратными 32 по каждой стороне).
Различные результаты тестирования показаны на диаграммах ниже:
Результаты тестирования на наборе видеороликов низкого разрешения (SD)
Результаты тестирования на наборе видеороликов высокого разрешения (HD)
Влияние различных компонентов кодека WaveOne на качество сжатия
Не стоит удивляться такому высокому уровню сжатия и кардинальному превосходству над традиционными видеокодеками. Данная работа во многом основана на предыдущих научных статьях, где описываются различные методы сжатия статичных изображений на базе машинного зрения. Все они намного превосходят по уровню и качеству сжатия традиционные алгоритмы. Например, см. работы G. Toderici, S. M. O’Malley, S. J. Hwang, D. Vincent, D. Minnen, S. Baluja, M. Covell, R. Sukthankar. Variable rate image compression with recurrent neural networks, 2015; G. Toderici, D. Vincent, N. Johnston, S. J. Hwang, D. Minnen, J. Shor, M. Covell. Full resolution image compression with recurrent neural networks, 2016; J. Balle, V. Laparra, E. P. Simoncelli. End-to-end optimized image compression, 2016; N. Johnston, D. Vincent, D. Minnen, M. Covell, S. Singh, T. Chinen, S. J. Hwang, J. Shor, G. Toderici. Improved lossy image compression with priming and spatially adaptive bit rates for recurrent networks, 2017 и другие. В этих работах показано, как обученные нейросети заново изобретают многие техники сжатия изображений, которые были изобретены человеком и раньше вручную прописывались для применения традиционными алгоритмами сжатия.
Прогресс в области ML-сжатия статических изображений неизбежно привёл к появлению первых видеокодеков, основанных на машинном обучении. С увеличением производительности графических ускорителей именно реализация видеокодеков стала первым кандидатом. До настоящего момента существовала только единственная попытка создать видеокодек на машинном обучении. Она описана в работе C.-Y. Wu, N. Singhal, and P. Krahenbuhl. Video compression through image interpolation, которая опубликована в ECCV (2018). Та система сначала кодирует ключевые кадры, а затем использует иерархическую интерполяцию кадров между ними. Она демонстрирует эффективность кодирования примерно как у традиционного кодека AVC/H.264. Как видим, сейчас исследователям удалось значительно превзойти это достижение.
Статья «Выученное сжатие видео» опубликована 16 ноября 2018 года на сайте препринтов arXiv.org (arXiv:1811.06981). Авторы научной работы — Орен Риппель (Oren Rippel), Санджей Наир (Sanjay Nair), Карисса Лью (Carissa Lew), Стив Брэнсон (Steve Branson), Александер Андерсон (Alexander G. Anderson), Любомир Бурдев (Lubomir Bourdev).
Лучший комментарий Stas911:
Altaisky: Статья про видеокодек и ни одного видео. Нечего было показать?
Stas911: Они ещё декодируют первый кадр. Проявите терпение.
HEVC и VP9 какой кодек лучше?
Недавно компания Google предприняла очередной шаг в борьбе с Apple, отказавшись поддерживать YouTube через браузер Safari, если яблочники не примут новый формат для видеороликов VP9 4K. Появился повод вспомнить, что формат WebM, основанный на открытых кодеках VP8 и VP9, продвигается Гуглом в качестве альтернативы или даже замены платных стандартов H.264 и H.265 (множество патентов на которые держит, в частности, Apple). Они же AVC и HEVC соответственно. Вот и получается, что VP9 против HEVC. А отсюда и интерес получить прямой ответ на вопрос, какой же кодек лучше HEVC или VP9. Если, конечно, такой вопрос правомерен. Приведём краткое описание обеих кодеков.
VP9 против HEVC
Основной целью разработки нового алгоритма сжатия (именно нового, а не модернизации широко использующегося h.264) было получить при том же качестве картинки битрейт, вполовину меньший, чем этого требовал предшествующий кодек.
Само собой разумеется, это не должно было вылиться в существенное усложнение процессора, производящего обработку видеосигнала. Задача была выполнена, и в 2012 году появились первые программные декодеры. Помимо сниженного битрейта, кодек имеет ещё несколько существенных особенностей:
1. Увеличенный в 16 раз допустимый размер блока дал возможность эффективно обрабатывать изображения высокого разрешения, вплоть до 8К (8192х4120 пикселей).
2. Инновационное распараллеливание декодирования может оценить каждый, имеющий компьютер с многоядерным процессором (процессорами).
3. Граничный профиль Main 10 кодека поддерживает глубину цвета 10 бит.
4. Произвольный доступ к кадру не так важен для редактирования или просмотра видео, но критичен, например, для систем видеобезопасности, поскольку воспроизведение в этом случае может начаться с любого кадра изображения. Необходимости декодировать для этого какие-то предшествующие фрагменты нет.
В принципе глобальные особенности перечислены. Упомянем ещё одну проблему-проблемку, наверняка решаемую. Она связана с отсутствием качественных одночиповых кодеров HEVC. Качественных – значит, способных обеспечить продолжительную стабильную работу с потоками максимального разрешения.
Это, можно сказать, одна из основных причин далеко не революционного перехода на новый кодек h.265. И отбросив в сторону рассуждения о маркетологических трюках, скажем по правде, ещё и у h.264 ресурс не исчерпан, а тут уже вроде как задача поставлена о промышленном внедрении нового стандарта…
Но несмотря ни на что, на любое действие всегда находится противодействие – таков закон. Поэтому столь же усиленно продвигается и новый, патентно не обременённый, а значит, бесплатный кодек VP9.
Теперь компания Google хочет ускорить внедрение собственного конкурирующего с HEVC формата VP9. Ведь широкомасштабное принятие H.265 застопорилось до недавнего времени из-за проблем с лицензированием, и многие из производителей оборудования и контента довольствовались временным прибежищем на H.264 и его конкуренте с открытым исходным кодом MP4.
VP9 точно так же имел перед собой целью сократить битрейт в 2 раза по сравнению с VP8, своим предшественником. Сверхзадача – обогнать ХЕВК в эффективности сжатия. В связи с этим посмотрим на кодек с точки зрения особенностей h.265:
1. Размер блоков также увеличен по отношению к VP8. Но эффективность кодировки обеспечивается возможностью рассмотрения неквадратных блоков. Хорошо? Прекрасно! Только вот вариантов предсказания перераспределения пикселей в блоке всего 10. Ну куда тут против 35 у HEVC… Т.о. главное преимущество разработки практически сводится на нет у VP9 в отношении как бы конкурента.
2. Как современный кодек, VP9 просто обязан поддерживать параллельную обработку.
3. Поддержка стандартизированного HDR пока только на стадии рассмотрения.
Итоги сравнений
Что можно сказать после беглого взгляда на оба кодека? Вопрос, какой кодек лучше, HEVC или VP9, пока неактуален. Пока что разные задачи решают компании, создающие эти стандарты. Для h.265 главная задача стать отраслевым эталоном, внедрённым практически во все виды оборудования. В этом плане есть определённая уверенность, что всё больше и больше устройств будут снабжаться аппаратной поддержкой hevc декодирования.
VP9 очень скоро был определён компанией Google как нишевый, можно сказать, стандарт для потокового вещания, в т.ч. и для видеоконференций. Благодаря «агрессивной» политике Гугл, кодек будет использоваться для просмотра видео скорее всего во всех браузерах, а иначе Ютуба не видать!
Что тут комментировать, когда уже Netflix ведёт трансляции с использованием этого кодека. Единственная загвоздка – слабое обеспечение DRM. В итоге имеем два разных кодека, дающих в принципе, одинаковые результаты в части качества картинки, но идущие к этому качеству своими собственными путями.
