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10 · AV1 — Alliance for Open Media

이 문서가 답하는 질문: AV1이 차세대 표준인가, 그리고 모바일에서 잘 돌까? 선행: 07-codecs-overview.md, 09-codec-hevc-h265.md

한 줄 답

AV1은 빅테크 8개사가 royalty-free로 합의한 차세대 코덱이며, HEVC 대비 추가 30% · H.264 대비 50% 비트 절감을 달성한다. 그러나 인코딩 비용이 매우 크고, 모바일 HW 디코더가 신규 칩에만 탑재되어 2025년 시점 채택 곡선의 중간에 있다.

Why — 왜 AV1이 만들어졌나

직접적 원인 — HEVC 라이선스 분열

09-codec-hevc-h265.md에서 본 것처럼 HEVC는 patent pool 셋으로 갈라지면서 콘텐츠당 royalty를 청구하기 시작했다 (HEVC Advance 0.5%). Netflix·Amazon·YouTube 같은 OTT는 수억 달러 청구 위험.

합의 과정

2015년 Alliance for Open Media (AOM) 결성. 9개 창립 멤버:

Google    Microsoft  Mozilla   Cisco    Netflix
Amazon    Intel      NVIDIA    AMD

각자 만들고 있던 코덱을 합쳤다:

  • Google VP10 (VP9의 후속)
  • Mozilla Daala (Theora 후속)
  • Cisco Thor

→ 각 회사가 보유한 patent를 royalty-free로 공유 + 외부 patent 침해 시 공동 방어. → 2018년 AV1 v1.0 발표.

How — H.264·HEVC 대비 차별점

1) Superblock 128×128

HEVC는 64×64 CTU. AV1은 128×128 superblock 으로 더 큰 단위. 4K·8K의 큰 평면 영역(하늘·벽·잔디)을 한 블록으로 더 효율적 압축.

2) Recursive partitioning — 10가지 분할 타입

CTU/CU의 quad-tree 분할(HEVC) 대신 AV1은 10가지 분할 모드:

  • 4-way split (HEVC와 동일)
  • horizontal/vertical split
  • T-shape (T_top, T_bottom, T_left, T_right)
  • 비대칭 분할 등

→ 객체 경계에 맞춤형 으로 블록을 깎는다.

3) Intra Prediction — 56개 방향 + smooth/recursive

방향 모드비방향 모드
H.2649DC
HEVC33DC, planar
AV156DC, smooth, smooth_h, smooth_v, paeth(Web 친화)

추가로 CFL (Chroma from Luma) — 색차를 luma 기반으로 예측. 4:2:0 환경의 압축 효율 ↑.

4) Switch frame — DASH/HLS 전환 친화

ABR ladder에서 화질 변경 시 추가 key frame 없이도 다른 해상도/품질 ladder로 전환 가능 (HEVC에는 없음).

5) Film grain synthesis

영화 grain(노이즈)은 압축이 어려운 영역 — H.264/HEVC는 비트를 많이 쓴다. AV1은 grain을 따로 분리해서 metadata로 보내고, 디코더가 합성. 비트 절감 + grain 보존.

# AV1 grain synthesis (SVT-AV1)
SvtAv1EncApp -i input.y4m -b out.ivf --film-grain 8

→ Netflix가 영화 인코딩에 AV1을 미는 결정적 이유 중 하나.

6) OBMC, Warped Motion

  • OBMC (Overlapped Block Motion Compensation): 블록 경계에서 인접 블록의 모션벡터도 참고해 부드럽게.
  • Warped Motion: 어파인 변환(회전·확대·기울기)을 한 블록 안에서 수행 — 카메라 패닝/줌 효율 ↑.

압축 효율

콘텐츠AV1 vs H.264AV1 vs HEVCAV1 vs VP9
1080p 영화50%+ 절감30% 절감25% 절감
4K HDR55% 절감30% 절감30% 절감
라이브 스포츠35% 절감20% 절감20% 절감
화면녹화·UI60% 절감35% 절감30% 절감

→ 콘텐츠가 고대비/평면 영역 많을수록 AV1 효율이 더 두드러짐.

What — 사양·인코더·HW 가속

Profile

Profile비트심도서브샘플사용처
Main8 / 104:2:0표준
High8 / 104:2:0 / 4:4:4그래픽·HDR
Professional8 / 10 / 124:0:0 / 4:2:0 / 4:2:2 / 4:4:4마스터링

Level

Level최대 해상도@fps
2.0426×240@30
4.01080p@30
5.04K@30
5.14K@60
6.08K@30
6.18K@60

MIME / codecs

video/mp4; codecs="av01.0.05M.08"
                    ↑ profile=0 (Main), level=5 (4K), Main tier, 8bit
video/mp4; codecs="av01.0.13M.10"
                    ↑ profile=0, level=13 (8K), 10bit
video/webm; codecs="av01.0.04M.08,opus"
                    ↑ AV1 1080p in WebM

인코더 비교 (현실적 선택)

인코더라이선스속도효율사용처
libaom-av1BSD매우 느림최고reference, 정확도
SVT-AV1BSD (Intel·Netflix)빠름 ★매우 좋음실용적 표준
rav1eBSD (Mozilla)중간좋음Rust 생태계
NVENC AV1NVIDIA closed매우 빠름 (HW)좋음RTX 40+
AMD AMF AV1AMD closed매우 빠름 (HW)좋음Radeon 7000+
Intel QSV AV1Intel closed매우 빠름 (HW)좋음Arc·Xe

디코더 — dav1d

dav1d (VideoLAN, BSD) — 모든 OS·아키텍처 동일 코드. CPU 디코딩에서 AV1의 사실상 표준. 2020년 v0.7 이후 libaom 대비 4× 빠름. Firefox·VLC·ffplay가 dav1d 사용.

HW 디코더 보급

하드웨어AV1 디코더
iPhone A17 Pro+ (2023)✅ HW
iPad M2/M3+ (2022/2023)✅ HW
Mac M3+ (2023)✅ HW
Snapdragon 8 Gen 1+ (2022)✅ HW
Tensor G2+ (Pixel 7+)✅ HW
Samsung Exynos 2200+ (2022)✅ HW
Intel Tiger Lake+ (2020)✅ HW
AMD RX 6000+ (2020)⚠️ 디코드만
NVIDIA RTX 30+ (2020)✅ 디코드, RTX 40+ 인코드

→ 2020년 이전 디바이스는 거의 SW 디코딩 — 모바일에서 발열·배터리 문제.

ffmpeg AV1 명령어

# SVT-AV1 (실용적 인코딩, 빠르고 좋은 효율)
ffmpeg -i in.mov \
  -c:v libsvtav1 -preset 6 -crf 28 \
  -pix_fmt yuv420p10le \
  -svtav1-params "tune=0:enable-overlays=1" \
  -c:a libopus -b:a 96k \
  -movflags +faststart \
  av1_svt.mp4
 
# libaom-av1 (가장 좋은 효율, 매우 느림)
ffmpeg -i in.mov \
  -c:v libaom-av1 -cpu-used 4 -crf 30 -b:v 0 \
  -pix_fmt yuv420p10le \
  out_aom.mp4
 
# rav1e
ffmpeg -i in.mov \
  -c:v librav1e -qp 80 -speed 6 \
  out_rav1e.mp4
 
# NVENC AV1 (RTX 40+, 매우 빠름)
ffmpeg -i in.mov \
  -c:v av1_nvenc -preset p7 -cq 28 \
  -pix_fmt yuv420p10le \
  out_nvenc.mp4
 
# 4K HDR10 AV1
ffmpeg -i hdr_master.mov \
  -c:v libsvtav1 -preset 4 -crf 24 \
  -pix_fmt yuv420p10le \
  -svtav1-params "color-primaries=9:transfer-characteristics=16:matrix-coefficients=9:\
mastering-display=G(13250,34500)B(7500,3000)R(34000,16000)WP(15635,16450)L(10000000,1):\
content-light=1000,400" \
  hdr10_av1.mp4

SVT-AV1 preset 표

preset 0~13
  0~3:  매우 느림, 최고 효율 (offline 마스터링)
  4~6:  실용적 (Netflix·YouTube 권장)
  7~9:  빠름, 적당한 효율 (라이브)
  10~13: 매우 빠름, 낮은 효율

→ preset 6이 일반적인 sweet spot.

What-if — 잘못 다루면 어떻게 깨지는가

❌ 함정 1 — 모바일에 AV1 SW 디코딩 강제

A14·Snapdragon 8 Gen 1 이전 디바이스는 AV1 HW 디코더 없음. SW 디코딩 시:

  • 1080p30: CPU 사용률 60~80%, 발열 시작
  • 4K30: 거의 불가능

MediaCapabilities API로 HW 가속 가능성 체크 후 폴백:

const cap = await navigator.mediaCapabilities.decodingInfo({
  type: 'media-source',
  video: {
    contentType: 'video/mp4; codecs="av01.0.05M.08"',
    width: 1920, height: 1080,
    framerate: 30, bitrate: 3_000_000
  }
});
if (cap.smooth && cap.powerEfficient) {
  // AV1 사용
} else {
  // HEVC 또는 H.264 폴백
}

❌ 함정 2 — libaom-av1 default로 4K 인코딩

# 잘못 — 4K 30분에 수십 시간
ffmpeg -i 4k.mov -c:v libaom-av1 out.mp4

→ libaom-av1은 reference encoder — 정확하지만 느림. SVT-AV1 또는 rav1e 사용.

❌ 함정 3 — 8bit AV1로 그라디언트 콘텐츠

AV1은 10bit가 default 권장. 8bit + AV1은 efficiency loss + banding. yuv420p10le 가 정석.

❌ 함정 4 — Safari iOS 16 이하에 AV1 송출

Safari iOS 17+ (2023, A17 Pro 칩)부터 HW AV1 지원. 그 이전 iPhone은 AV1 재생 불가. MP4 H.264/HEVC 폴백 ladder 필수.

❌ 함정 5 — film-grain synthesis 끄고 영화 인코딩

# 영화는 grain 보존 필수
-svtav1-params "film-grain=8"

→ 끄면 노이즈 압축에 비트가 많이 들어가 전체 효율 손해.

❌ 함정 6 — AV1을 기존 ABR ladder에 추가만 하고 비트레이트 그대로

AV1은 H.264 대비 50% 효율 → 같은 품질에 비트레이트 절반. 똑같은 비트레이트로 인코딩하면 디스크/CDN 비용만 늘고 사용자 경험 그대로.

기존 H.264 1080p: 5 Mbps
AV1 동급:        2.5~3 Mbps

Insight — 흥미로운 이야기

“AV1 = 8개 회사의 patent 합의”

AV1의 진짜 가치는 기술이 아니라 “royalty-free license that means it” — 진짜로 무료다. AOM 멤버는 자기 patent를 무료 공유하고, 외부에서 patent troll이 AV1 침해 소송하면 공동 변호. 이 defensive patent pool 모델이 AV1의 보급 안전망.

“Netflix가 AV1을 가장 먼저 본격 채택”

2020년 Netflix Android에서 AV1 시범 송출 시작. 2021년부터 모바일 데이터 절감 프로필 default. Netflix는 ABR ladder 인코딩에 연간 수억 달러를 쓴다. AV1로 30% 절감 = 수천만 달러 직접 비용 절감. 그래서 Netflix가 SVT-AV1 인코더 개발에 직접 자원 투입 (Intel과 협업).

“YouTube AV1의 단계적 전환”

  • 2018: 4K HDR 일부 영상에 AV1 (실험)
  • 2020: 인기 1080p+에 AV1 + VP9 둘 다 송출 (클라이언트 선택)
  • 2024: AV1 default 확대 (HW 가능 디바이스에)
  • 2025+: VP9 점진 폐지

→ YouTube의 변화 곡선이 전체 웹 시장의 지표.

“AVIF는 AV1의 자식”

AVIF (AV1 Image File Format) = AV1의 still image profile + HEIF 컨테이너. 2019년 발표. JPEG 대비 50% 절감 + alpha 채널 + HDR + 12bit. Apple·Google·Mozilla 모두 지원 (2023 기준). 비디오 코덱이 정지영상 시장도 먹는 사례. → 02-media-image의 AVIF 챕터 참조.

“VVC vs AV1의 진짜 싸움”

2030년경 방송·8K·VR 에서 VVC vs AV1 경쟁. VVC는 ATSC 3.0·DVB·NHK Super Hi-Vision 등 방송 표준에 들어갈 가능성. AV1은 OTT·Web·모바일 우세. 두 코덱이 시장을 둘로 나눌 가능성이 가장 현실적인 시나리오.

“AV1 인코딩 시간의 진짜 의미”

4K 영상 1시간을 SVT-AV1 preset 6로 인코딩 = 약 6~12시간 (1× CPU). 같은 영상 H.264 medium = ~30분. 24× 차이. 그러나 한 번 인코딩한 결과를 수백만 번 재생하므로 서버 인코딩 비용 < 대역폭 절감. → OTT는 그래도 채택.

요약 + Mermaid

AV1은 royalty-free 합의로 만들어진 차세대 코덱이고, HEVC 대비 30%·H.264 대비 50% 비트 절감을 달성한다. Superblock 128×128, 56-mode intra, film grain synthesis, OBMC가 효율의 출처. 인코딩 비용이 크고(SVT-AV1 권장), 모바일 HW 디코더가 신규 칩에만 — MediaCapabilities API로 폴백 ladder 가 운용의 핵심.

09 · HEVC / H.265 — 좋은 기술, 나쁜 라이선스11 · VP9 — Google YouTube의 다리