WebM

WebM — это открытый мультимедийный контейнерный формат, предназначенный для хранения видеоданных и аудиодорожек. Формат был разработан компанией Google как свободная альтернатива запатентованным форматам, в частности H.264 и MP4, и ориентирован на использование в сети Интернет. WebM основан на контейнере Matroska (MKV) и использует видеокодек VP8 или VP9, а также аудиокодек Vorbis или Opus.

История

Разработка формата WebM была анонсирована компанией Google 19 мая 2010 года на конференции Google I/O. Основной целью создания было предоставление веб-разработчикам и пользователям бесплатного, не требующего лицензионных отчислений формата для HTML5-видео. До этого основным стандартом для видео в интернете был H.264, который, несмотря на широкую распространённость, был обременён патентными ограничениями.

Google приобрела компанию On2 Technologies в 2009 году, получив права на видеокодек VP8. Именно этот кодек стал основой для видеочасти WebM. Аудиокодек Vorbis (разработка Xiph.Org Foundation) был выбран из-за его открытости и отсутствия патентных ограничений. В 2013 году, с выходом кодеков VP9 и Opus, формат был обновлён: VP9 заменил VP8, а Opus (также разработанный Xiph.Org Foundation совместно с IETF) стал альтернативой Vorbis.

Несмотря на поддержку со стороны Google и ряда крупных компаний (Mozilla, Opera, YouTube), формат WebM не смог полностью вытеснить H.264 и MP4. Основные причины — более высокая эффективность сжатия H.264 на момент запуска, широкая аппаратная поддержка H.264 и патентные споры вокруг VP8 и VP9. Однако WebM активно используется в тех областях, где открытость и отсутствие лицензионных отчислений критичны, например, в браузерах с открытым исходным кодом и на платформах, ориентированных на свободное программное обеспечение.

Технические характеристики

Контейнер

WebM использует подмножество формата Matroska (MKV). Это означает, что структура файла WebM основана на бинарном формате EBML (Extensible Binary Meta Language), который позволяет хранить видео-, аудио- и метаданные в одном файле. В отличие от полноценного MKV, WebM поддерживает только определённые кодеки и ограниченный набор функций, что упрощает его обработку в веб-средах.

Видеокодеки

• VP8: Первый видеокодек, использовавшийся в WebM. Обеспечивает сжатие, сравнимое с H.264 Baseline Profile, но с меньшей эффективностью при высоких битрейтах. VP8 был открыт под лицензией BSD, что позволило использовать его без лицензионных отчислений.
• VP9: Преемник VP8, представленный в 2013 году. VP9 значительно превосходит VP8 по эффективности сжатия, приближаясь к показателям H.265/HEVC. VP9 поддерживает разрешение до 8K (8192×4320 пикселей) и 10-битную глубину цвета. Кодек оптимизирован для потокового видео и активно используется на платформе YouTube.

Аудиокодеки

• Vorbis: Открытый аудиокодек, обеспечивающий качество звука, сопоставимое с MP3 и AAC. Vorbis является стандартным аудиокодеком для WebM версии 1.
• Opus: Более современный аудиокодек, представленный в 2012 году. Opus объединяет в себе технологии SILK (для речи) и CELT (для музыки), что позволяет достигать высокого качества при низких битрейтах. Opus поддерживает переменный битрейт, частоту дискретизации до 48 кГц и многоканальный звук (до 255 каналов). В WebM Opus заменил Vorbis в качестве основного аудиокодека в версии 2.

Метаданные

WebM поддерживает хранение метаданных, таких как название, исполнитель, альбом, обложка (в формате JPEG или PNG) и текстовые дорожки (субтитры). Субтитры могут быть встроены в контейнер в формате WebVTT (Web Video Text Tracks).

Применение

Веб-браузеры

Основное применение WebM — воспроизведение видео в веб-браузерах через элемент <video> в HTML5. Формат поддерживается всеми основными браузерами:

• Google Chrome — нативная поддержка с версии 6 (2010 год).
• Mozilla Firefox — поддержка с версии 4 (2011 год).
• Opera — поддержка с версии 10.60 (2010 год).
• Microsoft Edge — поддержка добавлена в версии 14 (2016 год) после перехода на движок Chromium.
• Safari — поддержка WebM ограничена; в Safari 14+ (macOS Big Sur) появилась поддержка VP9, но только для видео, закодированного в WebM.

Видеохостинги

• YouTube: Крупнейший видеохостинг, принадлежащий Google, использует WebM (VP9) для потокового видео. YouTube транскодирует загруженные видео в формат WebM для обеспечения совместимости с различными устройствами и браузерами. С 2018 года YouTube также использует AV1 (более современный открытый кодек) в рамках инициативы Alliance for Open Media, но WebM (VP9) остаётся основным форматом для большинства видео.
• Vimeo: Поддерживает загрузку видео в формате WebM, но не является основным форматом для воспроизведения.
• Wikimedia Commons: Платформа для хранения свободных медиафайлов, включая видео, активно использует WebM (VP9) для снижения нагрузки на серверы и улучшения совместимости.

Программное обеспечение

• Медиаплееры: Большинство современных медиаплееров (VLC, MPC-HC, PotPlayer) поддерживают воспроизведение WebM благодаря встроенным декодерам VP8/VP9 и Opus/Vorbis.
• Видеоредакторы: Поддержка WebM варьируется. Некоторые программы (например, FFmpeg, HandBrake) позволяют конвертировать видео в WebM. Проприетарные редакторы, такие как Adobe Premiere Pro, не имеют встроенной поддержки экспорта в WebM, но могут использовать сторонние плагины.
• Конвертеры: FFmpeg является основным инструментом для конвертации видео в WebM. Команда для конвертации может выглядеть так: ffmpeg -i input.mp4 -c:v libvpx-vp9 -c:a libopus output.webm.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Открытость: Формат полностью свободен от патентных ограничений, что позволяет использовать его без лицензионных отчислений. Это делает WebM привлекательным для проектов с открытым исходным кодом и организаций, стремящихся избежать патентных рисков.
• Поддержка в браузерах: Широкая поддержка в современных браузерах, особенно в Chrome и Firefox, что обеспечивает корректное воспроизведение на большинстве устройств.
• Эффективность сжатия: VP9 обеспечивает высокое качество видео при относительно низких битрейтах, что особенно важно для потокового видео в интернете.
• Отсутствие лицензионных отчислений: В отличие от H.264 и H.265, использование WebM не требует выплат патентным пулам, что снижает затраты для разработчиков и владельцев контента.

Недостатки

• Меньшая аппаратная поддержка: В отличие от H.264, который аппаратно декодируется практически на всех современных устройствах, поддержка VP9 и VP8 в аппаратных ускорителях ограничена. Это может приводить к повышенному энергопотреблению и нагреву устройств при воспроизведении WebM-видео.
• Меньшая распространённость: Несмотря на поддержку в браузерах, WebM не так широко используется в профессиональном видеопроизводстве и на платформах, не связанных с Google. Большинство видеохостингов и сервисов по-прежнему отдают предпочтение H.264.
• Сложность кодирования: Кодирование видео в VP9 требует больше вычислительных ресурсов по сравнению с H.264, что может замедлить процесс конвертации.
• Ограниченная поддержка в Safari: В браузере Safari от Apple поддержка WebM долгое время отсутствовала, что ограничивало его использование на устройствах с macOS и iOS. В последних версиях Safari поддержка VP9 появилась, но она не является полной.

Сравнение с другими форматами

Интересные факты

• Название «WebM» расшифровывается как «Web Media» (веб-медиа).
• Формат WebM был разработан в рамках проекта Google Code, но впоследствии передан под управление организации Xiph.Org Foundation.
• В 2010 году компания Apple отказалась включать поддержку WebM в браузер Safari, мотивируя это отсутствием аппаратной поддержки и незрелостью формата.
• В 2013 году Google объявила, что YouTube будет использовать VP9 для потокового видео в формате 4K, что значительно повысило популярность WebM.
• Формат WebM поддерживает многоканальный звук, включая объёмный звук 5.1 и 7.1, при использовании кодеков Opus или Vorbis.

Источники

• Спецификация формата WebM (The WebM Project)
• Документация FFmpeg по кодекам VP8, VP9, Vorbis, Opus
• Статья «WebM» в Википедии (английская версия)
• Материалы конференции Google I/O 2010
• Отчёты о патентных спорах вокруг VP8 и VP9 (MPEG LA, Sisvel)